Tất Tần Tật Về Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động Xe Máy Điện

Xe máy điện đang ngày càng được nhiều người dùng trên khắp thế giới trong đó có tôi và bạn lựa chọn sử dụng. Tuy nhiên lại có khá ít người hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe máy điện.

Vì vậy, trong bài viết này, Xe Điện Xanh Sài Gòn sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về xe máy điện. Để sau này xe có bị lỗi hay hỏng hóc, bạn cũng sẽ biết xe của mình đang gặp vấn đề gì.

Cấu tạo chung của các loại xe máy điện

Mặc dù trên thị trường có nhiều loại xe máy điện khác nhau kể cả kiểu dáng và tính năng. Nhưng chúng đều có chung các bộ phận thiết yếu sau đây:

Bộ phận khung và thân xe

Khung xe là một bộ phận cực kỳ quan trọng của bất kỳ chiếc xe máy điện nào. Bộ khung được xem như là xương sống cho cả chiếc xe.

Khung xe thường được chế tạo từ ống thép có khả năng chịu lực cao, đồng thời cũng cần có độ dẻo nhất định. Nhằm giúp chống đỡ toàn bộ tải trọng của xe mà không bị biến dạng hoặc gãy nứt.

Phần khung của các loại xe máy điện đều sẽ được phun sơn tĩnh điện để chống han gỉ và gia tăng tuổi thọ cho xe. Tuy nhiên, các hãng xe máy điện khác nhau thì chất lượng khung và khả năng chịu tải của xe sẽ khác nhau.

Thân xe hay vỏ xe cũng là một bộ phận quan trọng trên xe. Quyết định kiểu dáng, màu sắc, thiết kế của các loại xe máy điện.

Phần vỏ xe thường được chế tạo từ nhựa (bao gồm nhựa ABS, nhựa PP, nhựa PVC,...).

• Nhựa ABS là loại nhựa phổ biến nhất được sử dụng để chế tạo vỏ xe máy. Nhựa ABS có độ bền cao, khả năng chống va đập tốt và dễ dàng tạo hình.
• Nhựa PP cũng là một loại nhựa phổ biến được sử dụng để chế tạo vỏ xe máy. Nhựa PP có độ bền cao, khả năng chống va đập tốt và giá thành rẻ hơn nhựa ABS.
• Nhựa PVC thường được sử dụng để chế tạo vỏ xe máy ở những dòng xe máy phân khối lớn. Nhựa PVC có độ bền cao, khả năng chống va đập tốt và có thể tái chế.

Bộ nút điều khiển của xe máy điện

Bộ nút điều khiển là tên gọi chung để chỉ các nút điều khiển được bố trí trên tay lái và bảng đồng hồ điện tử của xe máy điện.

Các nút điều khiển thông dụng như: nút khởi động, chuyển xi nhan, bật tắt đèn pha, nút chuyển chế độ lái, còi, ... Các nút này được bố trí đều trên cả 2 bên tay lái của xe để giúp người dùng dễ dàng thao tác. 

Đồng hồ điện tử cũng là một thành phần quan trọng của xe. Nó giúp hiển thị các thông số cần thiết phục vụ việc di chuyển như: tốc độ, quãng đường đã đi, mức năng lượng còn lại, ...

Bộ phận động cơ điện của xe máy điện

Động cơ điện được xem là trái tim của chiếc xe máy điện, nó là bộ phận vô cùng quan trọng của xe. Nếu động cơ bị hư thì xe cũng sẽ không chuyển động được.

Hiện tại, đa số các hãng xe máy điện trên thị trường đều sử dụng động cơ điện xoay chiều đồng bộ nam châm vĩnh cửu không chổi than. Đây là một loại động cơ điện hoạt động dựa vào từ trường của cuộn dây và cảm biến xác định vị trí, hoàn toàn không sử dụng chổi than (bàn chải) nhằm giúp triệt tiêu ma sát. Từ đó giúp giảm tiếng ổn, cho động cơ được vận hành êm ái, đồng thời tiết kiệm điện.

