Trái tim năng lượng của xe điện: Tại sao đa số xe điện ‘đâ.m đầu’ vào một công nghệ ‘cổ lỗ sĩ’? VinFast VF e34 thì sao?
Xe xăng còn lâu mới làm được như vậy
Cùng với công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI), công nghệ pin lithium chính là hai thành tố chính tạo nên cuộc cách mạng của xe điện so với xe sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Bạn đọc có thể theo dõi toàn bộ tuyến bài TRÁI TIM NĂNG LƯỢNG của xe điện tại đây.
Tại sao một công nghệ lạc hậu lại đang ở trên xe điện hiện đại?
Những người quan sát tinh tường về một số phiên bản xe điện được ra mắt gần đây có thể nhận thấy một điều gì đó hơi kỳ quặc, mâu thuẫn của một ngành công nghiệp mới, hiện đại: Phanh tang trống (hay còn gọi là phanh đùm) – một công nghệ ra đời từ những năm 1900 – đang trở thành một bộ phận phổ biến gắn liền với xe điện hiện đại.
Có thể lấy ví dụ ngay với chiếc xe điện Volkswagen ID.3 với trang bị phanh đĩa phía trước và phanh tang trống phía sau. Trang bị này không thường thấy trên những chiếc xe ở tầm giá của Volkswagen ID.3 với mức giá khởi điểm quy đổi hơn 750 triệu đồng. Cũng trong tầm giá này, chiếc VinFast VF e34 có phanh đĩa trước và sau là trang bị tiêu chuẩn.
Nhưng nguyên do nào khiến các hãng xe lại trang bị phanh tang trống cho bánh sau?
Với cấu tạo đặc thù gồm hộp bên ngoài và má phanh bên trong, phanh tang trống gần như không bị gỉ sét hay bị tác động do yếu tố ngoại cảnh . Đây là một thế mạnh lớn nhất so với phanh đĩa, bên cạnh chi phí rẻ .
Thêm vào đó, để tối đa hiệu năng sử dụng năng lượng thì nhà sản xuất thường trang bị phanh tái sinh trên những chiếc xe điện ngày nay. Đây thực chất là một cơ chế hoạt động của động cơ điện, giúp giảm tốc độ.
Video đang HOT
Cách thức hoạt động của phanh tái sinh. Ảnh: Delphi Technologies
Theo đó, khi nhấn phanh trong lúc di chuyển, động cơ điện sẽ biến thành máy phát điện, sử dụng chính động năng mà bánh xe quay trong thời gian phanh để sản sinh ra điện. Hoạt động này của động cơ cũng làm giảm động năng của chiếc xe, nói cách khác là cũng khiến chiếc xe đi chậm lại.
Cần nói thêm rằng phanh ở hai bánh trước được sử dụng chính, hai bánh phía sau có hoạt động nhưng công suất phanh hãm sẽ nhỏ hơn phanh trước.
Mặc dù phanh tang trống cho hiệu suất phanh kém hơn phanh đĩa, khi động cơ điện cũng góp phần hãm chiếc xe lại thì bù trừ cho nhau, lực phanh như vậy là đủ.
Liệu có thể loại bỏ bộ sạc cắm dây không?
Một phương án có thể nghĩ tới ngay đó là trang bị sẵn trên xe một bộ pin năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, diện tích bề mặt pin sẽ ảnh hưởng lớn tới năng lượng tiếp nhận, chưa kể thời tiết có thể thay đổi. Hiện nay, một công nghệ khác có triển vọng hơn đã xuất hiện.
Gần đây các nhà sản xuất xe lớn trên thế giới như KIA, Volkswagen, Mercesdes, BMW đang không ngừng nghiên cứu phát triển công nghệ sạc không dây cho xe điện. Nếu công nghệ này được phát triển thành công, xe điện sẽ có khả năng sạc tại chỗ mà không cần tới trạm sạc hay vừa đi vừa sạc – điều mà xe sử dụng động cơ đốt trong không thể nào làm được.
Cách thức hoạt động của sạc không dây cho xe điện. Ảnh: Electrive
Giống như sạc không dây trên điện thoại, hệ thống sạc không dây cho xe điện sử dụng công nghệ truyền điện cảm ứng để truyền năng lượng mà không cần đấu nối thiết bị nào với nhau.
Ý tưởng này hiện đang được Cục Giao thông bang Indiana, Mỹ đang kết hợp cùng với Đại học Purdue và công ty Magment của Đức triển khai kế hoạch xây dựng thí điểm.
Theo đó, một đoạn đường khoảng 400m tích hợp công nghệ sạc không dây sẽ được xây dựng thử nghiệm, giúp các xe có thể sạc một cách dễ dàng mà không cần tới bộ cắm sạc hay trạm sạc thông thường.
Tiện lợi hơn, sang trọng hơn khi không phải cắm dây sạc cũng như không chiếm không gian trong bãi đỗ xe khi phải lắp đặt bộ sạc, công nghệ sạc không dây đang cho thấy những ưu điểm nhất định. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn chỉ đang được nghiên cứu, chưa được áp dụng đại trà nên chưa thể kết luận liệu công nghệ này có thay thế được sạc có dây không.
Phanh tang trống phù hợp với ôtô điện hơn phanh đĩa
Công nghệ của phanh tang trống lạc hậu hơn so với phanh đĩa nhưng trong thế giới xe điện, loại phanh này giúp tái tạo năng lượng.
