Tìm hiểu về bộ chuyển đổi năng lượng trên xe Hybrid và xe Điện

(News.oto-hui.com) – Trong xe Hybrid và xe ô tô điện nhiệm vụ chính của bộ chuyển đổi năng lượng là quản lý nguồn năng lượng trên xe. Bộ chuyển đổi năng lượng được bao gồm 2 thành phần quan trọng là bộ chuyển đổi nguồn DC/AC và bộ chuyển đổi điện áp DC-DC hoạt động song song với nhau. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu chúng có cấu tạo và hoạt động như thế nào trong bài viết dưới đây!

Bộ chuyển đổi năng lượng là một thiết bị duy nhất chứa cả Bộ chuyển đổi năng lượng DC/AC và bộ chuyển đổi điện áp. Đây là những thiết bị cùng được ô tô điện (EVs) và xe Hybrid sử dụng để quản lý hệ thống truyền động điện của xe.

1. Bộ chuyển đổi nguồn nguồn DC/AC:

Chức năng của Bộ chuyển đổi DC/AC giúp chuyển đổi nguồn năng lượng điện từ nguồn DC (Dòng điện một chiều) sang AC (Dòng điện xoay chiều) hoặc ngược lại. Bộ chuyển đổi DC/AC bao gồm 2 thành phần là bộ biến tần và bộ chỉnh lưu.

a. Bộ biến tần:

Bộ biến tần là một thiết bị điện chuyển đổi điện từ nguồn DC (Dòng điện một chiều) sang AC (Dòng điện xoay chiều). Nguồn điện một chiều từ Pin, được cấp cho cuộn dây sơ cấp trong một máy biến áp bên trong vỏ biến tần.

Thông qua một công tắc điện tử (Transistor hoặc FETs) giúp đóng ngắt liên tục theo một tần số nhất định, hướng của dòng điện tích đảo pha liên tục (điện tích đi vào cuộn sơ cấp, khi bị ngắt đột ngột nhờ hiện tượng cảm ứng điện đột ngột đảo chiều và phóng ngược ra ngoài). Dòng điện vào/ra của cuộn thứ cấp tạo ra dòng điện xoay của máy biến áp. Cuối cùng, dòng điện xoay chiều cảm ứng này cung cấp năng lượng cho tải xoay chiều như động cơ điện AC của ô tô điện (EV).

b. Bộ chỉnh lưu:

Bộ chỉnh lưu là một thiết bị tương tự như biến tần ngoại trừ nó hoạt động ngược lại – chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC bằng cách sử dụng hàng loạt các Diode hoặc tụ điện giúp điều chỉnh và dập tắt dao động của dòng điện AC.

Trong ô tô Hybrid hoặc ô tô điện, bộ chỉnh lưu giúp cung cấp năng lượng tái sinh từ phanh tái sinh hoặc mô tơ điện cho các thiết bị lưu trữ năng lượng như Pin hoặc ắc quy.

2. Bộ chuyển đổi điện áp DC sang DC:

Trong kỹ thuật điện, bộ chuyển đổi DC sang DC là một loại bộ chuyển đổi điện và nó là một mạch điện chuyển đổi nguồn dòng điện một chiều (DC) từ mức điện áp này sang mức điện áp khác, bằng cách lưu trữ tạm thời năng lượng đầu vào và sau đó giải phóng năng lượng đó sang đầu ra ở một mức điện áp cao hơn hay thấp hơn.

Bộ lưu trữ năng lượng của hệ thống có thể nằm trong thành phần lưu trữ từ trường (cuộn cảm, máy biến áp) hoặc thành phần lưu trữ điện trường (tụ điện). Bộ chuyển đổi DC / DC có thể được thiết kế để truyền điện chỉ theo một hướng, từ đầu vào đến đầu ra. Tuy nhiên, hầu hết tất cả các cấu trúc liên kết của bộ chuyển đổi DC / DC đều có thể được tạo hai hướng.

Bộ chuyển đổi hai chiều này có thể di chuyển công suất theo một trong hai hướng, điều này rất hữu ích trong các ứng dụng yêu cầu phanh tái sinh. Lượng dòng điện giữa đầu vào và đầu ra có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh chu kỳ hoạt động xung điện áp (tỷ lệ thời gian On/Off của công tắc điện từ). Thông thường, điều này được thực hiện để kiểm soát: điện áp đầu ra, dòng điện đầu ra, dòng điện đầu vào hoặc để duy trì công suất không đổi.

3. Những vấn đề cần lưu ý:

Bộ chuyển đổi năng lượng cùng với hệ thống quản lý Pin giúp duy trì tình trạng chuyển đổi năng lượng trên xe – sạc lại Pin trong quá trình phanh tái sinh hoặc cung cấp điện cho động cơ giúp tạo động lực cho xe di chuyển. Cả Hybrid và EV đều sử dụng pin DC điện áp tương đối thấp (khoảng 210 volt) để giữ cho kích thước pin giảm xuống, nhưng lại thường sử dụng động cơ điện xoay chiều hiệu xuất cao (khoảng 650 volt).

Do sử dụng máy biến áp, chất bán dẫn và điện trở trong mạch các thiết bị này tỏa ra một lượng nhiệt rất lớn. Việc làm mát và thông gió đầy đủ là điều tối quan trọng để giữ cho các bộ phận hoạt động. Vì lý do này, việc bộ chuyển đổi năng lượng trên xe Hybrid có hệ thống làm mát chuyên dụng riêng với máy bơm và bộ tản nhiệt, hoàn toàn độc lập với hệ thống làm mát của động cơ đốt trong.
Bộ chuyển đổi dựa trên máy biến áp có thể cung cấp sự cách ly giữa đầu vào và đầu ra. Những hạn chế chính của bộ chuyển đổi chuyển mạch là độ phức tạp, nhiễu điện tử và chi phí cao.