Động cơ của xe máy điện có cấu tạo chính gồm hai phần: vỏ động cơ và lõi động cơ.

• Vỏ động cơ là phần chuyển động (Rotor), bên ngoài được bao bọc bởi một lớp vỏ nhôm hoặc gang để bảo vệ động cơ khỏi những tác động bên ngoài. Bên trong vỏ động cơ có chứa các nam châm vĩnh cửu, sinh ra từ trường tương tác với Stator.
• Lõi động cơ là phần đứng yên (Stator), bên trong được cấu tạo từ các cuộn dây đồng và các lá thép kỹ thuật. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường biến thiên. Sự tương tác giữa từ trường của lõi động cơ và từ trường của vỏ động cơ sẽ tạo ra mô-men quay, giúp xe di chuyển.

Ngoài ra, động cơ xe máy điện còn có một số bộ phận quan trọng khác như:

• Trục chính: là bộ phận truyền chuyển động từ động cơ đến bánh xe.
• Hall Sensor: hay cảm biến hiệu ứng Hall, được sử dụng để xác định vị trí của rotor trong không gian.
• Mắt động cơ: là bộ phận giúp kết nối động cơ với trục chính.
• Bộ điều khiển hay mạch lực điều khiển: là một mạch điện tử dùng để điều khiển dòng điện chạy qua các cuộn dây stator của động cơ.

Hệ thống điện của xe máy điện

Hệ thống điện của xe bao gồm 2 phần chính là ắc quy hoặc pin và các dây nối.

Hệ thống điện của xe máy điện là một hệ thống quan trọng, giúp truyền tín hiệu điện và tín hiệu điều khiển đến các thiết bị điện trên xe.

Hệ thống đèn của xe máy điện

Hệ thống đèn của xe máy điện là một hệ thống quan trọng, giúp xe di chuyển an toàn trong đêm tối. Bao gồm các loại đèn sau:

• Đèn pha: là loại đèn chiếu sáng chính của xe, giúp xe nhìn thấy các vật thể phía trước trong đêm tối.
• Đèn hậu: là loại đèn chiếu sáng phía sau của xe, giúp các phương tiện khác nhận biết xe trong đêm tối.
• Đèn xi nhan: là loại đèn báo hiệu cho các phương tiện khác biết xe đang chuyển hướng.
• Đèn báo phanh: là loại đèn báo hiệu cho các phương tiện khác biết xe đang phanh.

Hệ thống an toàn của xe máy điện

Hệ thống an toàn giúp người sử dụng xe máy điện lái xe an toàn hơn. Hệ thống này bao gồm các bộ phận sau:

Hệ thống phanh của xe máy điện

Hệ thống phanh của xe máy điện là một hệ thống quan trọng, giúp xe giảm tốc và dừng lại. Hệ thống phanh xe máy điện thường là loại phanh đĩa hoặc phanh tang trống.

• Phanh đĩa: hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát. Khi người lái bóp phanh, má phanh sẽ ép vào đĩa phanh, tạo ra lực ma sát để giảm tốc độ quay của bánh xe.
• Phanh tang trống: hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát. Khi người lái bóp phanh, má phanh sẽ ép vào tang trống, tạo ra lực ma sát để giảm tốc độ quay của bánh xe.
• Hệ thống chống bó cứng phanh ABS là một hệ thống an toàn giúp xe không bị trượt bánh khi phanh gấp. Hệ thống ABS hoạt động dựa trên nguyên lý cảm biến tốc độ của bánh xe. Khi người lái phanh gấp, hệ thống ABS sẽ tự động điều chỉnh lực phanh của từng bánh xe, giúp xe không bị trượt bánh.

