Hộp số của Porsche Taycan – ‘kẻ cô đơn’ trong làng xe điện

Taycan có hộp số hai cấp, trong khi hầu hết xe điện hiện nay chỉ sử dụng hộp số một cấp.

Porsche Taycan có gì hấp dẫn? 750 mã lực, tăng tốc 0-100 km/h dưới 3 giây, khả năng sạc đầy pin chỉ trong 20 phút? Những thứ này có được một phần bởi hãng xe Đức tích hợp cho chiếc sedan thể thao loại hộp số hai cấp – điều lạ trên những chiếc xe điện, vốn sử dụng hộp số chỉ một cấp.

Hộp số một cấp trên hầu hết xe điện vẫn vận hành khá tốt. Những động cơ đốt trong cần một hộp số nhiều cấp bởi vì mỗi cấp số chỉ cung cấp được dải vòng tua hạn hẹp. Còn với động cơ điện, dải vòng tua lớn hơn rất nhiều, vì vậy hộp số một cấp sẽ thỏa mãn cả tăng tốc nhanh ở tua thấp cũng như lái trên đường cao tốc. Autobahn (Đức) có vẻ thích hợp, nơi xe cộ thường đạt trên 200km/h (Tesla giới hạn xe của họ ở mức 262 km/h), còn chiếc Taycan cũng có thể chạm tới mức 260.

Hộp số trên Taycan là một giải pháp do chính Porsche nghiên cứu. Chúng ta sẽ không thể lấy hộp số của một chiếc xe đua ở giải Formula E để gắn cho một chiếc xe phục vụ việc di chuyển hàng ngày. Nhưng một hãng cung cấp hộp số nổi tiếng như ZF cũng đang làm việc với nguyên mẫu hộp số hai cấp dành cho xe điện của họ. Đối tượng họ hướng tới là những nhà sản xuất không muốn phải hi sinh một trong đặc tính là sức kéo lớn ở vòng tua thấp và khả năng tăng tốc đáng kinh ngạc.

Porsche Taycan ra mắt ở Singgapore, tháng 11/2019. Ảnh: Quang Anh

“Với một hộp số hai cấp, chúng ta có thể giữ lại cả hai,” người đứng đầu bộ phận kỹ thuật E-Mobility của ZF, Stephan Demmerer chia sẻ. Với những nhà sản xuất ôtô, việc thiết lập hai cấp số có thể cải thiện thêm 5% quãng đường di chuyển hoặc đẩy tốc độ tối đa vượt xa mong đợi.

Hệ thống làm được điều đó bằng cách gia tăng tỷ lệ chuyển đổi từ nguồn điện của pin ra sức mạnh thực tế ở bánh xe. Mỗi một điểm phần trăm cải thiện được sẽ cho ra kết quả thêm 2% quãng đường di chuyển tăng lên, theo ZF. Hộp số hai cấp của họ là một mô-đun, có thể lắp được trên nhiều dòng xe, nó sẽ kết nối một động cơ điện để tạo ra mức công suất tối đa 140 kW (188 mã lực).

Hộp số được lập trình để chuyển đổi giữa hai cấp ở tốc độ 69 km/h, mặc dù máy tính có thể can thiệp để chuyển số ở những tốc độ khác dựa vào quãng đường, địa hình hoặc khoảng cách mà lái xe dự tính cần phải sạc lại pin. Các hãng có thể sử dụng hệ thống này để tối ưu quãng đường di chuyển bằng cách kết hợp một bộ pin nhỏ (giúp xe giảm trọng lượng) hoặc tối ưu sức mạnh bằng cách ghép nối chúng với những bộ pin lớn hơn.

“Thực sự đang có một cuộc đua trong việc tạo nên những chiếc xe điện tiết kiệm năng lượng hơn,” Venkat Viswanathan, kỹ sư cơ khí tại Đại học Carnegie Mellon cho biết. “Tesla đang duy trì vị trí dẫn đầu trong cuộc đua này với hộp số chỉ một cấp, và tôi nghĩ sự vươn lên của ZF sẽ tạo ra cơ hội cho các nhà sản xuất khác tận dụng lợi thế.”

Hộp số hai cấp mới chưa thể bùng nổ bởi vì nó rất phức tạp. Những hộp số nhiều cấp phải đủ mạnh mẽ để cung cấp được dải vòng tua lớn, trong khi môtơ điện có thể làm điều tương tự chỉ trong khoảng thời gian rất ngắn, theo chia sẻ từ Shashank Sripad, một kỹ sư cơ khí khác của Carnegie Mellon. Tesla đã cố gắng chứng tỏ điều này bằng chiếc concept Roadster hơn một thập kỷ trước, nhưng gặp phải những thử thách về độ tin cậy và họ đang mắc két với công nghệ hộp số chỉ một cấp kể từ đó. Và bởi vì đòi hỏi việc bảo trì nhiều hơn, nên công nghệ hộp số mới có thể ảnh hưởng tới tính hấp dẫn của xe điện.

Hơn nữa, việc phát triển nhiều hơn một cấp số tới nay thực sự chưa phải điều quá cần thiết. “Những tấm pin nhỏ sẽ cung cấp đủ cho quãng đường khoảng 100 tới 150 km, và người dùng chủ yếu chạy đô thị,” Demmerer nói. “Nhưng chúng tôi cũng đang chứng kiến nhu cầu sử dụng tại các cao tốc tăng lên, và quãng đường di chuyển đòi hỏi cũng tăng theo”.

Cấu hình hai cấp số sẽ được ứng dụng khi khách hàng sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, và rõ ràng 5% quãng đường được cải thiện sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền hơn trong khi khả năng lưu trữ của pin ngày càng tốt lên. Thực tế thì hộp số hai cấp sẽ mang đến sự vận hành kinh tế nhất dành cho xe có bộ pin lớn hơn hay xe thiên về sức mạnh. Còn với những khách hàng di chuyển cho mục đích trong đô thị, có vẻ xu hướng lựa chọn hộp số một cấp của họ vẫn chưa thay đổi.

Trừ khi bạn đủ khả năng tài chính để mua một chiếc Taycan mới tinh bóng bẩy, còn không hãy chờ đợi để có thể sử dụng công nghệ này. ZF vẫn chưa công bố hãng nào sẽ sử dụng hộp số mới, và dường như chưa sẵn sàng tung ra thị trường trong ba năm tới.