Phanh tái sinh là gì và nó hoạt động như thế nào?

Phanh tái sinh hay còn có thể gọi là phanh tái tạo năng lượng, là một công nghệ phanh được trang bị trên những dòng xe thuần điện hiện nay (EV) hay những mẫu xe Hybrid đời mới nhằm tái tạo lại một phần năng lượng khi người lái hãm xe thông qua việc giảm tốc độ hoặc sử dụng phanh.

Theo Wikipedia ” Phanh tái tạo là cơ chế phục hồi năng lượng giúp làm chậm phương tiện hoặc vật thể đang chuyển động bằng cách chuyển đổi động năng hoặc năng lượng tiềm tàng thành dạng có thể sử dụng ngay hoặc lưu trữ cho đến khi cần.”

Khá khó hiểu khi đọc thuật ngữ này được mô tả trên Wikpedia, nhưng chúng ta có thể hiểu về phanh tái sinh một các đơn giản như sau…

Khi bạn đạp phanh xe trên những dòng xe đời cũ, hệ thống má phanh sẽ ép vào tang trống (hoặc đĩa phanh). Ma sát sinh ra giữa má phanh và đĩa phanh sẽ làm giảm tốc độ xe, quá trình này cũng tạo ra nhiệt và năng lượng. Theo các định luật vật lý cơ bản, năng lượng không thể tự mất đi. Do đó khi sử dụng phanh xe, động năng đang đẩy chiếc xe tiến về phía trước phải tiêu hao đi đâu đó. Hầu hết năng lượng tạo ra khi phanh xe chỉ đơn giản là tiêu tan dưới dạng nhiệt và trở nên vô dụng. Năng lượng đó, vốn có thể được sử dụng để làm một việc gì đó, nếu không nó trở thành lãng phí.

Các kỹ sư ô tô hàng đầu đã suy nghĩ rất nhiều về vấn đề này và đã đưa ra một loại hệ thống phanh có thể thu hồi phần lớn động năng của xe và chuyển đổi thành điện năng, có thể sử dụng phần năng lượng dư thừa khi phanh để sạc lại pin của xe. Hệ thống này được gọi với cái tên là phanh tái tạo – hay phanh tái sinh (theo cách gọi của Việt Nam).

Phanh tái sinh hoạt động như thế nào?

Trong hệ thống phanh truyền thống, má phanh tạo ra ma sát với đĩa phanh để làm chậm hoặc dừng xe. Ma sát bổ sung tạo ra lực hãm giữa các bánh xe và mặt đường. Ma sát này là thứ biến động năng của xe thành nhiệt.

Động cơ xe điện có thể hoạt động ở hai chế độ khác nhau. Khi bạn nhấn bàn đạp ga, động cơ sẽ dẫn động bánh xe theo hướng về phía trước để di chuyển xe.

Với phanh tái sinh, hệ thống dẫn động xe sẽ thực hiện phần lớn quá trình hãm. Khi người lái xe giảm tốc, đạp phanh của xe điện, các loại phanh này sẽ đưa động cơ điện của xe vào chế độ chạy lùi tạo ra một lực hãm nho nhỏ, do đó làm chậm bánh xe của xe. Người lái xe động cơ đốt trong sẽ có giảm giác hơi bỡ ngỡ nếu lái xe điện sử dụng phanh tái sinh, họ sẽ có cảm giác xe tạo ra một độ ì nhất định khi họ nhả chân ga, đây chính là lúc phanh tái sinh đang được kích hoạt.

Trên thực tế, các dòng xe điện hoặc xe lai đều sử dụng hai loại phanh đó là các loại phanh truyển thống sử dụng đĩa phanh kết hợp phanh tái sinh. Với hệ thống phanh truyền thống sẽ gia tăng lực hãm trong các tính huống khác nhau giúp chiếc xe dừng hẳn nếu như phanh tái sinh không tạo ra đủ lực để hãm xe.

Phanh tái tạo hoạt động hiểu đơn giản có thể qua 4 bước như sau…

1. Nhả chân ga sẽ kích hoạt phanh tái tạo, chuyển xe từ chế độ phát điện sang chế độ sạc.
2. Động cơ điện tạo ra lực cản để làm chậm một phần xe. Động năng từ quá trình này tạo ra nhiều năng lượng hơn.
3. Điện từ quá trình phanh tái tạo được truyền đến pin.
4. Nếu phanh gấp, hệ thống phanh thủy lực cũng sẽ hoạt động.

Ưu điểm của phanh tái tạo

Với những dòng xe thuần điện (EV) hay xe Plug-in Hybrid (PHEV) việc lưu giữ nhiều điện năng hơn đồng nghĩa rằng chiếc xe có thể di chuyển được quãng đường dài hơn. Với việc sử dụng phanh tái sinh, nguồn năng lượng dư thừa từ quá trình hãm xe có thể được tận dụng để nạp ngược trở lại bình ắc quy giúp bổ xung thêm điện áp hoạt động cho chiếc xe.

Không chỉ có vậy, với việc tự động tạo ra lực hãm cho chiếc xe nó còn có thể giúp bộ phận phanh xe ít bị tác động nhiều và làm giảm tuổi thọ một cách nhanh chóng, giảm sự hư hỏng và thời gian bảo dưỡng cho người dùng.

Nhược điểm của phanh tái tạo.

Khi lái xe ở tốc độ thấp chúng ta sẽ cần ít động năng hơn để tạo ra lực hãm cho chiếc xe đồng nghĩa rằng hệ thống phanh tái tạo được cung cấp ít năng lượng hơn và không cung cấp nhiều điện cho bộ pin.

Mặc dù phanh tái tạo hoạt động tốt trong hầu hết các tình huống phanh khi bạn từ từ dừng lại, nhưng nó có thể không cung cấp cùng mức lực dừng như phanh thông thường. Điều này có nghĩa là người lái xe Hybrid và EV có thể phải nhấn phanh mạnh hơn để đạt được hiệu quả tương tự. Tuy nhiên, vấn đề này cũng đang được cải thiện với các hệ thống phanh tái tạo công nghệ mới hơn.

Tóm lại, Phanh tái sinh là một cách để thu năng lượng điện từ cơ cấu phanh của xe điện. Không giống như phanh cơ học, chuyển đổi năng lượng chuyển động của xe thành năng lượng ma sát và nhiệt, phanh tái tạo cho phép động cơ điện hoạt động như một máy phát điện có khả năng hấp thụ năng lượng chuyển động của xe thành năng lượng điện khi xe đang giảm tốc.