Motor đặt tại các bánh xe: Từ ý tưởng đến hiện thực.

Khi nhiên liệu hóa thạch trở thành vấn đề của toàn cầu thì các nhà sản xuất ôtô sẽ phải tìm ra giải pháp mới trong đó hướng đi chủ yếu hiện nay là xe hybrid và xe điện. Tuy nhiên, với sự ra mắt  của mẫu xe gắn motor trực tiếp tại bánh xe của Protean tại “Hội nghị các nhà sản xuất ô tô toàn cầu 2013” có thể sẽ ra một hướng đi mới cho các nhà sản xuất ôtô trong thời gian tới.

1. Từ ý tưởng.

Xe sử dụng motor dẫn động trực tiếp, độc lập tại các bánh xe được viết tắt dưới tên tiếng anh “wheel motor”, “wheel hub drive”, “hub motor” hoặc “in-wheel motor”. Theo ghi nhận của thư viện mở Wikipedia thì mô hình dẫn động trực tiếp cho các bánh xe được cấp chứng nhận sáng chế lần đầu tiên vào năm 1884 cho tác giả Wellington Adams của công ty điện Adam. Sau đó, các nhà sản xuất ô tô lớn tiếp tục  ào cuộc đua này, vào năm 1897, Ferdinand Porsche (người  sáng lập hãng siêu xe Porsche) đã ứng dụng động cơ điện thay thế hoàn toàn cho động cơ đốt trong và các hệ thống truyền động. Tại triển lãm Paris Motoshow 1900 Porche đã chính thức giới thiệu mẫu xe Lohner Porsche – sử dụng 2 motor được cấp điện trực tiếp từ acquy và gắn tại bánh xe. Tuy nhiên trong những năm tiếp theo mẫu Lohner Porsche này cũng chỉ được sản xuất 300 chiếc để bán cho giới thượng lưu ở khu vực châu âu.

Lohner Porsche -Chiếc xe sử dụng motor dẫn động đầu tiên trên thế giới

Trải qua hơn một thế kỷ, người ta cũng không nhắc gì đến mô hình này có lẽ do sự phức tạp và và rắc rối mà mô hình này đem lại. Cho đến những năm đầu của thế kỷ 21 với sự “bức bối” của vấn đề nhiên liệu hóa thạch. Mitsubishi là nhà sản xuất đầu tiên đưa ra ý tưởng về sự trở lại của mô hình motor dẫn động trực tiếp tại bánh xe với mẫu xe MiEV, tuy nhiên mô hình này tạo được sự chú ý và hoàn thiện nhất có lẽ phải kể đến mẫu “eConer” của hãng điện tử Siemen. Sau đó thì có thêm một vài nhà sản xuất khác cũng đi vào nghiên cứu mô hình này như Michelin kết hợp với Peugot  để cho ra mẫu xe Peugeot BB1 (2009) hay mẫu xe điện mimi trong phố Hiriko nhưng chưa có bất kỳ nhà sản xuất nào đưa ra thời điểm cụ thể mẫu xe này sẽ rời khỏi phòng thí nghiệm để đến tay người tiêu dùng.

Mô hình dẫn động của nhà sản xuất Protean

Cho đến đầu tháng 5 vừa qua, tại “Hội nghị các nhà sản xuất ô tô toàn cầu 2013”- Society of Automotive Engineers World Congress, một nhà sản xuất được biết đến với cái tên Protean đã làm tất cả ngạc nhiên khi cho biết họ sẽ chính thức sản xuất xe gắn motor điện tại bánh xe ngay trong năm 2014 tại nhà máy mới đặt tại Trung quốc. Và sau đó “gã khổng lồ” của nước Mỹ – Hãng Ford cũng cho biết đã cùng với đối tác nhà cung cấp thiết bii ô tô Schaeffler sẽ thực hiện dự án “eWheelDrive” cho các xe đi trong thành phố

2. Ưu việt của hệ thống motor dẫn động trực tiếp bánh xe.

Chúng ta đều biết nhiên liệu hóa thạch không phải là vô tận đồng nghĩa với việc trong tương lai, các nhà sản xuất xe hơi sẽ phải đối mặt với tình trạng nhiên liệu ngày càng khan hiếm và do đó, việc tìm ra sự thay thế cho động cơ đốt trong hiện nay sẽ là một giải pháp không chỉ cho hiện nay mà là cả cho tương lai. Với việc thay cấu trúc vận hành kiểu truyền thống bằng các động cơ điện lắp ngay tại mỗi bánh xe, tác động trực tiếp lên từng bánh xe loại bỏ động cơ chạy xăng hoặc diesel không những loại bỏ được sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch mà còn có tác dụng giúp các hãng xe đáp ứng được những tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt nhất và bảo vệ môi trường.

