Hai mươi năm trước, phanh chỉ đơn giản là phanh - bạn đạp bàn đạp và xe giảm tốc độ cho đến khi dừng hẳn. Trong những năm gần đây, khi các loại xe sử dụng động cơ hybrid, điện và chạy bằng pin ngày càng trở nên phổ biến, phanh tái tạo đã trở thành một chủ đề thảo luận. Các loại xe hybrid và xe điện được săn đón nhiều như Tesla và Prius sử dụng công nghệ khí động học, pin và kỹ thuật mang tính cách mạng để tạo ra trải nghiệm lái xe hiệu quả cao. Phanh tái tạo là một trong những công nghệ tiết kiệm năng lượng được sử dụng.
Nếu bạn đang cân nhắc mua một chiếc xe điện hoặc xe hybrid thì có lẽ bạn đã nghe thấy thuật ngữ "phanh tái tạo" ít nhất một vài lần. Chính xác thì phanh tái tạo là gì và những gì liên quan đến việc lái một chiếc xe như thế này?
Phanh tái tạo là quá trình phục hồi năng lượng làm chậm lại và cuối cùng dừng một chiếc xe đang chuyển động bằng cách chuyển đổi động năng được tạo ra trong quá trình giảm tốc thành dạng có thể sử dụng ngay lập tức hoặc được lưu trữ trong pin để cung cấp năng lượng cho động cơ điện. Phanh tái tạo được phát triển như một phương pháp giúp tăng phạm vi hoạt động của xe điện và xe hybrid.
Một hình thức phanh tái sinh được sử dụng phổ biến trên hầu hết các phương tiện hiện đại được chế tạo ngày nay. Trong ô tô chạy dầu và xăng, phanh tái tạo giúp sạc pin cung cấp năng lượng cho các hệ thống phụ trợ bên trong xe, giảm thiểu mức độ hoạt động của động cơ. Tuy nhiên, trong xe hybrid và xe điện, phanh tái tạo đóng vai trò tích cực hơn. Những chiếc xe này dựa vào hệ thống phanh tái tạo để liên tục sạc pin cho xe. Hệ thống phanh tái sinh dựa vào động cơ điện hoặc hybrid, động cơ chạy bằng điện để chuyển đổi động năng đã mất thành năng lượng dự trữ trong pin của xe.
Bạn có biết rằng mỗi khi đạp phanh, năng lượng của bạn đang bị tiêu hao không? Theo các quy tắc Vật lý, năng lượng không thể bị phá hủy. Do đó, khi bạn kích hoạt phanh và xe dừng lại, tất cả năng lượng đó sẽ tiêu tán dưới dạng nhiệt, bị đốt cháy và trở nên vô dụng. Trong một chiếc xe thông thường với hệ thống phanh thông thường, lãng phí năng lượng là một sản phẩm phụ không thể tránh khỏi của quá trình phanh.
Các kỹ sư ô tô đã tạo ra một hệ thống phanh tái tạo để giúp thu lại một phần năng lượng đã mất này. Phanh tái tạo thu hồi động năng, biến nó thành điện năng và sử dụng điện năng này để sạc lại pin của xe. Trong ô tô hybrid và ô tô điện, việc sạc pin là rất quan trọng.
Động năng bị thu lại trong quá trình giảm tốc. Xe hybrid sử dụng động cơ điện và động cơ xăng chỉ dựa vào phanh tái tạo để liên tục nạp năng lượng cho động cơ, đó là lý do tại sao động cơ không cần cắm điện. Trong hệ thống phanh tái sinh, động cơ dẫn động các bánh xe trong quá trình tăng tốc nhưng trong quá trình giảm tốc, các bánh xe dẫn động động cơ. Dòng năng lượng trao đổi độc đáo này giúp động cơ hoạt động như một máy phát điện, đẩy lùi chuyển động quay của các bánh xe, do đó tạo ra điện để sạc lại pin của ô tô.
