Hộp số – ‘người thừa’ trên xe điện

Phần lớn xe điện không có hộp số vì động cơ gắn trực tiếp với bánh xe, năng lượng không cần truyền qua bộ phận trung gian là hộp số.

Ở động cơ đốt trong, hộp số giúp thay đổi mô-men xoắn truyền tới các bánh xe. Nhưng xe điện thì không. Về cơ bản, xe điện chỉ cần có một nút chức năng đơn giản. Khi nút bấm được kích hoạt, chiếc xe sẽ lập tức thiết lập các cài đặt mô phỏng tương tự như lúc người lái sử dụng hộp số tự động ở xe dùng động cơ đốt trong.

Nút bấm sẽ cho phép tài xế lựa chọn cái tính năng như thông thường. “Drive” để xe tiến về phía trước, R khi lùi, và N trung gian khi dừng xe. Một vài thiết lập khác cho phép bạn thay đổi chế độ lái (chẳng hạn như tiết kiệm nhiên liệu hay thể thao), nhưng thực tế, nó sẽ ko thay đổi cách vận hành của hộp số mà chỉ đơn giản là mang lại những cảm giác khác nhau mà thôi.

Bắt đầu di chuyển, có thể bạn sẽ thấy ngạc nhiên khi xe tăng tốc và giảm tốc. Sẽ không có cảm giác chuyển số nào ở đây cả, chỉ là chiếc xe cứ thế vút lên như một đường tuyến tính rồi trở lại trạng thái dừng hẳn mà không hề gặp phải sự giật cục nào.

Đó là bởi xe điện không cần tới hộp số để thay đổi tốc độ như xe dùng động cơ xăng hay diesel. Chúng chỉ đơn giản là chế độ tiến hay lùi.

Cần số Nissan Leaf. Ảnh: Autocar

Chính điều này khiến chúng có khả năng tăng tốc cực tốt. Chẳng hạn như Tesla Model S đạt 100 km/h từ vị trí xuất phát chỉ trong 2,4 giây, biến nó trở thành chiếc sedan gia đình nhanh hơn hầu hết những chiếc siêu xe.

Động cơ điện vô cùng linh hoạt. Chúng sản sinh công suất ngay lập tức kể từ khi bạn nhấp chân ga và đạt tới tua máy lên tới 20.000 vòng/phút, gấp khoảng bốn lần so với động cơ xăng hay diesel.

Điều này đồng nghĩa những chiếc xe điện luôn tỏ ra hiệu quả về mặt truyền tải sức mạnh bởi chúng không cần phải thay đổi nhiều cấp số để mở rộng dải vòng tua tối ưu như xe thông thường. Tỉ số truyền khác nhau giúp các động cơ đốt trong thích ứng giữa lực kéo và tốc độ. Đó là lý do vì sao một chiếc xe máy xăng sẽ dễ dàng đạt vận tốc 32 km/h ở số 1, nhưng nó sẽ khó có thể nhanh hơn nữa nếu người lái không thay đổi tỷ số truyền để giải phóng động cơ khi đạt tới mức vòng tua tối đa trong cấp số đó. Và theo trình tự logic, người lái sẽ chuyển lên cấp số cao hơn với xe số sàn, còn ở xe số tự động, việc này được máy tính quyết định.

Do dải vòng tua rất rộng nên xe điện có thể đạt tốc độ tối đa chỉ với một cấp số được các kỹ sư tinh chỉnh để tạo ra sự cân bằng tối ưu giữa lúc xe đi nhanh và chậm. Hầu hết chúng có khả năng tăng tốc nhanh hơn một chiếc hatchback thể thao thông thường và dễ dàng vượt qua tốc độ giới hạn của đường cao tốc, bởi vậy chẳng hề có nhược điểm nào về sức mạnh.

Cấu tạo này cũng giúp xe điện đỡ phức tạp hơn khi sản xuất và bảo dưỡng. Một hệ thống động cơ đốt trong với hộp số nhiều cấp sẽ khiến nhà sản xuất mất thêm tiền, và đẩy giá xe lên cao.

Tuy vậy, nguyên tắc chỉ cần hộp số một cấp này có thể thay đổi trong tương lai. Ở giải Formula E, một vài đội đua đưa ra tùy chọn với hộp số ba cấp để tối ưu giữa khả năng vận hành và tiết kiệm năng lượng, bởi quy định giới hạn công suất của giải đấu.

Với đường phố, một vài xe mẫu xe ý tưởng đã được giới thiệu với hộp số hai cấp có chi phí chế tạo phải chăng. Điều này giúp cho phép chúng ghép nối được với những động cơ điện rẻ hơn, nhỏ hơn, công suất thấp hơn cũng như gia tăng quãng đường di chuyển mà không ảnh hưởng tới khả năng vận hành.

Điều đó đảm bảo cho một tương lai thuần xe điện, nhưng chuyện gì sẽ xảy ra với những chiếc xe hybrid, vốn là sự kết hợp của động cơ điện và động cơ đốt trong? Phần lớn xe hybrid cho cảm giác lái giống hệt xe thông thường, nhưng bên dưới nắp ca-pô, hệ thống phức tạp ấy làm việc có phần hơi khác.

Ví dụ, chiếc BMW i8 sử dụng một hệ thống hai cấp số, còn những chiếc hybrid của Toyota lại sử dụng hộp số CVT gần với loại thông thường hơn, ở đó một dây đai sẽ di chuyển giữa hai côn hình nón để đảm bảo tốc độ của động cơ tương thích cho mục đích đề cao vận hành hay tiết kiệm nhiên liệu. Mitsubishi Outlander PHEV thì lại có hộp số “một cấp” sử dụng trong chế độ lái thuần điện (EV), kết nối thẳng tới các bánh xe để tăng tốc, trước đó nó nhận sức mạnh trực tiếp từ một động cơ xăng. Người lái ko cần can thiệp trong suốt quá trình này bởi máy tính sẽ tự động hóa mọi thứ.