Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt?

Nhờ có các động cơ điện hoạt động độc lập cùng những giải pháp điều khiển điện cơ thông minh, hệ dẫn động 4 bánh quattro đã đưa hiệu năng xe điện Audi lên tầm cao mới.

Trải qua bốn thập kỷ, Audi đã từng bước phát triển hệ thống dẫn động bốn bánh quattro toàn thời gian. Và từ đó hãng đã khởi đầu cho một sự thay đổi về công nghệ truyền động trong thế giới ô tô và xe thể thao. Thương hiệu xe đến từ Đức hiện đang vận dụng những kinh nghiệm mà họ đã tích lũy được trong lĩnh vực này từ năm 1980 cho tới nay. Hệ dẫn động quattro điện nằm trong các mẫu xe thuộc dòng e-tron và đánh dấu thành tựu quan trọng tiếp theo của Audi trong kỷ nguyên xe điện.

Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt? ảnh 1
 Audi e-tron S
 Audi đã hoà nhập hệ thống quattro và hệ động lực điện e-tron thành một sự kết hợp hiệu quả giữa hiệu suất cao và khả năng tiết kiệm năng lượng. Nhờ đó, một hệ thống dẫn động bốn bánh thương mại đã có độ linh hoạt, chính xác và biến thiên cao trong khi sử dụng năng lượng một cách hiệu quả nhất.

Tại sao Audi lại sử dụng hệ thống dẫn động bốn bánh toàn thời gian bằng điện?

“Đối với chúng tôi, hệ thống quattro điện là sự kết hợp hoàn hảo giữa hiệu suất mạnh mẽ và khả năng tiết kiệm năng lượng hiệu quả.” Michael Wein, Trưởng dự án Hệ thống dẫn động bốn bánh cho biết “Chúng tôi kết hợp hiệu quả lợi thế của trục dẫn động với sức kéo và công suất mạnh mẽ của hệ thống dẫn động bốn bánh toàn thời gian”.

Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt? ảnh 2
 Audi e-tron
 Trên những mẫu e-tron hiện tại, trong điều kiện bám đường tốt chỉ có mơ-tơ dẫn động cầu sau hoạt động, trong khi đó cầu trước được ngắt. Vì xe sử động cơ không đồng bộ nên mô tơ hoàn toàn không hoạt động để gây hao tổn công suẩt, do đó cách bố trí truyền động này tiêu thụ mức năng lượng tương đối thấp. Trục trước chỉ được kích hoạt sử dụng khi cần trong vòng vài mili giây và người lái không hề cảm nhận thấy: khi cần chạy với công suất tối đa, cung cấp mô-men xoắn lớn hoặc trong trường hợp đường trơn trượt, bùn lầy hoặc tuyết.
Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt? ảnh 3
Audi e-tron Sportback 55 quattro 
 Hệ dẫn động điện quattro có gì độc đáo so với các đối thủ?

Audi là hãng sản xuất đầu tiên cho phép phân phối lực kéo thay đổi trên phiên bản e-tron S do cấu trúc dẫn động gồm một mô-tơ ở cầu trước và hai mô-tơ được lắp ở cầu sau. Kết hợp với sự điều khiển và điều chỉnh tinh vi, hệ thống dẫn động bốn bánh quattro điện thông thường chỉ có cầu sau hoạt động và nếu cần thiết sẽ kích hoạt bổ sung thêm cầu trước. Từ đó giải quyết được vấn đề kết hợp hài hòa giữa hiệu suất và tiết kiệm điện năng.

Audi tích hợp chức năng phân bố lực kéo theo vector, kiểm soát mô-men xoắn trên mỗi bánh nhờ sự can thiệp của hệ thống phanh cùng bộ vi sai truyền động và khả năng tái tạo năng lượng điện nhanh. Ngoài ra, người lái cũng có thể tự mình điều chỉnh sự phân bổ tốc độ nhanh chậm theo sở thích cá nhân của mình bằng cách lựa chọn từng chế độ đẫn động riêng.

Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt? ảnh 4
Mô-men xoắn được truyền tới bánh sau khi vào cua để chống thiếu lái, bánh trong lề cua được hãm tốc nhằm bám cua hơn. 
 Khi nào thì các mẫu e-tron và e-tron S kích hoạt hệ dẫn động 4 bánh bằng điện?

