Tiêu chuẩn thử nghiệm sốc nhiệt đối với động cơ ô tô điện

Kiến thức 0 Bình luận

Tiêu chuẩn thử nghiệm sốc nhiệt đối với động cơ ô tô điện là một phần quan trọng trong quá trình phát triển và kiểm tra xe điện. Việc đảm bảo rằng động cơ có khả năng hoạt động ổn định trong mọi điều kiện nhiệt độ là chìa khóa để tối ưu hóa hiệu suất và độ bền của xe. Trong bài viết này, hãy cùng COMIT tìm hiểu về những tiêu chuẩn quan trọng được áp dụng trong quá trình thử nghiệm sốc nhiệt đối với động cơ ô tô điện, cũng như tầm quan trọng của chúng đối với ngành công nghiệp ô tô hiện đại.

Tổng quan về ô tô điện

Ô tô điện, đánh dấu xu hướng tất yếu của ngành công nghiệp ô tô trên toàn cầu, đang mở đường cho một tương lai bền vững hơn, nhằm giảm thiểu khí thải nhà kính và đóng góp vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu toàn cầu.

Các nhà sản xuất ô tô hàng đầu trên thế giới như BMW, Mercedes, Volvo, Tesla, Hyundai, Toyota, VinFast… đang tích cực phát triển và giới thiệu các sản phẩm ô tô điện đa dạng. Có một số dạng ô tô điện đang được sử dụng, đáp ứng nhu cầu và ưu tiên khác nhau của người tiêu dùng.

Full Hybrid (HEV): Được biết đến là mô hình sử dụng động cơ xăng chính, với động cơ điện hỗ trợ khi cần thiết. Năng lượng cơ khí thu hồi khi giảm tốc độ được chuyển đổi để tự cung cấp nguồn điện, điển hình là mẫu xe Toyota Prius phiên bản đầu tiên.
Plug-in Hybrid (PHEV): Còn được gọi là ô tô lai sạc điện, hoạt động tương tự như HEV, nhưng PHEV có khả năng sạc điện từ nguồn bên ngoài thông qua phích cắm. Thuật ngữ “plug-in” cho biết có bộ nạp tích hợp sẵn, giúp tiết kiệm nhiên liệu 31-67% tùy thuộc vào số lần sạc điện.
Plug-in Hybrid Range Extender (PHREV): Khác biệt từ hai loại xe lai trên, PHREV chủ yếu sử dụng động cơ điện, trong khi động cơ xăng chỉ hoạt động để tạo điện. Công nghệ này được áp dụng trong các mô hình như BMW i3 Range Extender, giảm lượng xăng tiêu thụ đến 85%.
ZEV (Zero Emission Vehicle): Kết quả của nghiên cứu của liên minh giữa hai hãng xe Pháp-Nhật, Renault và Nissan. Mẫu xe Leaf, chỉ riêng nó đã đạt doanh số hơn 100.000 chiếc trên toàn cầu kể từ khi ra mắt vào cuối năm 2010. Đây là một “xe không khí thải” tiêu biểu.

Trong quá trình phát triển động cơ điện, việc kiểm soát và đảm bảo hoạt động bền vững trong nhiều môi trường khác nhau là quan trọng. Điều này đặt ra nhiều yêu cầu về kiểm nghiệm, bao gồm thử nghiệm sốc nhiệt, thử nghiệm nhiệt độ và độ ẩm, thử nghiệm bụi. Một trong những tiêu chuẩn quan trọng cho việc kiểm nghiệm này là ISO 19453-4-2018, được thiết kế để đảm bảo độ an toàn và hiệu suất của động cơ ô tô điện trong mọi điều kiện sử dụng.

Tiêu chuẩn thử nghiệm sốc nhiệt đối với động cơ ô tô điện

Thiết bị thử nghiệm sốc nhiệt

Thiết bị thử nghiệm sốc nhiệt cho động cơ của ô tô điện thường bao gồm một thành phần quan trọng là tủ thử nghiệm sốc nhiệt.

