Hệ thống phanh tái sinh là một trong những công nghệ hiện đại trong ngành công nghiệp ô tô. Tuy nhiên, không phải chủ xe nào cũng hiểu rõ cơ chế hoạt động và ưu nhược điểm của công nghệ ô tô mới này.
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.
Trên các mẫu xe truyền thống, một lượng lớn năng lượng bị lãng phí nếu sử dụng hệ thống phanh thông thường. Bởi nếu lái xe nhấn chân phanh khi xe đang chạy, bề mặt phanh bị đẩy lại bởi ma sát từ trống hoặc má phanh và gây lãng phí nhiệt hoàn toàn.
Do vậy, các xe hybrid hoặc xe điện luôn có các mô tơ điện. Khi xe di chuyển theo quán tính, mỗi mô tơ điện ngay lập tức trở thành một máy phát điện, nhằm giữ lại năng lượng cơ học mà xe tạo ra. Khi đó, xe sẽ tạo ra một lực kéo trên các bánh xe và bắt đầu sản sinh ra điện.
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.
I. Ưu điểm của hệ thống phanh tái sinh năng lượng
1. 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. Do vậy, năng lượng được bảo toàn bởi nhiệt và ánh sáng – điều thường xuyên xuất hiện trong hệ thống phanh đồng thời.
2. Giảm bào 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. Do đó, việc giảm mức độ bào mòn và kéo dài tuổi thọ cho phanh xe là điều hiển nhiên.
3. 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. Điều đó chứng tỏ rằng, xe có hệ thống phanh tái sinh có mức tiêu thụ nhiên liệu rất thấp.
4. Phanh tái sinh 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.
II. Nhược điểm của phanh tái tạo năng lượng
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.
Các nhà nhiệt động lực học cho biết, quá trình sinh nhiệt là lý do mất nhiều lượng nhiên liệu tiêu thụ. Ví dụ, khi nhấn phanh, pedal phanh sẽ nóng lên và lượng nhiệt hoặc năng lượng sẽ bị tỏa ra không gian bên ngoài. Khi di chuyển trong thành phố, việc thường xuyên nhấn phanh là điều dễ hiểu và đó là lý do xe ngốn nhiên liệu nhiều hơn trên đường cao tốc. Đây là một hạn chế của phanh tái tạo. Hy vọng trong tương lai, các công nghệ sẽ giúp xe có phanh tái tạo tiêu thụ nhiên liệu trên đường thành phố ngang bằng với đường cao tốc.