Hệ dẫn động bốn bánh hoạt động trong tình huống giảm độ bám trên mặt đường với hệ số ma sát thấp, ngoài ra còn trong các điều kiện lái như tăng tốc đột ngột, cần lực kéo lớn, hay muốn phục hồi nhanh năng lượng cho pin – nói cách khác là tái tạo năng lượng điện trong quá trình phanh và giảm tốc. Nếu người lái giảm tốc xe đến mức đạt lực gia tốc 0,3g, các động cơ điện hoạt động như máy phát, sử dụng động năng của ô tô và chuyển nó thành năng lượng điện để sạc pin. 
Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt? ảnh 5
Mô-men xoắn truyền tới cầu trước nhiều hơn để chống thừa lái 
 Điều này áp dụng cho hơn 90% tất cả các thao tác phanh trong các tình huống điều khiển xe hằng ngày. Chỉ khi bạn đạp phanh mạnh và hệ thống phanh hoạt động liên tục thì hệ thống này mới kích hoạt thêm phanh thuỷ lực truyền thống. Ví dụ trong trường hợp phanh gấp ở tốc độ 100 km/h, e-tron S có thể thu hồi động năng với công suất lên tới 270 kW, cao hơn so với hàng loạt xe đua điện Formula E chỉ 250kW. 
Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt? ảnh 6
Bánh sau được hạn chế mô-men xoắn trên bề mặt ma sát kém 
 Nếu người lái cần sử dụng toàn bộ sức mạnh động cơ khi tăng tốc, các mẫu e-tron S sẽ cung cấp tổng công suất hỗ trợ thêm lên tới 370 kW và mô-men xoắn 973 Nm. Cho dù ở chế độ truyền động hay thu hồi động năng: Hệ thống điều khiển luôn chọn đúng thời điểm để phân phối mô-men xoắn tối đa nhất.

Cơ hội nào đã mở ra để hệ thống quattro điện có thể so sánh với hệ dẫn động bốn bánh thông thường?
Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt? ảnh 7

Bánh trước được hạn chế mô-men xoắn trên bề mặt ma sát kém  

 Trong các mẫu Audi e-tron, mỗi mô-tơ điện có nhiệm vụ dẫn động cho cầu trước và cầu sau. Ngược lại, các phiên bản e-tron S sử dụng một mô-tơ ở cầu trước và hai mô-tơ ở cầu sau. Với khả năng phân bổ mô-men xoắn điện tử - nói theo cách dễ hiểu là mô-men xoắn có thể được điều chỉnh độc lập cho từng bánh, bộ điều khiển e-tron S điều tiết hệ dẫn động quatrro đến trục sau nhanh chóng hơn.

Ưu điểm chính: Với việc không có sự kết nối cơ học giữa hai động cơ điện ở cầu sau, các chức năng của khóa vi sai ngang và bộ vi sai thể thao đã đạt được chỉ cần một hệ thống độc lập bằng cách kích hoạt dựa trên phần mềm. Do đó, nhờ hệ thống điều khiển truyền động thông minh, Audi đã thực hiện phân phối mô-men xoắn chủ động và biến thiên hoàn toàn theo hướng ngang trên trục sau.

Audi đã làm cách nào để đạt được sự linh hoạt này trong hệ truyền động điện?

Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt? ảnh 8
Hệ động lực của Audi e-tron S 
 Audi đã kết hợp nền tảng dẫn động điện cùng các hệ thống điều khiển tinh vi, trong đó có phần mềm chính và mạng lưới tích hợp được phát triển riêng cho xe. So với hệ dẫn động bốn bánh cơ học, điều này dẫn đến hệ truyền chuyển động đáp ứng nhanh hơn. Ví dụ trường hợp độ trễ trong việc phân bổ mô-men xoắn  – nói cách khác là khoảng thời gian giữa thời điểm cảm biến tiếp nhận thông tin và phân phối mô-men xoắn chủ động chỉ là 30 mili giây. Nó chỉ bằng 1/4 khoảng thời gian trên động cơ đốt trong. Ngoài ra, nguồn điện cung cấp mô-men xoắn cao hơn rõ rệt. 
Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt? ảnh 9
Sơ đồ các thành phần điều khiển hệ thống quattro trên Audi e-tron  
Mô-men xoắn cao hơn lên đến tối đa 220 Nm có thể phân phối hợp lý cho bánh trong và ngoài trong tình huống vào cua, mà đó tỷ số truyền giữa các bánh thay đổi - có thể tương đương với 2.100 Nm. Đây là cách hệ thống truyền động tạo ra khoảng chệch lệch mong muốn khi vào cua: Xe quay quanh một trục dọc theo hướng vào cua và do đó đem tới cảm giác nhanh hơn cho người lái. 

