Xe điện mở ra kỷ nguyên mới khi phanh cũng biến thành năng lượng thay cho sạc pin

Cơ chế hoạt động và sự khác biệt so với phanh truyền thống

Trong xu thế di chuyển xanh, xe điện và xe hybrid ngày càng phổ biến, đi cùng với đó là những khái niệm công nghệ mới, trong đó phanh tái tạo được coi là một tính năng quan trọng. Vậy phanh tái tạo là gì, hoạt động như thế nào và đem lại những lợi ích cụ thể nào?

Về nguyên lý, phanh tái tạo thu hồi và tái sử dụng năng lượng động học sinh ra trong quá trình giảm tốc độ xe. Thay vì để năng lượng này thất thoát dưới dạng nhiệt do ma sát, hệ thống sẽ chuyển hóa nó thành điện năng và đưa trở lại ắc quy của xe. Điều này giúp tăng hiệu suất sử dụng năng lượng, đồng thời giảm thiểu lãng phí.

Theo MG Motors, hệ thống hoạt động tự động khi người lái nhấc chân ga hoặc đạp phanh, xe sẽ chậm lại và động cơ điện chuyển sang chế độ lùi để vận hành như một máy phát điện. Càng phanh mạnh, lực ma sát càng lớn và năng lượng sinh ra càng nhiều. Trong khi ở xe động cơ đốt trong (ICE) năng lượng bị mất đi, thì ở xe điện và hybrid, phanh tái tạo giúp tái chế nó thành năng lượng hữu ích.

Honda UK mô tả quy trình: động cơ điện cung cấp năng lượng cho bánh xe khi di chuyển bình thường; khi phanh, động cơ ngừng truyền lực và thay vào đó tạo điện; điện năng này được lưu trữ trong pin, giúp sạc lại và kéo dài phạm vi hoạt động. GRIDSERVE còn so sánh cơ chế này giống như nguyên lý đèn pin quay tay, khi chuyển động cơ học được biến đổi thành điện năng.

Điểm khác biệt quan trọng là phanh tái tạo không giống với phanh ma sát, vốn tiêu hao năng lượng thành nhiệt, cũng khác với phanh động vốn dựa vào mô-men xoắn động cơ để giảm tốc trong tình huống khẩn cấp. Việc áp dụng phanh tái tạo giúp giảm áp lực lên hệ thống phanh và lốp, từ đó giảm hao mòn và chi phí bảo dưỡng.

Ngoài ra, nhiều mẫu xe điện hiện đại còn cho phép “lái xe bằng một bàn đạp”, tức chỉ cần nhấc chân ga là xe tự động chậm lại gần như hoàn toàn, nhờ cơ chế thu hồi năng lượng. Đây là một trong những tính năng được người dùng đánh giá cao bởi sự tiện lợi và khả năng tiết kiệm năng lượng.

Lợi ích và thách thức trong thực tiễn

Lợi ích của phanh tái tạo đã được nhiều hãng sản xuất công bố. MG Motors cho rằng ưu điểm nổi bật là giảm tiêu thụ nhiên liệu, kéo dài tuổi thọ pin, giảm chi phí bảo trì do ít phải thay thế má phanh, đồng thời góp phần cải thiện hiệu quả năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính. GRIDSERVE ước tính công nghệ này có thể giúp tăng thêm khoảng 20% phạm vi hoạt động của xe, đặc biệt hiệu quả trong điều kiện vận hành đô thị với nhiều lần giảm tốc. Trong một hành trình 100 dặm, hệ thống có thể giúp người lái đi thêm khoảng 20 dặm.

Không chỉ được ứng dụng trong xe dân dụng, cơ chế phục hồi năng lượng tương tự còn được áp dụng trong môn thể thao tốc độ. Hệ thống KERS (Kinetic Energy Recovery System) từng được sử dụng trong Công thức 1 để tận dụng năng lượng từ quá trình phanh, minh chứng cho tiềm năng mở rộng của công nghệ này.

Tuy nhiên, phanh tái tạo cũng tồn tại những thách thức. Honda chỉ ra rằng hiệu quả hệ thống phụ thuộc vào phong cách lái xe và điều kiện vận hành. Ở tốc độ thấp hoặc khi phanh gấp, khả năng thu hồi năng lượng giảm đáng kể. Ngoài ra, trải nghiệm lái có thể khác biệt so với phanh truyền thống, khiến một số tài xế cảm thấy phanh quá mượt hoặc đột ngột, cần thời gian để thích ứng.

Sam Clarke, Giám đốc xe tại GRIDSERVE Sustainable Energy Limited, nhận định: “Mọi người đều đánh giá cao sự hiện diện của xe điện, bởi chúng tốt hơn cho môi trường”. Theo ông, phanh tái tạo là một trong những minh chứng rõ nét nhất về việc công nghệ có thể mang lại lợi ích kép: tiết kiệm cho người dùng và thân thiện với môi trường.

Ngày nay, tất cả các dòng xe điện thương mại đều được trang bị một số dạng phanh tái tạo, từ cơ bản đến nâng cao. Các hãng xe không ngừng tối ưu để hệ thống này thích ứng với nhiều phong cách lái xe, gia tăng tính linh hoạt và trải nghiệm cho người sử dụng. Trong tương lai, cùng với sự phát triển của pin dung lượng cao và công nghệ quản lý năng lượng, phanh tái tạo được kỳ vọng sẽ đóng góp nhiều hơn vào việc kéo dài phạm vi hoạt động và nâng cao hiệu quả sử dụng của xe.