Giới thiệu hệ thống phanh tái sinh trên ô tô tích trữ năng lượng kiểu pin điện

1. Chế độ kéo

Hình 1. Chế độ kéo

Ở chế độ này, mô tơ được cung cấp điện bởi 1 pin Li-Ion hay tụ siêu nap giúp tạo lực kéo đẩy xe chuyển động.

2. Chế độ phanh 

Hình 2. Chế độ phanh

Ở chế độ này thì mô tơ đóng vai trò là một máy phát điện, thông qua bộ điều khiển ECU, lực truyền từ các bánh xe chủ động để tạo ra dòng điện giúp sạc lại cho pin. Và lực điện từ của mo tơ cũng chính là lực phanh giúp cản động năng của xe.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng Quá trình phanh xe có khối lượng 1500kg từ vận tốc 100km/h xuống 0 cần năng lượng khoảng 0.16kWh trong khoảng cách nhỏ hơn 10m. Nếu lượng năng lượng này được sử dụng trong lúc chạy trớn chỉ để thắng lực cản (lực cản lăn và lực cản không khí) không có phanh, xe sẽ chuyển động khoảng 2 km.

Vận tốc cực đại, vận tốc trung bình, tổng năng lượng kéo, và năng lượng được dùng bởi lực cản và phanh trên 100 km quảng đường di chuyển ở những chu kỳ làm việc khác nhau.

^a Được đo ở bánh xe chủ động.

Bảng trên cho biết năng lượng phanh ở khu vực thành phố tiêu biểu có thể đạt tới hơn 25% tổng năng lượng kéo. Ở những thành phố lớn, như New York, nó có thể đạt tới 70%. Điều đó được kết luận rằng hiệu suất phanh tái sinh có thể cải thiện đáng kể tính kinh tế nhiên liệu của EVs và HEVs.

3. Thành phần của hệ thống phanh tái sinh ở xe điện

Hệ thống phanh tái sinh trên xe điện được cấu tạo gồm một cảm biến vị trí bàn đạp phanh, mô tơ điện chính của xe, pin và hệ thống điều khiển.

Khi người lái đạp phanh, cảm biết vị trí bàn đạp phanh nhận được tín hiệu truyền xuống ECU, ECU tính toán thời gian đạp phanh và mức độ phanh để từ đó đưa ra tín hiệu có dùng phanh tái sinh bằng mo tơ hay chỉ dùng phanh cơ khí. Nếu lực cản cần thiết lớn hơn lực phanh tối đa mà mô tơ có thể tạo ra thì hệ thống sẽ cân nhắc dùng them phanh cơ khí để hỗ trợ. Việc điều khiển này tùy thuộc vào cầu chủ động là cầu trước hay cầu sau . Nếu kích hoạt phanh tái sinh thì năng lượng phanh sẽ chuyển hóa thành điện năng sạc cho bộ pin công suất cao, có thể chứa đến 300 volt. Nếu thời gian đạp phanh không đủ để nạp cho pin trên thì lượng điện năng thu được sẽ truyền đến bộ sạc để sạc cho accu.

Hệ thống phanh tái sinh ở xe lai điện

Nguyên lý hoạt động cũng tương tự như trên xe điện.

4. Đặc tính khi phanh:

Phanh tái sinh ở EV và HEV làm tăng thêm sự phức tạp trong thiết kế hệ thống phanh. Hai vấn đề cơ bản đặt ra: một là làm thế nào để phân bố tổng lực phanh yêu cầu giữa phanh tái sinh và phanh ma sát cơ khí để thu lại động năng của xe nhiều nhất có thể; hai là làm thế nào để phân phối tổng lực phanh trên cầu trước và cầu sau như thế nào để đạt được trạng thái phanh ổn định³. Thông thường, phanh tái sinh chỉ có hiệu quả đối với cầu chủ động¹. Motor kéo phải được điều khiển để sinh ra một lượng lực phanh thích hợp để thu lại động năng đến mức có thể và cùng thời gian đó, phanh cơ khí phải được điều khiển để đáp ứng lực phanh được yêu cầu từ tài xế. Về cơ bản, có ba kiểu điều khiển phanh khác nhau: phanh nối tiếp với cảm giác phanh tối ưu; phanh nối tiếp với năng lượng thu lại tối ưu; và phanh song song.