Với sự quan tâm đến xe điện đang được nâng cao, hệ thống phanh tái tạo đã trở thành một phần của hỗn hợp di chuyển trong tương lai. Nó cung cấp một đề xuất giá trị độc đáo để tăng mật độ năng lượng cũng như giúp phục hồi năng lượng và tăng cường năng lượng có sẵn từ pin.
Phanh tái sinh/tái tạo, hay phanh phục hồi, đã trở thành một thành phần vô giá trong việc mở rộng phạm vi hoạt động của ô tô. Theo cách nói thông thường, hệ thống phanh tái sinh (RBS) là một hệ thống phanh bổ sung và được phát triển đang được sử dụng phổ biến trong các hệ thống phanh thông thường của xe điện/hybrid. Các phương tiện tiên tiến từ các nhà sản xuất hướng tới tương lai như Volkswagen, Tesla, Toyota và Mercedes-Benz đang sử dụng rộng rãi công nghệ phanh tái tạo.
Trong khi một số hệ thống phanh thông thường chuyển động năng của xe thành nhiệt sẽ bị lãng phí, hệ thống tái tạo sẽ thu hồi năng lượng này và đưa nó hoạt động trở lại. Với khả năng tái tạo năng lượng, xe điện sử dụng ít điện hơn để chạy, do đó tăng phạm vi hoạt động.
Các ứng dụng xe tăng cường phanh tái tạo sẵn sàng phát triển khi ngành công nghiệp ô tô cân nhắc về một tương lai mà xe điện được ưu tiên. Các nhà sản xuất ô tô hàng đầu đang dự tính đột phá vào xe điện để cung cấp đầy đủ các cấu hình xe điện.
Hệ thống phanh tái tạo giúp giải quyết các vấn đề về phạm vi bằng cách cung cấp điện trở lại cho pin trong quá trình phanh để tăng cường cả hiệu quả và phạm vi hoạt động. Các hệ thống này có xu hướng tăng cường tiết kiệm pin; lý tưởng cho các hoạt động dừng và đi (stop-and-go việc di chuyển đường đô thị) thường xuyên; giảm tiêu thụ năng lượng; và bổ sung hiệu suất tối đa với việc động cơ điện có mô-men xoắn cực đại tại vòng tua máy bằng không. Và các nhà sản xuất OEM đang sản xuất RBS để phục hồi động năng đã tiêu hao.
Xu hướng điện khí hóa các phương tiện giao thông và các mục tiêu phát thải nhiều hơn đã dẫn đến sự phổ biến của phanh tái tạo. Điện khí hóa đã thúc đẩy một loạt các phát triển, bao gồm tiết kiệm nhiên liệu, an toàn, chống bó cứng phanh, kiểm soát ổn định điện tử và phanh tái tạo. Tất cả những điều này đang được ngành ô tô từng bước thực hiện.
Nỗi ám ảnh về khả năng tồn tại lâu dài đã lùi lại và đặt ra câu hỏi cho các nhà sản xuất OEM. Ví dụ, cách tiếp cận nào sẽ giúp các bên liên quan vượt trội trong ngành công nghiệp phanh tái tạo ô tô ngày nay? Phanh tái tạo đã giúp giải quyết những thách thức bằng cách quay trở lại pin/động cơ trong quá trình phanh để tăng hiệu quả và phạm vi hoạt động.
Khi nói đến giao thông dừng và đi, phanh tái tạo có xu hướng cung cấp phần lớn lực phanh. Sau đó, nó dẫn đến phanh tiết kiệm nhiên liệu hơn và tiêu thụ nhiên liệu tốt hơn. Hơn nữa, phanh tái tạo tăng cường mức tiêu thụ nhiên liệu ở tốc độ cao hơn mà ít phải dừng lại hơn.
Với mục tiêu bù lại số dải thấp do xe điện, phanh tái tạo được cho là sẽ mở rộng phạm vi của xe điện khoảng 10% -25%.