Mô hình bánh xe eConer của Siemen

Cùng với đó hệ thống này sẽ được vận hành dưới dạng điện tử (Drive-by-Wire), tức là không thông qua các kết cấu cơ học như hiện nay. Với hệ thống này, mỗi bánh xe sẽ là một cụm vận hành độc lập, ở đó có chứa mô-tơ dẫn động trực tiếp lên từng bánh xe để giúp xe chuyển động từ đó loại bỏ được toàn bộ hệ thống truyền lực của xe như: ly hợp, vi sai, bánh đà, các đăng, hộp số..Với các hệ thống hiện đại mỗi lốp xe chứa một cảm biến để điều chỉnh áp lực của lốp xe. Ngoài ra hệ thống treo sẽ được thiết kế lại để vẫn đảm bảo tính tiện nghi, êm dịu cho hành khách nhưng loại bỏ bớt các thành phần thủy lực phức tạp do đó các mạch điện tử sẽ đóng vai trò vô cùng quan trọng.

Ngoài ra, với motor dẫn động trực tiếp tại các bánh xe thì mỗi bánh xe có thể chuyển động theo một góc riêng mà không cần đến hệ thống lái, nói một cách khác các xe này có thể dễ dàng quay vòng ngay cả ở những nơi có không gian chật hẹp và bán kính quay vòng rất nhỏ (phụ thuộc chiều dài cơ sở của xe) . Các bánh xe này khi kết hợp với hệ thống phanh điện tử EWB (Electronic Wedge Brake) cho phép giảm tốc độ độc lập ở từng bánh xe với sự chính xác gần như tuyệt đối sẽ tránh được hiện tượng nghiêng, mất lái hay quay vòng ngay cả trong các tình huống phanh gấp.

Bên cạnh việc giảm được đáng kể trọng lượng của xe do loại bỏ được các bộ phận của hệ thống truyền lực, động cơ mà nó còn giúp tạo ra nhiều không gian trống hơn . Từ đó tạo điều kiện cho các nhà thiết kế có thể thoải mái sáng tạo thiết kế cả nội thất và ngoài thất của xe cũng như tạo ra những chiếc xe không những đẹp về mặt hình thức mà còn tối ưu hóa được khí động học của xe. Cuối cùng chi phí dịch vụ bảo hành sửa chữa cũng sẽ ít tốn kém hơn khi loại bỏ được không ít bộ phận, đặc biệt là các hệ thống thủy lực.

3. Tương lai nào chờ đón?

Như đã nói ở trên khi nhiên liệu hóa thạch trở thành vấn đề của toàn cầu thì các nhà sản xuất ôtô sẽ phải tìm ra giải pháp mới trong đó hướng đi chủ yếu hiện nay là xe hybrid và xe điện. Sự thành công của Toyota Prius đã ít nhiều cho thấy thành công của dòng xe hybrid, tuy nhiên đối với dòng xe điện (bao gồm cả Fuelcell và Plugin) thì vẫn chưa được như kỳ vọng của các nhà sản xuất mà nguyên nhân chủ yếu có lẽ đến từ dung lượng của pin, vấn đề này cho đến nay vẫn đang được các nhà sản xuất nghiên cứu và nâng cấp. Với những ưu điểm vượt trội của hệ thống Motor dẫn động trực tiếp tại các bánh xe so với dòng xe điện thông thường thì có lẽ thời điểm mà những chiếc xe này chạy trên đường có lẽ không còn xa.

Bánh xe sử dụng motor dẫn động trực tiếp của Protean

Một trong những dự án khả thi nhất sử dụng hệ thống dẫn động motor trực tiếp tại bánh xe là sáng kiến của Protean. Dự án này được đánh giá khả thi không phải chỉ bởi tuyên bố “sẽ xuất hiện trong năm 2014” mà lý do nằm ở chỗ những motor của hãng không những dùng để lắp đặt trên những xe mới mà nó có thể tích hợp để lắp đặt lên những chiếc xe sử dụng động cơ đốt trong thông thường. Nhờ vậy chúng có thể biến những chiếc xe sử dụng động cơ đốt trong thông thường thành những chiếc xe hybrid sử dụng hệ thống dẫn động tại các bánh xe. Cùng với đó, khi lắp thêm motor có thể giúp cải thiện 30% mức tiêu thụ nhiên liệu so với thông thường và motor có thể cung cấp đủ công suất để vận hành mà không cần sử dụng động cơ đốt trong. Chính điều này sẽ giúp cho chúng ta tin tưởng vào một tương lai tươi sáng dành cho thế hệ xe mới này.

S.Thu