Trên đường tuyết hệ số ma sát thấp, lực kéo cũng có thể được tối ưu hóa với độ chính xác cao: Hệ số ma sát tương ứng trên các bánh dẫn động được đo và phân bổ mô-men xoắn một cách hợp lý, do đó tăng lực kéo tổng thể. 
Từng tạo ra cuộc cách mạng với xe hơi truyền thống, hệ dẫn động quattro trên xe điện Audi có gì đặc biệt? ảnh 10
Kiểm soát độ chính xác này như thế nào?

Liên kết thông minh là điều kiện đầu tiên quyết định cho chức năng của phần mềm này. Bộ điều khiển truyền động (DCU) phân phối mô-men xoắn giữa các mô-tơ điện. Hiệu suất chuyển đổi thành năng lượng nhiều nhất có thể là yếu tố quyết định hiệu quả tối ưu. Bộ phần điều khiển tích hợp của Nền tảng khung gầm điện tử (ECP) sử dụng tín hiệu cảm biến để theo dõi trạng thái điều khiển và tính toán phân bổ lực kéo lý tưởng cho từng trường hợp. Nó tích hợp sẵn tính năng phân bổ cũng như kiểm soát mô-men xoắn được can thiệp thông qua phanh trên cầu trước.

Ở mức giới hạn công suất, trên e-tron S phanh xe sẽ giảm tốc bánh trước bên trong khi vào cua  - còn trên e-tron là cả bánh trước và sau. Do đó, thông qua tác động của bộ vi sai trục cơ học, mô-men xoắn được phân phối ra bên ngoài nhiều hơn, khiến xe sẽ theo sự điều khiển di chuyển vào cua nhanh nhẹn. Hệ thống kiểm soát lực kéo (TCR) xử lí chỉ trong một mili-giây với sự hỗ trợ của hệ thống cân bằng điện tử (ESC) tác động trực tiếp lên các linh kiện điện tử của mô-tơ điện. Bộ phận kiểm soát truyền động điều phối hệ thống kiểm soát lực kéo và bộ điều khiển toàn bộ bánh xe, từ đó các kỹ sư đã tối ưu khả năng vận hành một cách linh hoạt.

Người lái xe có thể ảnh hưởng đến các tính năng của hệ thống quattro điện không?

Người lái xe có thể điều chỉnh hệ thống dẫn động bốn bánh bằng điện như mong muốn thông qua hai bộ điều khiển. Audi trang bị tiêu chuẩn cho các mẫu e-tron với 7 chế độ lái tùy chọn: comfort, auto, dynamic, efficiency, individual, allroad và offroad. Do đó bên cạnh hệ thống truyền động thay đổi, còn có hệ thống treo và các hệ thống khác có thể điều chỉnh phù hợp với điều kiện đường xá và sở thích cá nhân.

Hệ thống kiểm soát cân bằng điện tử (ESC) có 4 chế độ: Normal, Sport, Offroad và Off. Trong điều kiện offroad, nó tối ưu hóa độ ổn định, kiểm soát lực kéo và phanh, đồng thời kích hoạt hệ thống kiểm soát đổ đèo tiêu chuẩn. Ngoài ra, hệ thống này còn mang đến ba cấp độ phục hồi năng lượng. Ở cấp độ 0, chiếc xe sẽ có thể tự duy trì tốc độ, ở cấp độ 1, nó sẽ hoạt động khi xe từ từ giảm tốc. Ở cấp độ 2, hệ thống sẽ hoạt động khi xe giảm tốc ở mức 0,13g và thu hồi lượng năng lượng lớn nhất, mang đến công suất mạnh mẽ khi người lái đạp ga trở lại. Ở chế độ chỉnh tay, xe vẫn giữ nguyên mức phục hồi năng lượng đã được chọn từ trước.

 

Khánh Phan
(Theo Nghe nhìn Việt Nam)
Ý kiến của bạn sẽ được biên tập trước khi đăng. Xin vui lòng gõ tiếng Việt có dấu
Nhập mã bảo mật (*)     Refresh
Tin khác
Ảnh