Tủ thử nghiệm sốc nhiệt đóng vai trò quan trọng trong quá trình kiểm tra và đánh giá hiệu suất của động cơ ô tô điện trong điều kiện môi trường cực đoan, bao gồm cả nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp. Đây là một thiết bị chuyên dụng được thiết kế để thực hiện các bài kiểm tra sốc nhiệt, giúp đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng được các yêu cầu chất lượng và an toàn trước khi được giới thiệu ra thị trường.

Mẫu thử nghiệm

Cùng tìm hiểu kỹ hơn về một mảng thú vị trong lĩnh vực thử nghiệm, đó là động cơ điện trên xe ô tô. Để hiểu rõ hơn về cấu tạo của động cơ điện trên ô tô, chúng ta cần nhìn vào thành phần chính của nó. Động cơ này thường bao gồm một loạt các thành phần quan trọng, bắt đầu từ chính động cơ điện, hộp số dẫn động, bộ chuyển đổi (hay còn được gọi là Inverter), và bộ điều khiển.

Một trong những điểm quan trọng đầu tiên để chú ý khi nghiên cứu về động cơ điện là trọng lượng của nó. Động cơ điện trên ô tô thường có trọng lượng dao động từ 100 đến 150 kg. Trọng lượng này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất và tính năng của động cơ trong quá trình vận hành.

Động cơ điện trên ô tô không chỉ là một thành phần kỹ thuật quan trọng mà còn đóng góp lớn vào sự phát triển của xe điện. Các thành phần kết hợp của nó, từ hộp số dẫn động đến bộ chuyển đổi và bộ điều khiển, tạo nên một hệ thống phức tạp nhưng hiệu quả, đóng góp vào sự chuyển đổi toàn diện từ ý tưởng xe ô tô truyền thống sang mô hình xe điện hiện đại.

Các chế độ của động cơ điện trong quá trình thử nghiệm

Có tổng cộng 4 chế độ hoạt động của động cơ điện trong quá trình thử nghiệm sốc nhiệt:

Chế độ hoạt động 1:
- Chế độ hoạt động 1.1: Không có điện áp nào được đặt vào thiết bị cần thử nghiệm và không kết nối với dây dẫn điện.
- Chế độ hoạt động 1.2: Không có điện áp được đặt vào thiết bị cần thử nghiệm, nhưng kết nối với dây dẫn điện mô phỏng lắp đặt trên xe.
Chế độ hoạt động 2:
- Chế độ hoạt động 2.1: Động cơ được vận hành bằng điện, nhưng các chức năng hệ thống và thành phần không được kích hoạt (ví dụ: chế độ ngủ).
- Chế độ hoạt động 2.2: Động cơ được vận hành bằng điện và hệ thống/ thành phần hoạt động bằng điện ở cấp điện áp A và điều khiển ở chế độ vận hành điển hình.
Chế độ hoạt động 3:
- Chế độ hoạt động 3.1: DUT (Device under test) được vận hành bằng điện với điện áp thử nghiệm UA và UX, nhưng các chức năng hệ thống và thành phần không được kích hoạt.
- Chế độ hoạt động 3.2: DUT được vận hành bằng điện với điện áp thử nghiệm UA và UX, và hệ thống/thành phần hoạt động bằng điện ở cấp điện áp A và B, và điều khiển ở chế độ hoạt động mà không cần nguồn cung cấp làm mát riêng biệt.
Chế độ hoạt động 4:
- Chế độ hoạt động 4.1: DUT được vận hành bằng điện với điện áp thử nghiệm UA và UX, nhưng các chức năng hệ thống và thành phần không được kích hoạt.
- Chế độ hoạt động 4.2: DUT được vận hành bằng điện với điện áp thử nghiệm UA và UX, và hệ thống/thành phần hoạt động bằng điện ở cấp điện áp A và B, và điều khiển ở chế độ vận hành điển hình.

