Lý do động cơ có thể thay thế động cơ xăng và trở thành nguồn năng lượng cốt lõi của xe năng lượng mới nằm ở những ưu điểm toàn diện về hiệu suất chuyển đổi năng lượng, đặc tính công suất đầu ra, tính năng bảo vệ môi trường, cũng như khả năng thích ứng cao với hệ thống cung cấp năng lượng của xe điện. Những ưu điểm này xuất phát từ nguyên lý hoạt động hoàn toàn khác biệt giữa động cơ xăng và động cơ dầu, đồng thời thể hiện ở các đặc tính kỹ thuật đáp ứng nhu cầu di chuyển hiện đại.
I. Sự khác biệt cơ bản: Nguyên lý hoạt động quyết định sự khác biệt cốt lõi
Về nguyên lý hoạt động, có một sự khác biệt cơ bản giữa động cơ đốt trong và động cơ đốt trong. Động cơ đốt trong hoạt động theo chu trình cơ học “đốt-công”: chúng hút hỗn hợp nhiên liệu và không khí, đốt cháy hỗn hợp này trong xi-lanh để tạo ra khí áp suất cao đẩy piston, sau đó truyền công suất đến bánh xe thông qua các cấu trúc cơ học phức tạp như trục khuỷu và hộp số. Trong quá trình này, năng lượng hóa học đầu tiên được chuyển đổi thành nhiệt năng, rồi thành cơ năng, dẫn đến tổn thất năng lượng lớn. Hơn nữa, cấu trúc cơ học phức tạp dẫn đến hiệu suất truyền tải điện năng thấp. Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động của động cơ dựa trên định luật cảm ứng điện từ. Với năng lượng điện được cung cấp bởi ắc quy tích hợp, dòng điện tạo thành từ trường quay trong các cuộn dây stato. Tương tác giữa từ trường này và nam châm vĩnh cửu hoặc dòng điện cảm ứng của rô-to tạo ra mô-men xoắn, trực tiếp dẫn động bánh xe quay. Đường chuyển đổi năng lượng của nó là chuyển đổi “năng lượng điện-cơ năng” trực tiếp, loại bỏ các liên kết cơ học trung gian phức tạp và cải thiện đáng kể hiệu suất sử dụng năng lượng.
II. Ưu điểm cốt lõi 1: Bước nhảy vọt về chất lượng trong hiệu suất chuyển đổi năng lượng
Sự khác biệt lớn về hiệu suất chuyển đổi năng lượng là lý do chính khiến động cơ trở thành nguồn năng lượng cốt lõi. Hiệu suất nhiệt của động cơ nhiên liệu truyền thống thường dao động từ 20% đến 40%, nghĩa là phần lớn năng lượng nhiên liệu bị lãng phí dưới dạng nhiệt trong hệ thống xả và làm mát. Ngược lại, hiệu suất của động cơ truyền động xe thường có thể đạt 85% đến 95% và một số động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cao cấp thậm chí có thể duy trì hiệu suất ổn định trên 90%. Điều này có nghĩa là với cùng một nguồn năng lượng đầu vào, động cơ có thể tạo ra nhiều công suất hơn, điều này được phản ánh trực tiếp trong lợi thế về phạm vi hoạt động của xe năng lượng mới. Khi dung lượng của pin điện giống nhau, động cơ hiệu suất cao có thể kéo dài đáng kể phạm vi hoạt động của xe và giải quyết "nỗi lo về phạm vi hoạt động" của người dùng.
