Thời gian gần đây có liên quan tới các vụ cháy xe gây ra các thảm họa thiệt hại rất lớn về người và tài sản. Các cơ quan chức năng gặp rất nhiều khó khăn để có thể xác định được chính xác nguyên nhân gây cháy bởi mọi thứ đã bị cháy rụi hết tất cả. Báo chí, các lời đồn đoán rằng có thể xuất phát từ xe máy điện... Bài viết này cùng nhau tìm hiểu hệ thống điện trên xe máy điện có các thành phần nào và có khả năng cháy hay không.
Xe máy điện có hệ thống điện rất khác so với xe máy xăng, là nguồn năng lượng chính để cung cấp cho động cơ điện hoạt động. Trên xe máy điện có các bộ phận chính sau đây: Ắc quy, bộ dây điện, động cơ điện, át to mát, bộ điều khiển (ECU), bộ chuyển đổi điện (DC-DC), cầu chì, các hệ thống chấp hành tiêu thụ điện trên xe.
- Ắc quy: Là nguồn động lực chính của xe để cung cấp năng lượng điện năng cho xe để hoạt động. Thường là ắc quy chì axit, đối với một số xe thì dùng ắc quy lithium (pin).
- Đối với pin lithium thì có tích hợp sẵn bộ điều khiển quản lý pin (BCU – Battery control unit), bộ điều khiển pin này có nhiệm vụ đảm bảo cho pin hoạt động an toàn, ngắt điện khi điện áp tới ngưỡng thấp, ngắt điện khi dòng điện quá cao.
- Động cơ điện: Là động cơ điện một chiều không chổi than, điện áp hoạt động thông thường ở các dải điện áp 48 V, 60V, 72V. Động cơ được bố trí tích hợp vào bánh xe phía sau, trục của bánh xe sau chính là một phần của stator còn vành bánh xe sau là rotor. Nắp động cơ là một phần của vành.
- Bộ điều khiển (ECU): là một phần không thể thiếu của động cơ, có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp DC của ắc quy thành điện xoay chiều AC 3 pha để cung cấp cho động cơ. Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ tay ga và quyết định mức điện áp cung cấp cho động cơ, khi tay ga xoay càng nhiều thì điện áp cấp cho động cơ càng lớn và xe chạy càng nhanh hơn. Bộ điều khiển còn có chức năng bảo vệ động cơ khi điện áp xuống quá thấp, dòng điện lên quá cao hay khi xảy ra đoản mạch dòng điện lớn bất thường thì bộ điều khiển sẽ lập tức ngắt dòng điện ra động cơ.
- Át to mát: Ngay đầu ra của cực dương của ắc quy được nối với một át tô mát để bảo vệ hệ thống điện khi xảy ra đoản mạch, tuy nhiên át tô mát này chỉ bảo vệ khi đoản mạch ở trục chính của đường dân dẫy (từ át tô mát ra bộ điều khiển và bộ chuyển đổi điện), hầu như không có tác dụng bảo vệ cho những thiết bị sử dụng điện trên xe khác. Việc tính toán lựa chọn giá trị dòng điện bảo vệ của át tô mát rất quan trọng, nếu giá trị quá cao thì không bảo vệ được các thiết bị tiêu thụ điện khi ngắn mạch (chưa tới dòng để ngắt át), giá trị quá thấp thì khi động cơ tiêu thụ điện ở trạng thái đầy tải (dòng điện lớn) sẽ gây ra nhảy át (ngắt điện), giá trị trung bình tại các xe máy điện thông thường có công suất nhỏ hơn 2kw nên là từ 30A - 40A.
- Cầu chì: là bộ phận bảo vệ cho hệ thống điện chiếu sáng và tín hiệu trên xe, cầu chì này nằm ngay sau bộ chuyển đổi điện, khi đó dòng điện ra khỏi bộ chuyển đổi điện là 12V để phục vụ cho các thiết bị tiêu thụ điện trên xe (đèn, còi, tín hiệu), cầu chì này thường là 5A. Khi xảy ra đoản mạch trên các đường dây ra các cơ cấu chấp hành cầu chì này sẽ đứt để bảo vệ hệ thống điện để tránh các sự cố nghiêm trọng hơn có thể xảy ra. Việc lựa chọn giá trị dòng điện bảo vệ của cầu chì phải phù hợp với dòng điện tiêu thụ ở trạng thái làm việc cao nhất của cả hệ thống thì mới có thể bảo vệ được hiệu quả nhất.
- Bộ chuyển đổi điện áp DC-DC converter: Bộ phận này nằm ngay sau át tô mát, có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp đầu ra của ắc quy từ 60V hoặc 72V về điện áp 12V để sử dụng cho các thiết bị tiêu thụ điện khác trên xe. Một số loại xe thì bộ chuyển đổi điện áp này được tích hợp với bộ điều khiển của xe, trên bộ chuyển đổi này có ghi có chức năng bảo vệ khi quá dòng, đoản mạch.
- Ổ khóa: Có nhiệm vụ đóng/ cắt điện từ bộ chuyển đổi điện DC-DC tới toàn bộ các cơ cấu chấp hành, đóng/ cắt sự hoạt động của bộ điều khiển.
- Các cơ cấu chấp hành: Bao gồm các thiết bị tiêu thụ điện trên xe, các thiết bị này thông qua các cơ cấu điều khiển để làm việc bật/ tắt. Trong số các thiết bị tiêu thụ điện thuộc cơ cấu chấp hành này thì có đèn chiếu sáng phía trước có công suất cao nhất, có đèn sợi đốt lên tới 65W. Tất cả các thiết bị đều sử dụng điện một chiều 12V.
KẾT LUẬN: Qua tính chất của các phần tử trong hệ thống điện của xe nêu trên thì việc xảy ra cháy nổ đối với xe điện mới (đã được chứng nhận chất lượng an toàn kỹ thuật) là rất khó có khả năng xảy ra, ngoại trừ trường hợp chập cháy xảy ra nội bên trong của pin (bàn viết tiếp theo sẽ phân tích rõ khả năng cháy nổ xảy ra bên trong pin Li). Tuy nhiên việc độ chế hệ thống điện, những hư hỏng của các phần tử trong hệ thống xảy ra trong quá trình sử dụng lâu dài cũng là nguyên nhân chính dẫn tới cháy.