Phanh tang trống hay phanh đùm là một công nghệ có từ lâu đời trên ôtô, xe máy. Phanh đùm phát triển lần đầu tiên vào năm 1899, kiểu phanh này có thể tìm thấy trên một số xe hơi đầu tiên do Wilhelm Maybach và Louis Renault chế tạo. Phanh đùm từ lâu là trang bị tiêu chuẩn để giảm tốc độ của xe nhờ chi phí chế tạo rẻ và hiệu quả cao.
Đến 1960, phanh tang trống dần bị các nhà sản xuất ôtô phớt lờ khi hệ thống phanh đĩa trở nên phổ biến. Phanh tang trống chủ yếu lắp trên những xe bình dân, xe khách, xe tải, xe buýt hạng trung đến hạng nặng. Đến nay, loại phanh đơn giản này lại có tiềm năng phát triển mạnh trở lại, khi xe điện ngày càng gia tăng.
Phanh tang trống và phanh đĩa hoạt động rất khác nhau, mỗi hệ thống đều có ưu điểm riêng. Phanh đĩa hoạt động nhờ bộ cùm phanh ốp vào hai bên đĩa, trong đó cùm phanh gồm má phanh và hệ thống piston thuỷ lực tạo lực đẩy ép má phanh vào đĩa phanh làm giảm tốc độ của xe. Các nghiên cứu cũng chứng minh hiệu suất phanh đĩa tốt hơn phanh tang trống, đó cũng là lý do tại sao sẽ rất hiếm tìm thấy một mẫu xe mới trang bị phanh tang trống ở bánh trước.
Ngược lại, phanh đùm cấu tạo gồm trống phanh, má phanh. Trống phanh là hộp rỗng ốp bên ngoài, gắn liền với trục bánh xe và quay theo bánh xe. Má phanh nằm bên trong, tiếp xúc trực tiếp với bề mặt trống phanh để tạo ra ma sát làm xe chậm lại.
Trên thế hệ xe điện mới nhất, phanh tang trống thực sự có nhiều ý nghĩa. Ví dụ như Volkswagen ID.4 và ID.3, cả hai đều sử dụng phanh đùm sau do Continental chế tạo. "Theo thiết kế, phanh tang trống không có lực cản phanh dư, guốc phanh luôn đóng/mở bởi lò xo, giúp tăng phạm vi hoạt động", theo phát ngôn viên của nhóm nghiên cứu EV của hãng xe Đức tại Mỹ.
ID.3 trang bị hệ thống phanh tái tạo điện với phanh trống ở bánh sau. Ảnh: Volkswagen
Hệ thống phanh tái tạo năng lượng trên một mẫu xe điện làm đảo ngược môtơ phía sau (biến thành máy phát điện để nạp năng lượng cho pin) bất cứ khi nào nhả chân ga, chúng hoạt động hiệu quả với phanh tang trống. Với một động cơ điện đặt ở trục sau và tự động giảm tốc độ trong quá trình phanh tái tạo, phanh sau thường không sử dụng nhiều, theo Volkswagen. Do đó, việc sử dụng phanh đĩa ở bánh sau có nguy cơ bị gỉ hoặc hoặc bị ăn mòn, trong khi phanh trống miễn nhiễm vì được bảo vệ bởi bộ vỏ bọc.
Tiến sĩ Bernhard Klumpp, người đứng đầu bộ phận kinh doanh hệ thống phanh thuỷ lực tại Continental cho biết, phanh tang trống mang lại nhiều lợi ích trong lĩnh vực xe điện nhờ tuổ.i thọ dài hơn.
Trong xe điện, bộ pin chiếm tỷ lệ cao nhất trong trọng lượng của xe, như chiếc Chevrolet Bolt có tổng trọng lượng 1.616 kg, trong đó gói pin nặng 453,6 kg. Hệ thống phanh đĩa hiệu quả hơn phanh tang trống và phức tạp hơn về mặt cơ học cũng như thành phần bổ sung, như phanh điện tử độc lập, tất cả đều tăng thêm trọng lượng tổng thể và giá.
Mẫu hatchback chạy điện ID3 sử dụng phanh tang trống sau. Ảnh: Volkswagen
"Việc thay đổi nhận thức của công chúng về công nghệ phanh tang trống là lạc hậu và kém hơn so với phanh đĩa vẫn còn là một thách thức", Alejandro Abreu Gonzalez, giám đốc kỹ thuật tại bộ phận hệ thống phanh thủy lực của Continental cho biết. "Có thể sẽ không bao giờ thấy sự trở lại của phanh tang trống cả bốn bánh, đặc biệt là với xe thể thao hay xe hiệu suất cao nào. Nếu chỉ đi lại trong thành phố thì phanh tang trống là công nghệ tốt nhất dành cho xe điện".
Ưu nhược điểm của phanh đĩa xe ôtô Phanh xe ôtô có 2 loại chính là phanh đĩa và phanh tang trống. Dưới đây là thông tin chi tiết về ưu nhược điểm của phanh đĩa xe ôtô. Tìm hiểu về phanh đĩa xe ôtô. Ảnh: Wrench Hệ thống phanh xe ôtô Hệ thống phanh trên xe ôtô bao gồm: Cơ cấu phanh và dẫn động phanh. Vai trò chính của...