Hệ thống chống trộm của xe máy điện

Hệ thống chống trộm của xe máy điện là một hệ thống an toàn giúp bảo vệ xe khỏi bị trộm cắp. Bao gồm các loại sau:

• Khóa cổ: là loại khóa cơ bản nhất, giúp khóa cổ xe và ngăn không cho xe khởi động.
• Khóa từ: hoạt động dựa trên nguyên lý cảm biến từ trường. Khi có người lạ chạm vào xe, hệ thống sẽ phát ra âm thanh hoặc đèn cảnh báo.
• Còi báo động: Còi báo động sẽ phát ra âm thanh khi có người lạ chạm vào xe.
• Điều khiển từ xa: Người dùng có thể sử dụng điều khiển từ xa để tắt/mở khóa xe.
• Hệ thống định vị GPS: giúp xác định vị trí của xe khi bị trộm cắp.

Còi xe máy điện

Còi xe máy điện là một thiết bị quan trọng giúp cảnh báo cho người đi đường và các phương tiện khác khi xe đang di chuyển. Còi xe máy điện thường được lắp đặt ở phía trước xe, gần tay lái.

Cấu tạo của còi xe máy điện

• Cuộn dây tạo ra từ trường
• Nam châm tạo ra lực hút
• Đĩa kim loại là bộ phận dao động khi có dòng điện chạy qua
• Màng rung là bộ phận tạo ra âm thanh

Nguyên lý hoạt động của còi xe máy điện

Còi xe máy điện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi người dùng nhấn nút còi, dòng điện sẽ chạy qua cuộn dây, tạo ra từ trường. Từ trường này sẽ tác dụng lên nam châm, tạo ra lực hút. Lực hút này sẽ làm cho đĩa kim loại dao động. Dao động của đĩa kim loại sẽ tạo ra âm thanh.

Gương xe máy điện

Gương xe máy điện thường có cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:

• Cánh gương
• Thân gương
• Bộ điều chỉnh gương

Công tắc ngắt điện của xe máy điện

Công tắc ngắt điện xe máy điện hoạt động dựa trên nguyên lý cơ học. Khi người lái gạt cần gạt sang vị trí "OFF", sẽ làm ngắt kết nối giữa động cơ và ắc quy, ngăn không cho xe khởi động.

Một số lưu ý khi sử dụng công tắc ngắt điện xe máy điện

• Không sử dụng công tắc ngắt điện xe máy điện để tắt động cơ khi xe đang di chuyển. Sử dụng công tắc ngắt điện xe máy điện để tắt động cơ khi xe đang di chuyển có thể gây nguy hiểm cho người lái và người đi đường.
• Kiểm tra công tắc ngắt điện xe máy điện định kỳ để đảm bảo công tắc hoạt động tốt.

Các bộ phận cung cấp sự thoải mái

Yên xe máy điện

Yên xe máy điện thường có cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:

• Lớp đệm: thường được làm bằng cao su giúp người lái ngồi thoải mái.
• Lớp vỏ: là bộ phận bảo vệ lớp đệm, lớp vỏ thường được làm bằng da tổng hợp.
• Lớp lót: là bộ phận ngăn cách giữa lớp đệm và lớp vỏ, thường được làm bằng vải hoặc mút xốp.

Bộ giảm xóc của xe máy điện

Bộ giảm xóc của xe máy điện thường được lắp đặt ở hai bánh xe, giúp hấp thụ lực tác động từ mặt đường, giúp người lái và hành khách ngồi trên xe cảm thấy thoải mái hơn.

Bộ giảm xóc xe máy điện thường có cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:

• Thân giảm xóc: là bộ phận bao bọc các bộ phận bên trong
• Thủy lực: là bộ phận giúp giảm xóc
• Lò xo: là bộ phận giúp hấp thụ lực tác động từ mặt đường

Lốp xe máy điện

Lốp xe máy điện thường được làm bằng cao su, có độ bền cao và khả năng bám đường tốt.