III. Ưu điểm cốt lõi 2: Đặc tính công suất đầu ra đáp ứng nhu cầu lái xe
Đặc tính công suất đầu ra tuyệt vời của động cơ cho phép chúng đạt được "điểm cộng giảm kích thước" so với động cơ nhiên liệu về mặt trải nghiệm lái. Động cơ nhiên liệu có vấn đề "độ trễ công suất" - chúng cần đạt đến một tốc độ nhất định để tạo ra mô-men xoắn cực đại. Khi khởi động hoặc tăng tốc, chúng thường cần tăng tốc độ, dẫn đến công suất không phản hồi. Tuy nhiên, động cơ có thể tạo ra mô-men xoắn cực đại ngay từ khi khởi động. Tính năng "không độ trễ" này giúp xe năng lượng mới khởi động nhanh và tăng tốc mượt mà, cung cấp phản hồi công suất linh hoạt hơn cho dù là bám theo xe trên đường đô thị đông đúc hay vượt xe trên đường cao tốc. Ngoài ra, động cơ có phạm vi điều chỉnh tốc độ cực rộng, có thể dễ dàng bao phủ mọi điều kiện làm việc từ tốc độ thấp đến tốc độ cao. Chúng không yêu cầu hộp số nhiều tốc độ phức tạp của xe nhiên liệu và chỉ có thể truyền công suất thông qua bộ giảm tốc đơn tốc, giúp đơn giản hóa hơn nữa cấu trúc hệ thống điện và giảm nguy cơ hỏng hóc cơ học.
IV. Ưu điểm cốt lõi 3: Bảo vệ môi trường và khả năng thích ứng năng lượng dẫn đầu tương lai
Bảo vệ môi trường và khả năng thích ứng năng lượng là những lợi thế cốt lõi hơn nữa giúp động cơ phù hợp với sự phát triển của giao thông vận tải trong tương lai. Động cơ nhiên liệu đốt xăng hoặc dầu diesel để tạo ra các chất ô nhiễm như carbon dioxide và nitơ oxit, vốn là nguồn phát thải chính của xe cộ. Ngược lại, động cơ không tạo ra khí thải trong quá trình vận hành, thực sự đạt được "mức phát thải bằng không" và góp phần vào mục tiêu trung hòa carbon từ liên kết đầu cuối. Đồng thời, nguồn năng lượng của động cơ rất linh hoạt. Chúng có thể được sạc lại thông qua việc sản xuất điện năng lượng sạch như quang điện, gió và thủy điện, tạo thành một hệ thống chu trình xanh "năng lượng sạch-năng lượng điện-điện năng". Tuy nhiên, động cơ nhiên liệu phụ thuộc rất nhiều vào các nguồn tài nguyên dầu mỏ không tái tạo.
V. Lặp lại công nghệ: Hỗ trợ chính cho việc củng cố vị thế cốt lõi
Điều đáng nói là sự cải tiến công nghệ của động cơ xe đã củng cố thêm vị thế cốt lõi của chúng. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu ngày nay sử dụng vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm, giúp giảm đáng kể thể tích và trọng lượng, đồng thời đạt được mật độ công suất và mật độ mô-men xoắn cao hơn, hoàn toàn phù hợp với không gian lắp đặt hạn chế của xe. Mặt khác, động cơ không đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong một số lĩnh vực xe thương mại nhờ cấu trúc đơn giản và chi phí thấp. Ngoài ra, việc nâng cấp thông minh bộ điều khiển động cơ (MCU) có thể điều chỉnh công suất đầu ra và tốc độ của động cơ theo thời gian thực tùy theo điều kiện lái xe, đạt được sự cân bằng chính xác giữa công suất và mức tiêu thụ năng lượng.
Tóm lại, với khả năng chuyển đổi năng lượng hiệu quả, đặc tính công suất vượt trội, chế độ làm việc thân thiện với môi trường và khả năng thích ứng cao với hệ thống năng lượng mới, động cơ đã trở thành nguồn năng lượng cốt lõi không thể thay thế của các loại xe năng lượng mới. Chính những ưu điểm này đang thúc đẩy ngành công nghiệp ô tô đẩy nhanh quá trình chuyển đổi từ “kỷ nguyên nhiên liệu” sang “kỷ nguyên điện”.