Quá trình tái tạo xảy ra khi:
Thông thường, trên xe điện và xe hybrid, bạn có thể thấy hiệu ứng tái tạo này diễn ra trên đồng hồ đo sạc.
Mặt khác, xe điện chạy bằng pin được cắm vào nguồn điện. Vì pin của xe hoàn toàn chạy bằng điện được sạc tại ổ cắm, nên nó chỉ sử dụng phanh tái tạo để nạp đầy pin, đó là lý do tại sao chúng vẫn cần được cắm vào ổ sạc hoặc đế cắm và được sạc đầy đến một trăm phần trăm.
Để hiểu đầy đủ cách thức hoạt động của hệ thống phanh tái tạo, bạn cần có một số hiểu biết sâu sắc về hoạt động của phanh thông thường. Trong khi mục đích chính của phanh thông thường là để dừng xe, hệ thống phanh tái tạo tập trung vào việc thu hồi một phần năng lượng đã mất trong quá trình phanh và chuyển nó thành năng lượng để sạc pin.
Hệ thống phanh thông thường bao gồm phanh đĩa và phanh tang trống sử dụng ma sát để giảm tốc độ và dừng xe. Một phần thiết yếu của hệ thống phanh là phanh thủy lực dẫn động nó. Phanh thủy lực bao gồm xi lanh chính chứa đầy chất lỏng được kết nối với xi lanh phụ. Bàn đạp phanh được kết nối với xi lanh chủ, khi được kích hoạt piston xi lanh chủ sẽ đẩy chất lỏng đi qua các đường ống. Khi chất lỏng chảy đến các xi lanh phụ, nó sẽ buộc piston tạo áp lực lên phanh.
Hệ thống thủy lực được kích hoạt trong quá trình phanh sẽ cung cấp chất lỏng thủy lực đến các piston của kẹp phanh để làm chậm và dừng đĩa phanh.
Phanh tái tạo
Trong khi các hệ thống phanh thông thường sử dụng phanh đĩa và phanh tang trống để tạo ra ma sát và làm chậm và dừng xe, thì hệ thống phanh phục hồi được thực hiện bằng cách điều khiển động cơ theo chiều ngược lại. Khi người lái kích hoạt phanh, động cơ điện được đặt ở chế độ lùi và động cơ bắt đầu chạy lùi làm chậm các bánh xe. Chuyển động ngược lại này được thúc đẩy bởi động lượng của xe. Thao tác này cũng tạo ra điện để sạc pin.
Xe ô tô điện và xe hybrid cũng được trang bị xe điện và xe hybrid khởi động khi hệ thống tái tạo phanh không cung cấp đủ năng lượng để dừng xe. Máy tính trên ô tô xác định thời điểm sử dụng hệ thống phanh ma sát truyền thống và thời điểm đưa xe vào chế độ lùi. Nếu người lái cần nhấn bàn đạp phanh để dừng nhanh, xe sẽ sử dụng hệ thống phanh truyền thống. Phanh tái tạo là lý tưởng cho các tình huống dừng và đi.
Phanh thông thường VS Phanh tái tạo
Phanh tái tạo có những hạn chế của nó. Ngay cả những hệ thống phanh phục hồi tốt nhất cũng không tạo ra đủ lực dừng như phanh truyền thống. Do đó, việc dừng khẩn cấp là không thể với chỉ phanh phục hồi, chúng không có khả năng giữ cho xe đứng yên trên đường nghiêng.
Phanh tái sinh loại bỏ tải trọng của má phanh và rôto. Ít tải hơn có nghĩa là ít nhiệt hơn. Do đó, chúng mất vật liệu chậm hơn, nghĩa là chúng tồn tại lâu hơn.