Công nghệ phanh tái tạo dự kiến sẽ là nền tảng cho châu Âu để giúp họ giảm một nửa lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính vào năm 2030 và đạt mức carbon bằng không vào năm 2050. Với việc cải thiện hiệu suất nhiên liệu khoảng 40% trong ô tô hybrid, các nhà sản xuất OEM sẽ không tìm đâu xa hơn là công nghệ phanh tái tạo. Để hỗ trợ nỗ lực này, các nhà sản xuất OEM đã loại bỏ nhu cầu về bánh đà nặng làm tăng thêm trọng lượng vào tổng trọng lượng của xe. Ngoài việc tăng phạm vi hoạt động và tiết kiệm năng lượng, phanh tái tạo còn giúp kiểm soát hoạt động phanh.
Công nghệ siêu tụ điện tăng tốc RBS
Các công nghệ siêu tụ điện đang được sử dụng rộng rãi trong một giàn thử nghiệm hãm tái sinh để khai thác những thách thức và cơ hội của việc triển khai siêu tụ điện. Chúng rất được săn đón do mật độ công suất khủng khiếp và đặc điểm chu kỳ của chúng. Có một sự gia tăng đáng chú ý trong việc sử dụng động cơ điện trong ứng dụng giao thông đường bộ sau khi áp dụng pin-điện, hybrid động cơ đốt trong và xe chạy bằng pin nhiên liệu trong những năm gần đây.
Việc bổ sung một siêu tụ điện trong hỗn hợp ô tô đã tỏ ra hiệu quả, vì nó có thể sạc và xả trong nhiều chu kỳ mà không bị suy giảm hiệu suất. Còn được gọi là tụ điện hai lớp và siêu tụ điện, siêu tụ điện có phản ứng nhanh giúp thu nhận các đỉnh năng lượng một cách hiệu quả trong quá trình hoạt động hãm tái sinh.
Các siêu tụ điện được cho là có khả năng lưu trữ năng lượng gấp 20 lần so với các tụ điện điện phân. Các nhà sản xuất OEM nổi tiếng nhờ thực tế là các siêu tụ điện có phản ứng nhất thời tốt, giúp mở rộng phạm vi hoạt động của xe và củng cố khả năng tăng tốc đột ngột với sự hỗ trợ của mạch tăng tốc.
Không thể phủ nhận rằng siêu tụ điện có mật độ công suất cực lớn, có khả năng hấp thụ năng lượng được tạo ra tại thời điểm phanh và duy trì các đặc tính chu kỳ tuyệt vời. Hiện tại, một số hoạt động R&D đang tập trung vào vật liệu điện cực mới, cấu hình, môi trường điện phân và cách đóng gói của hệ thống siêu tụ điện.
Các loại xe điện, bao gồm xe điện chạy bằng pin (BEV), xe điện hybrid plug-in (PHEV) và xe điện hybrid (HEV), được thiết lập để trở thành một phần chính của ngành công nghiệp phanh tái tạo ô tô toàn cầu.
BEV sẽ nhận được khoản đầu tư lớn
Mặc dù BEV không tạo ra ô nhiễm không khí, nhưng phạm vi lái xe thấp đã là một vấn đề. Trái ngược hoàn toàn với HEV, BEV đã trở thành một phương tiện hữu hiệu để hạn chế ô nhiễm vì chúng chạy hoàn toàn bằng động cơ điện và pin.
Hàng loạt các trường kỹ thuật và các tổ chức khác đã bắt đầu các chương trình học thuật và các phòng thí nghiệm nhắm vào các công nghệ BEV tiên tiến. Lựa chọn hệ thống kiểm soát phanh tối ưu lý tưởng RBS bổ sung cho việc tiêu thụ năng lượng, tiêu hao nhiên liệu và giảm mài mòn. Một số nghiên cứu đã chuyển trọng tâm của họ sang chiến lược lái xe tối ưu (ODS) trong quá trình phanh, thể hiện một tập hợp các mức giảm tốc tối ưu.
