Phanh tái sinh là một cơ chế phục hồi năng lượng làm chậm phương tiện hoặc vật thể bằng cách chuyển đổi động năng của nó thành dạng có thể được sử dụng ngay lập tức hoặc được lưu trữ cho đến khi cần. Hệ thống phanh tái sinh (Regenerative Braking System – BRS) là một trong những công nghệ hiện đại trong ngành công nghiệp ô tô.
1. Tổng quan về hệ thống phanh tái sinh
Hệ thống phanh truyền thống: Bạn phải tiêu hao nhiều nhiên liệu để tạo ra động năng giúp cho xe chuyển động. Khi phanh những động năng đó chuyển đổi thành nhiệt lượng do ma sát giữa các chi tiết của hệ thống phanh và biến mất.
Cuối cùng chúng ta phải tái tạo lại động năng đó và tiêu hao thêm nhiên liệu. Hệ thống phanh tái sinh được cho là giải pháp cho vấn đề này. Regenerative Braking System (BRS) – Hệ thống phanh tái sinh tiên tiến được sử dụng cùng với hệ thống phanh truyền thống thông thường trong xe điện/hybrid hiện đại. Nó biến đổi động – nhiệt năng của quá trình phanh sinh ra thành điện để sử dụng lại.
Hình ảnh hệ thống phanh tái sinh
Hệ thống phanh tái sinh (Regenerative Braking System – BRS) được sử dụng trong các dòng xe điện và hybrid, cũng như trong một vài dòng xe chạy xăng hiện nay. Phanh tái sinh chuyển đổi động năng thành năng lượng điện cho xe ô tô, giúp tăng hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu.
Ngay sau khi nhấn chân phanh, máy phát sẽ tạo ra điện để gia tăng lực cản và giảm tốc độ của xe. Dòng điện được tạo ra sẽ tích tụ trong gói pin, giúp gia tăng vận tốc xe và phục vụ cho các hệ thống khác.
Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống phanh tái sinh xe Hybrid
Khi phanh ở xe hybrid hoặc xe điện, động cơ điện sẽ chuyển sang chế độ máy phát. Các bánh xe truyền động năng thông qua hệ thống truyền động đến “máy phát”.
Bất kỳ sự thiếu hụt về lực phanh sẽ được bổ sung bởi hệ thống phanh thủy lực, dựa trên giá trị lực phanh tái sinh thông qua ECU kiểm soát nguồn (HV CPU)
Lực phanh tổng = Lực phanh thủy lực + Lực phanh tái sinh
– ECU kiểm soát nguồn (HV CPU) tính toán giá trị phanh phục hồi dựa trên trạng thái nạp (SOC) của ắc quy HV
– Lực phanh phục hồi giảm xuống khi SOC cao vì nó không cần phát điện
– ECU kiểm soát nguồn (HV CPU) phản hồi kết quả tính toán của nó tới ECU điều khiển trượt như giá trị điều khiển phanh phục hồi
Máy phát điện biến một phần lớn của động năng thành năng lượng điện, sau đó được lưu trữ trong một pin điện áp cao của xe. Đồng thời, điện trở máy phát trong quá trình tạo ra điện sẽ làm chậm chiếc xe.
Tất nhiên quá trình phanh này diễn ra rất lâu đến khi xe dừng lại. Vì vậy, khi cần nhiều mô-men phanh hơn so với máy phát điện có thể cung cấp, hệ thống phanh bổ sung được thực hiện bằng phanh ma sát.
2. Ưu- Nhược điểm của hệ thống phanh xe Hybrid
a. Ưu điểm của hệ thống phanh xe Hybrid
– Bảo toàn năng lượng: Bánh đà hấp thụ năng lượng khi phanh thông qua một hệ thống ly hợp làm giảm tốc độ xe và gia tăng vòng quay bánh xe. Để tăng tốc, một hệ thống ly hợp khác liên kết bánh đà với hệ thống truyền động, giúp gia tăng vận tốc xe và làm giảm bánh đà.
– Giảm hao mòn: Một hệ thống truyền động điện cũng cho phép phanh tái sinh tăng hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu và giảm mức độ hao mòn cho phanh. Trong phanh tái sinh, khi mô tơ không nhận điện từ gói pin nữa, nó sẽ đẩy lại vòng quay bánh xe, tận dụng cơ năng và phục hồi năng lượng tới pin lưu trữ.
– Tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu: Mức độ tiêu thụ nhiên liệu của xe thông thường và xe có hệ thống phanh tái sinh được đánh giá thông qua một khóa thử nghiệm lái xe phức tạp trong thành phố. Sự khác biệt được thể hiện khá rõ ràng.
– Không bị lãng phí nhiệt nhiều: Hệ thống phanh thông thường áp dụng chế độ ma sát để chuyển đổi cơ năng thành nhiệt năng. Do đó, xét về góc độ năng lượng, phanh sẽ tạo ra một lượng nhiệt năng không thể tái sử dụng. Tuy nhiên, hệ thống phanh tái tạo làm chậm tốc độ xe theo một cách rất khác.
– Giảm tốc từ hệ thống phanh tái sinh đủ trong hầu hết các trường hợp để làm chậm xe như mong muốn.
– Giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải CO2 – đặc biệt trong các tình huống giao thông đô thị liên quan đến phanh và tăng tốc thường xuyên (xe hybrid)
– Tăng đáng kể trong phạm vi hoạt động của xe cho mỗi lần sạc đầy (xe điện)
– Hạn chế bào mòn các chi tiết phanh cơ khí truyền thống
– Giảm phát thải bụi phanh
b. Nhược điểm của hệ thống phanh xe Hybrid
– Chỉ phát huy hiệu quả trong trường hợp giảm tốc ở tốc độ rất thấp. Vì momen phanh sinh ra từ máy phát điện không đủ để dừng xe lại trong thời gian ngắn.
– Hệ thống phanh tái tạo năng lượng có ưu điểm riêng khi xe di chuyển trong thành phố. Tuy nhiên, mức độ tiêu thụ nhiên liệu của xe lúc này vẫn cao hơn khi di chuyển trên đường cao tốc.
