Xe chạy điện

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Xe điện là xe sử dụng một động cơ điện để dẫn động thay vì một động cơ đốt trong. Xe điện được biết đến như là một xe không gây ô nhiễm (Zero Emission Vehicle). Trong những năm gần đây, xe điện được chú ý nhiều khi mà vấn đề môi trường ngày càng được quan tâm. Tuy nhiên, làm sao để kéo dài thời gian hoạt động hay quãng đường di chuyển của nó là một bài toán khó.

Chiếc xe điện đầu tiên được chế tạo vào năm 1881 do kỹ sư người Pháp Gustave Trouve. Nó là một chiếc xe đạp ba bánh được trang bị motor điện một chiều công suất 0.1 hp và được cung cấp điện bởi ắc quy chì-acid. Trọng lượng toàn bộ xe và người lái khoảng 160 kg. Chiếc xe này giống với chiếc xe đã được chế tạo vào năm 1883 do hai giáo sư người Anh.11 Sự kiện này đã không thu hút nhiều sự chú ý của cộng đồng bởi vì kỹ thuật không đủ hoàn thiện để hoàn toàn thay thế cho xe kéo ngựa. Nó chỉ đạt tốc độ 15 km/h và trong phạm vi 16 km, không làm hài lòng những nhu cầu khách hàng. Năm 1864 cuộc đua từ Paris đến Rouen đã làm thay đổi tất cả: quãng đường dài 1135 km được chạy trong thời gian 48 giờ 53 phút với tốc độ trung bình 23.3 km/h. Tốc độ này đã vượt xa tốc độ có thể đạt được của xe kéo ngựa. Công chúng bắt đầu quan tâm tới xe không ngựa kéo hoặc là ô tô theo cách gọi hiện nay.

20 năm sau đó là kỷ nguyên mà xe điện cạnh tranh với động cơ xăng. Ở Mỹ, nơi không có nhiều con đường được trải nhựa ngoài một vài thành phố, phạm vi hoạt động của xe điện không có vấn đề gì. Tuy nhiên, ở châu Âu, sự tăng lên nhanh chóng của những con đường lát nhựa làm động cơ xăng được ưa chuộng hơn.

Chiếc xe điện thương mại đầu tiên là Morris và Salom’s Electroboat. Xe này được sử dụng như là một taxi ở thành phố New York do một công ty phát minh và chế tạo. Xe điện Electroboat chứng tỏ rằng nó có nhiều ưu điểm hơn so với xe kéo ngựa, mặc dầu giá mua cao (khoảng $3000 so với $1200). Nó có thể được sử dụng ở tay số 3 trong 4 giờ với khoảng thời gian nạp lại là 90 phút. Nó được dẫn động bởi 2 motor có công suất 1.5 hp, đạt được tốc độ tối đa cho phép là 32 km/h trong dải hoạt động 40 km.

Tiến bộ kỹ thuật quan trọng nhất trong kỷ nguyên đó là sự phát minh ra phanh nạp lại do kỹ sư người Pháp M.A. Darracq trên chiếc xe hai chỗ ngồi năm 1897. Phương pháp này cho phép thu hồi lại động năng của xe trong khi phanh và nạp lại cho ắc quy, điều này làm nâng cao hiệu quả dẫn động của xe. Đó là một trong những đóng góp quan trọng nhất cho công nghệ xe điện và xe lai điện vì nó cung cấp hiệu suất năng lượng cao hơn bất cứ phương tiện khác nào di chuyển trong thành phố. Thêm vào đó, một trong số những xe điện quan trọng nhất của thời kỳ đó là chiếc xe đầu tiên có thể đạt tới 100 km/h. Chiếc xe này có tên là "La Jamais Contente" cũng do một người Pháp khác tên là Camille Jenatzy làm ra. Chú ý rằng hãng xe Studebaker và Oldsmobile đầu tiên bắt đầu kinh doanh bằng việc sản xuất xe điện.

Khi ô tô sử dụng động cơ xăng trở nên mạnh hơn, linh hoạt hơn và trên tất cả đó là dễ dàng sử dụng thì những xe điện bắt đầu biến mất. Chi phí cao là bất lợi của xe điện, nhưng hiệu suất và phạm vi hoạt động cho phép của chúng mới thật sự làm suy yếu chúng trong quá trình cạnh tranh với những xe chạy bằng xăng cùng chủng loại. Những chiếc xe điện thương mại đáng chú ý cuối cùng được ra mắt khoảng năm 1905. Suốt gần 60 năm, chỉ có những xe điện được bán là xe phục vụ trong môn thể thao đánh gôn và những xe giao hàng.