Phanh tái sinh trên ô tô không hoàn hảo — nó có xu hướng hoạt động hiệu quả chỉ đơn thuần ở một số tốc độ nhất định, tốt nhất là trong điều kiện lái xe dừng và đi. Hơn nữa, khả năng phanh chậm hơn khi so với phanh thông thường và nó không hiệu quả ở tốc độ thấp hơn.
RBS thông minh đi đầu
Trong một nỗ lực để bù đắp những tai ương trong hệ thống phanh tái tạo, RBS thông minh đã đi đầu. Điều đáng nói là mô-men xoắn tái sinh của xe điện được điều khiển bởi RBS thông minh tự động phanh xe bằng cách tổ chức lại các điều kiện giảm tốc.
RBS thông minh là một ứng dụng hệ thống hỗ trợ người lái (ADAS) tiên tiến sử dụng thông tin dự báo về các tình huống phanh. Hệ thống phanh tự động tăng cường hiệu quả năng lượng và có thể mang lại sự thuận tiện cho người lái bằng cách đạp phanh thường xuyên của bàn đạp phanh. Các nhà sản xuất OEM dự kiến sẽ rót vốn vào các dự án RBS thông minh thế hệ tiếp theo.
Khai thác mọi cơ hội có thể có
Các công ty hướng tới tương lai đang tìm cách hợp lý hóa thiết kế hệ thống phanh tái tạo hầu như không có nhược điểm. Vào tháng 10 năm 2018, Tesla đã công bố sự cải tiến trong hệ thống phanh phục hồi trên Model 3, được củng cố bằng bản cập nhật phần mềm qua mạng.
Với kỳ vọng sức mạnh hồi phục sẽ trở nên mạnh mẽ hơn trên các phiên bản động cơ kép trong tương lai của Model 3, Tesla tuyên bố việc phát triển sẽ cải thiện trải nghiệm lái xe và tăng lượng năng lượng tích cực quay trở lại pin khi giảm tốc độ.
Khi ngành công nghiệp ô tô chuyển sang hướng sử dụng xe chạy hoàn toàn bằng điện, GM đang cân nhắc chi 20 tỷ USD cho xe điện và xe tự hành mới đến năm 2025, đứng đầu Tesla với việc tung ra 11 mẫu xe chạy hoàn toàn mới. Nhà sản xuất ô tô 110 tuổi này cũng đang dự tính ra mắt ít nhất 20 mẫu xe mới vào năm 2023.
Các công ty đang cạnh tranh để khai thác mọi khía cạnh có thể có của hệ sinh thái xe điện bằng phanh tái tạo khi họ mong muốn xây dựng một thế giới không phát thải. Ford Mustang đã tiết lộ mẫu Mach-E EV bao gồm một thiết lập để phanh tái tạo tối đa. Thiết lập này được cho là sẽ khiến EV đến điểm dừng lại trong khi phanh, với phạm vi hỗ trợ lái xe bằng một bàn đạp giữa các lần sạc.
Các nhà sản xuất ô tô nổi tiếng đang kích thích sự thèm muốn của người tiêu dùng đối với EV. Một bước nhảy vọt lượng tử trong ngành phanh tái tạo ô tô đang được chứng kiến khi RBS thông minh đã trở thành “điều lớn tiếp theo” (next big thing). Nhận thức về chức năng, tính thực tế và ưu điểm của RBS vẫn còn lẫn lộn với phạm vi, chi phí và tiết kiệm. Để có được chỗ đứng trong môi trường kinh doanh hiện tại, các nhà sản xuất OEM dự kiến sẽ áp dụng các chiến lược để thu lợi nhuận của ngành công nghiệp phanh tái tạo đang phát triển.