Các chế độ này không chỉ áp dụng cho thử nghiệm sốc nhiệt mà còn cho thử nghiệm nhiệt độ và độ ẩm, thử bụi, và nhiều loại thử nghiệm khác.

Tiêu chuẩn thử nghiệm sốc nhiệt đối với động cơ ô tô điện

Những điều kiện trong quá trình thử nghiệm

Các điều kiện trong quá trình thử nghiệm được đặt ra như sau:

Độ ẩm tuyệt đối của không khí: Độ ẩm tuyệt đối trong tủ thử nghiệm không được vượt quá 20g/m3.
Nhiệt độ các vách: Nhiệt độ của các vách trong buồng thử nóng và buồng thử lạnh không được lệch quá 3% và 8% so với nhiệt độ không khí (°C) được quy định cho quá trình thử nghiệm.
Thể tích và vận tốc khí: Thể tích của các buồng và vận tốc của khí phải đáp ứng yêu cầu. Sau khi đưa các mẫu thử nghiệm vào, nhiệt độ của không khí trong tủ phải duy trì trong phạm vi dung sai quy định trong khoảng thời gian không quá 10% thời gian phơi nhiễm.
Luồng không khí: Không khí trong tủ phải được lưu thông, và vận tốc của không khí xung quanh mẫu thử nghiệm phải đảm bảo ít nhất là ≥ 2 m/s để đảm bảo điều kiện thử nghiệm.

Các điều kiện này nhằm đảm bảo rằng môi trường thử nghiệm được kiểm soát chặt chẽ và tuân theo các tiêu chuẩn quy định, giúp đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả thử nghiệm.

Sơ đồ một chu kỳ thử nghiệm shock nhiệt

Sơ đồ một chu kỳ thử nghiệm shock nhiệt được mô tả như sau:

Môi trường lạnh (Buồng Lạnh): Mẫu thử nghiệm ở mỗi buồng lạnh khi nhiệt độ ổn định ở -40°C trong thời gian là 60 phút.
Di chuyển giữa hai buồng: Thời gian di chuyển giữa hai buồng là dưới 20 giây.
Chờ để nhiệt độ ổn định: Thời gian chờ để nhiệt độ trong buồng ổn định là không quá 5 phút.
Môi trường nóng (Buồng Nóng): Mẫu thử nghiệm ở mỗi buồng nóng khi nhiệt độ ổn định ở +105°C trong thời gian là 60 phút.
Chu kỳ hoàn chỉnh: Một chu kỳ thử nghiệm kéo dài 2 giờ, trong đó bao gồm cả thời gian thử nghiệm ở môi trường lạnh, thời gian di chuyển giữa hai buồng, thời gian chờ để nhiệt độ ổn định và thời gian thử nghiệm ở môi trường nóng.
Tổng số chu kỳ: Tổng cộng 100 chu kỳ thử nghiệm được thực hiện.

Mô hình này đảm bảo rằng mẫu thử nghiệm trải qua các điều kiện shock nhiệt lạnh và nóng theo chu kỳ được thiết kế, đảm bảo tính đồng đều và chính xác của kết quả thử nghiệm.

Đánh giá mẫu sau quá trình thử nghiệm

Đánh giá mẫu sau quá trình thử nghiệm bao gồm hai khía cạnh chính:

Đánh giá về ngoại hình: Mẫu được thoroughly kiểm tra và đánh giá bằng mắt thường để phát hiện các tình trạng như vết nứt, bong tróc, gãy, biến dạng, hay thay đổi màu sắc.
Đánh giá chất lượng kỹ thuật: Mẫu thử nghiệm được kiểm tra đối với các yếu tố điện và cơ học, cũng như đánh giá về tiếng ồn và hiệu suất hoạt động của nó.