Lốp xe máy điện thường có cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:

• Ruột: là bộ phận giúp giữ áp suất không khí trong lốp
• Vỏ lốp: là bộ phận bao bọc ruột lốp và tiếp xúc trực tiếp với mặt đường
• Mặt gai: là bộ phận giúp lốp bám đường

Tuy nhiên dạo gần đây, có rất nhiều hãng xe máy điện không còn sử dụng lốp có ruột nữa. Mà chuyển sang lốp không ruột để tránh tình trạng bể bánh, chống đinh.

Nguyên lý hoạt động xe máy điện

Nguyên lý vận hành của động cơ điện

Động cơ BLDC hoạt động theo nguyên lý tương tự như động cơ DC chổi than. Đó là dựa trên sự tương tác giữa từ trường của stator và rotor.

Định luật lực Lorentz phát biểu rằng: khi một dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường thì nó chịu một lực.

Do hậu quả của phản lực, nam châm sẽ chịu một lực bằng nhau và ngược chiều. Trong động cơ BLDC, dây dẫn mang dòng điện đứng yên và nam châm vĩnh cửu chuyển động.

Khi cuộn dây stator nhận được nguồn điện từ nguồn, nó sẽ trở thành nam châm điện và bắt đầu tạo ra trường đều trong khe hở không khí. Mặc dù nguồn cung cấp là DC, việc chuyển mạch tạo ra dạng sóng điện áp xoay chiều có dạng hình thang. Do có lực tương tác giữa stator nam châm điện và rotor nam châm vĩnh cửu nên rotor tiếp tục quay.

Với việc chuyển đổi các cuộn dây thành tín hiệu Cao và Thấp, cuộn dây tương ứng được cấp năng lượng ở các cực Bắc và Nam. Rotor nam châm vĩnh cửu có cực Bắc và cực Nam thẳng hàng với các cực của stator làm cho động cơ quay.

Nguyên lý vận hành của xe máy điện

Nguyên lý vận hành của xe máy điện dựa trên sự tương tác giữa từ trường của động cơ điện và lực tác động lên bánh xe.

Động cơ điện được cung cấp năng lượng từ ắc quy hoặc Pin Lithium, khi có dòng điện chạy qua các cuộn dây của động cơ điện sẽ tạo ra từ trường. Từ trường này sẽ tương tác với từ trường của nam châm vĩnh cửu trên rotor, tạo ra mô-men quay. Mô-men quay này sẽ tác động lên trục chính, làm quay bánh xe và giúp xe di chuyển.

Khi rotor quay, Hall Sensor sẽ phát hiện từ trường của nam châm vĩnh cửu trên rotor và tạo ra một tín hiệu điện. Tín hiệu điện này sẽ được truyền đến bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ sử dụng tín hiệu điện này để điều khiển dòng điện chạy qua các cuộn dây stator. Thông qua đóng cắt các khóa mạch lực (IGBT hoặc MOSFET).

Bộ điều khiển sẽ điều khiển dòng điện chạy qua các cuộn dây stator theo một chu kỳ nhất định để tạo ra mô-men quay cần thiết giúp xe di chuyển. Chu kỳ này thường được chia thành 6 hoặc 12 bước.

Ở mỗi bước, bộ điều khiển sẽ cấp điện cho một hoặc hai cuộn dây stator. Số lượng cuộn dây stator được cấp điện sẽ xác định hướng và độ lớn của mô-men quay.

Khi người dùng tăng tốc, bộ điều khiển sẽ tăng cường độ dòng điện chạy qua các cuộn dây stator. Điều này sẽ làm tăng mô-men quay, giúp xe di chuyển nhanh hơn. Và ngược lại, xe di chuyển chậm hơn khi giảm cường độ dòng điện.

Xe máy điện là một phương tiện giao thông hiện đại, có nhiều ưu điểm vượt trội so với xe máy chạy xăng. Xe máy điện đang ngày càng trở nên phổ biến và được nhiều người lựa chọn.