Hệ thống phanh tái tạo mở rộng phạm vi hoạt động của xe điện và xe hybrid, tuy nhiên hiệu suất thu hồi năng lượng này là khoảng 70%. Rốt cuộc, theo quy luật vật lý, không có máy móc nào có thể hoạt động hiệu quả 100%, bất kỳ sự chuyển giao năng lượng nào cũng sẽ dẫn đến một số tổn thất nhiệt, ánh sáng và tiếng ồn. Tuy nhiên, nó có thể thay đổi tùy thuộc vào loại xe, động cơ. Tất cả phụ thuộc vào phong cách lái xe và tần suất người lái xe đạp phanh.
Điều quan trọng cần lưu ý là tỷ lệ hiệu suất 70% không có nghĩa là phạm vi lái xe của xe điện hoặc xe hybrid tăng 70%. Hơn 70% động năng bị mất trong quá trình phanh có thể được chuyển thành gia tốc sau đó.
Hiệu quả
Hiệu quả thì sao? Hiệu quả của phanh tái tạo đo lường làm thế nào để tăng phạm vi của bạn? Hiệu quả của phanh tái tạo phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm điều kiện lái xe, địa hình và tất nhiên là kích thước của xe.
Điều kiện lái xe có thể là yếu tố quyết định chính trong phạm vi hoạt động của xe điện hoặc xe hybrid. Lái xe trong dòng xe cộ dừng và đi, đòi hỏi bạn phải đạp phanh thường xuyên hơn và thu hồi lại năng lượng đã mất sẽ làm tăng dung lượng pin hơn là lái xe trên đường cao tốc. Địa hình cũng phát huy tác dụng vì khi xuống dốc cần phải tăng thời gian phanh để điều chỉnh tốc độ trong khi sạc pin liên tục. Khi nói đến hiệu quả của hệ thống phanh tái tạo, kích thước của một chiếc xe. Có, xe nặng hơn có nhiều động lượng và động năng hơn.
Kỹ thuật một bàn đạp
Ở một số xe hybrid và xe điện, người lái có thể xác định mức độ sử dụng phanh tái sinh bằng cách điều chỉnh cần sang số trong khi xe giảm tốc độ. Tích cực bắt giữ và tích trữ nhiều năng lượng hơn nhưng điều này cũng sẽ khiến xe giảm tốc độ nhanh hơn và trong một số trường hợp phải dừng hẳn. Kỹ thuật lái xe này thường được gọi là “một lần đạp”.
Một lần đạp. Khi sử dụng kỹ thuật một bàn đạp, người lái xe điều hướng giao thông bằng cách chỉ sử dụng ga, chỉ tăng tốc khi họ cần tiến lên phía trước, nhả bàn đạp và để phanh tái tạo dừng xe. Thay vì di chuyển chân giữa bàn đạp ga và bàn đạp phanh, người lái phải tiếp tục điều chỉnh phanh bằng chân phải khi tăng tốc hoặc giảm tốc độ. Ngược lại, phanh tái tạo luôn có thể dừng xe, chủ yếu khi xe đang di chuyển ở tốc độ cao.
Tiết kiệm nhiên liệu
Toàn bộ khái niệm về xe hybrid và xe điện đều dựa trên khả năng giảm hoặc loại bỏ mức tiêu thụ nhiên liệu của chúng. Xe hybrid có xu hướng tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn khi lái xe trong thành phố. Trong những loại xe này, phanh tái tạo là chìa khóa để sạc đầy pin. Khi phanh không được kích hoạt, pin sẽ yếu và điều này làm tăng động cơ xăng. Nếu pin quá yếu, nó sẽ ngừng hoạt động cùng với động cơ xăng và thay vào đó, sẽ hút một phần năng lượng của nó để giúp sạc lại pin.
Khi lái những phương tiện này, bạn sẽ phải điều chỉnh thói quen lái xe của mình. Người lái xe sẽ cần học cách giảm tốc độ trước và dừng lại để tạo ra nhiều năng lượng hơn là đạp phanh.