Năm 1945, ba nhà nghiên cứu tại Bell Laboratories đã phát minh ra một thiết bị mà nó đã cách mạng hoá thế giới điện và điện tử: Transistor. Nó nhanh chóng thay thế các ống chân không và ngay sau đó thyristor được phát minh, thiết bị này cho phép điều khiển được dòng điện cao với điện thế cao. Điều này cho phép thực hiện khả thi việc điều chỉnh công suất cung cấp cho motor điện mà không dùng biến trở có hiệu suất rất thấp, và cho phép chạy motor AC ở các tần số thay đổi. Năm 1966, General Motors (GM) đã chế tạo chiếc Electrovan, nó được dẫn động bởi các motor điện được cung cấp điện nhờ vào bộ chuyển đổi có sử dụng thyristor.

Chiếc xe điện đặc biệt nhất của thời kỳ này là chiếc Lunar Roving, nó được các nhà du hành vũ trụ Apollo sử dụng trên Mặt Trăng. Tổng thể xe cân nặng 209 kg và có thể mang trọng tải là 490 kg. Phạm vi hoạt động trong vòng 65 km. Tuy nhiên, thiết kế xe ngoài trái đất này rất ít được quan tâm trên mặt đất. Sự thiếu không khí, trọng lực thấp trên mặt trăng, và tốc độ thấp khiến các kỹ sư dễ dàng chế tạo nó với dải hoạt động được mở rộng trong điều kiện kỹ thuật hạn chế.

Trong những năm 1960 và 1970, sự quan ngại về môi trường đã thúc đẩy một vài nghiên cứu về xe điện. Tuy nhiên, mặc dù có những tiến bộ trong kỹ thuật chế tạo ắc quy và điện tử công suất nhưng hiệu suất và phạm vi hoạt động vẫn là một cản trở lớn. Kỷ nguyên xe điện hiện đại lên đến đỉnh điểm là trong thập niên 80 và những năm đầu thập niên 90 với sự ra mắt của một vài xe của các hãng như GM với chiếc EV1 và PSA với chiếc 106 Electric. Mặc dù những xe điện này đại diện cho thành tựu cao nhất, đặc biệt là khi nó so sánh với những chiếc trước đó nhưng rõ ràng là trong những năm đầu thập niên 90, những xe điện không thể cạnh tranh được với những xe chạy xăng về phạm vi hoạt động. Một lý do nữa đó là năng lượng của ắc quy được chứa trong các điện cực bằng kim loại, nó nặng hơn động cơ xăng có cùng công suất. Công nghiệp ô tô đã từ bỏ xe điện để mở đường cho sự nghiên cứu xe lai điện. Một vài năm phát triển đã có những dây chuyền sản xuất hàng loạt mà xe điện trước đây chưa hề có.

Trong tình hình phát triển của xe điện như vậy, công nghệ ắc quy là yếu kém lớn nhất đã ngăn cản con đường tiến vào thị trường của xe điện. Sự đầu tư và cố gắng to lớn đã được đưa vào nghiên cứu ắc quy với mục đích nhằm cải thiện hiệu suất để phù hợp với yêu cầu của xe điện. Nhưng thật không may, quá trình phát triển này gặp quá nhiều giới hạn. Tính năng hoạt động không đáp ứng kịp yêu cầu, đặc biệt là năng lượng điện dự trữ trên một đơn vị khối lượng và thể tích. Nguồn năng lượng điện dự trữ hạn hẹp này của ắc quy cho phép xe điện chỉ có thể có một vài ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như tại sân bay, nhà ga xe lửa, trên các tuyến đường phân phối thư cũng như trên các xe golf…Thực tế, những nghiên cứu cơ bản12 cho thấy rằng xe điện sẽ không bao giờ có thể thách thức được xe chạy bằng nhiên liệu lỏng thậm chí với nguồn năng lượng ắc quy khả quan. Vì thế, những năm gần đây, nghiên cứu về công nghệ ô tô tiên tiến đã quay sang xe lai điện cũng như là xe dùng pin nhiên liệu.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. Mehrdad Ehsani, Yimin Gao, Sebastien E. Gay, Ali Emadi: Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles: Fundamentals, Theory, and Design
  2. http://www.amazon.com/Modern-Electric-Hybrid-Fuel-Vehicles/dp/0849331544

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]