Công nghệ thu hồi động năng

Thứ hai, 16/03/2009 00:00

Xem với cỡ chữ

Đến năm 2009, quy định mới về tiêu chuẩn khí thải EURO5 tại Châu Âu bắt đầu được thực hiện, trong đó một số giải pháp công nghệ nhằm hoàn thiện chất lượng khí thải xe hơi cũng được áp dụng. Các giải pháp công nghệ được áp dụng yêu cầu không làm gia tăng quá mức giá thành chế tạo.

Tuy vậy, vẫn còn rất nhiều giải pháp tối ưu tận dụng tối đa nguồn năng lượng trên xe hơi vẫn chưa được đề cập. Hệ thống thu hồi động năng đã xuất hiện nhiều năm trước đây trên các phương tiện vận tải, song với xe hơi vẫn được coi là một công nghệ mới hiện nay.

Hệ thống thu hồi động năng bằng bánh đà, nguyên lý hoạt động cũng rất dễ hiểu. Giống như đồ chơi xe mô hình của trẻ em, khi kéo bánh xe chuyển động lùi làm kết cấu lò xo (dây đai) cuộn lại tạo nên thế năng đàn hồi, thế năng đàn hồi được giải phóng sẽ giúp cho xe mô hình chạy về phía trước. Hệ thống thu hồi động năng bằng bánh đà trên xe hơi cũng dựa trên cơ sở nguyên lý như vậy, nhưng quá trình làm việc và kết cấu phức tạp hơn rất nhiều so với xe mô hình đồ chơi.

Hệ thống thu hồi động năng bằng bánh đà thông thường có tác dụng trong quá trình phanh xe, khi vào cua. Trong quá trình phanh, động năng của xe sẽ truyền tới thiết bị thu hồi thông qua bộ biến tốc vô cấp dẫn tới bánh đà trong hộp chân không. Bánh đà quay tròn với tốc độ cao, tích trữ năng lượng. Khi xe tăng tốc, năng lượng được bánh đà tích trữ trả ngược trở lại thông qua bộ biến tốc vô cấp, và hội tụ sức mạnh ở đầu phát bộ biến tốc vô cấp với động cơ.

Sự hội tụ này chuyển tới trục sau có tác dụng làm tăng lực đẩy, giúp tăng cường sức mạnh, bổ trợ hiệu quả cho khả năng tăng tốc. Kết cấu hệ thống thu hồi động năng bằng bánh đà đơn giản, không gian chiếm chỗ nhỏ và được tự động kiểm soát mọi quá trình làm việc bởi hệ thống điều khiển điện tử S-ECU trong hệ thống thu hồi.

Hệ thống thu hồi động năng kiểu bánh đà vốn là thiết bị thu hồi động năng với tốc độ quay cao được FIA khởi xướng và dự định sử dụng trên xe đua F1. Nó cũng có nhiều ưu điểm hơn so với trang bị thu hồi động năng tốc độ thấp truyền thống về giá thành chế tạo, hiệu quả làm việc, kết cấu đơn giản, thể tích nhỏ, trọng lượng nhẹ, an toàn và ổn định, tuổi thọ cao, có thể tái sử dụng và bảo vệ môi trường.

Nhưng bên cạnh những ưu điểm, nó vẫn tồn tại một số nhược điểm như mô-men xoắn nhỏ, khả năng tích trữ có hạn. Tuy nhiên, hệ thống thu hồi động năng bằng pin nhiên liệu lại có thể khắc phục được những nhược điểm trên.

Hệ thống thu hồi động năng bằng pin nhiên liệu, nguyên lý làm việc cũng giống như xe hơi sử dụng động cơ hỗn hợp xăng điện (hybrid), nhưng sự khác nhau cơ bản ở đặc điểm tích trữ năng lượng.

Khi khởi động xe, hệ thống thu hồi động năng bằng pin nhiên liệu sẽ tiến hành công việc bổ trợ cho động cơ giống như xe hơi chạy động cơ hybrid với tổ hợp chức năng máy phất điện và động cơ điện. Khi xe phanh, hệ thống thực hiện thu hồi và chuyển tới máy phát điện.

Động năng của xe chuyển hoá thành điện năng và được tích trữ vào trong pin Ni-MH điện áp cao 158V. Điện năng tích trữ được giải phóng nhờ động cơ điện, khi xe yêu cầu tăng cao mô-men trong vận hành. Điều này góp phần giảm bớt rất nhiều việc tiêu hao nhiên liệu. Hiện tại, hệ thống thu hồi động năng bằng pin nhiên liệu được trang bị trên M-Series của BMW.

Ưu điểm chính của hệ thống thu hồi động năng bằng pin nhiên liệu là: tạo nên mô-men xoắn lớn, tiện cho việc kiểm soát năng lượng được giải phóng, công nghệ hoàn thiện. Hiệu suất sử dụng điện năng ổn định là đặc điểm nổi trội nhất. Nhưng hệ thống thu hồi động năng bằng pin nhiên liệu lại thiếu đi ưu thế nhất định về thể tích và trọng lượng. Chi phí chế tạo cao cũng là một cản trở không nhỏ.

Hiện nay, hệ thống thu hồi động năng được coi là hệ thống bổ trợ sức mạnh và bào vệ môi trường tương đối hiệu quả. Đây còn là một bước tiến mới nhằm đáp ứng được những yêu cầu nghiêm ngặt về tiêu chuẩn khí thải tại châu Âu. Hệ thống thu hồi năng lượng bằng bánh đà hay pin nhiên liệu tuy vẫn còn tồn tại những điểm hạn chế, nhưng xu thế phát triển của khoa học và công nghệ, những nhược điểm này sẽ dần được khắc phục, và khi công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trên những chiếc xe thương mại, sẽ giúp cho nguồn năng lượng quý hiếm của xe hơi không bị sử dụng lãng phí.

Theo Autonet

GTVT