Hệ thống phanh tái sinh có những ưu điểm và nhược điểm của chúng. Kiểm tra danh sách những ưu điểm hàng đầu của hệ thống phanh tái sinh:
Có lẽ lợi ích chính của phanh tái tạo là nó cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Một báo cáo do Ford công bố cho thấy phanh tái tạo đã tiết kiệm hơn 100 triệu gallon khí trong 15 năm qua.
Năng lượng thu được bởi phanh tái tạo giữ cho pin của ô tô được sạc lại. Nếu không, động năng sẽ bị mất đi, chiếc xe có thể bị tích điện trong thời gian dài khi lái xe.
Xe hybrid và xe điện cũng được trang bị hệ thống phanh truyền thống. Phanh tái sinh làm giảm một số tải trọng đặt lên phanh ma sát, ngăn ngừa hao mòn.
Nhược điểm chính của hệ thống phanh tái sinh bao gồm;
Lái một chiếc xe với hệ thống phanh tái tạo cảm giác khác so với một chiếc xe chỉ sử dụng hệ thống phanh truyền thống. Nhiều người cho rằng bàn đạp phanh của những chiếc xe này mềm và có cảm giác nhão. Để đảm bảo rằng pin được sạc liên tục, bạn sẽ phải sử dụng các kỹ thuật phanh phù hợp để năng lượng được thu hồi.
Hiệu quả của hệ thống phanh tái sinh trong xe hybrid hoặc xe điện dựa trên các vấn đề luôn thay đổi. Tác động của phanh tái sinh giảm khi lái xe ở tốc độ cao. Hệ thống phanh ma sát sẽ cần được kích hoạt khi ở tốc độ thấp hoặc khi bạn cần dừng nhanh.
Đúng vậy, xe hybrid và xe điện là những hệ thống tích hợp được thiết kế để tối ưu hóa hiệu quả và phanh tái tạo chỉ là một trong những quá trình thiết yếu đó. Phanh tái tạo làm giảm tổn thất động năng, giúp mở rộng phạm vi điện và giảm sự hao mòn của phanh và rôto. Công nghệ mang tính cách mạng này cũng được sử dụng trong xe đạp và xe tay ga.
Hỏi:Thuật ngữ phanh tái tạo có nghĩa là gì?
Phanh tái tạo là một phương pháp phục hồi năng lượng làm giảm tốc độ và dừng một đối tượng đang chuyển động bằng cách thu giữ và lưu trữ động năng của nó để sử dụng ngay lập tức hoặc sau đó.
Hỏi:Phanh tái tạo hiệu quả như thế nào?
Phanh tái tạo có hiệu suất khoảng 60-70%. Tuy nhiên, hiệu quả của nó có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố như xe, loại động cơ, kích thước của xe, thói quen lái xe và nhiều yếu tố khác nữa.
Hỏi:Phanh tái tạo có kéo dài không?
Phanh tái sinh là cải tiến và được sản xuất để thu hồi năng lượng một cách hiệu quả. Do đó, bạn có thể mong đợi hệ thống phanh tái tạo sẽ tồn tại lâu hơn so với phanh truyền thống. Một số chủ sở hữu xe hybrid và xe điện đã báo cáo rằng hệ thống phanh, tấm lót và rôto của họ có tuổi thọ khoảng 80.000 dặm.
Hỏi:Teslas có phanh tái tạo không?
Có, Tesla được trang bị hệ thống phanh tái tạo. Trên các mẫu xe Tesla cũ hơn, người lái có thể tùy chọn thay đổi mức độ phanh tái sinh từ tiêu chuẩn xuống thấp.
Mọi thứ bạn cần biết về lốp xe
Dầu động cơ là gì? Mọi thứ bạn cần biết
Lốp 101:Mọi thứ bạn cần biết
Lái xe bằng một bàn đạp:Mọi điều bạn cần biết