Tìm hiểu chiếc motor gây chấn động thế giới xe điện

Hòn đảo nhỏ bé Man TT nằm ở giữa vùng biển Ireland là nơi tổ chức những cuộc đuamotor khắc nghiệt nhất trên thế giới. Công nghệ được sử dụng trong những cuộcđua này rất tiên tiến và chưa từng xuất hiện. Đây chính là nơi ra mắt chiếcMotoCzysz E1pc 2010 được công ty Oregonian chế tạo.

E1pc tạo ra momen xoắn lớn gấp2,5 lần so với chiếc Ducati 1198 và có lượng pin gấp 10 lần chiếc Toyota Prius.

Chiếc MotoCzysz tại trường đua Man TT

Hành trình đến với giải đua củaE1pc không dễ dàng. Hai ngày trước khi tham gia vòng đua, chiếc motor vẫn chưacó bộ vỏ do gặp trục trặc trong việc vận chuyển.

Đây không phải lần đầu MichealCzysz, người sáng lập đồng thời là giám đốc điều hành MotoCzysz, gặp khó khănkhi đặt chân lên hòn đảo này. Năm 2009, khi Man TT lần đầu tổ chức giải đuamotor điện, MotoCzysz cũng có mặt với chiếc E1pc phiên bản cũ.

Giải đua năm 2009 thực sự là thảmhọa đối MotoCzysz khi họ không thể hoàn thành chặng đua. Lỗi kỹ thuật xảy ra khihệ thống thu hồi động năng (KERS) làm việc quá tải, dẫn đến việc làm cháy bộđiều khiển điện tử (ECU) của chiếc xe.

Hình ảnh Michael Czysz trên chiếc xe do mình thiết kế

“Chúng tôi đã với quá cao và nhận được cú ngãthật đau”, Czysz cay đắng phát biểu trong cuộc đua năm 2009. “Đây là kếtcục của việc cố gắng chế tạo một cỗ máy cấp độ công thức 1 với một kĩ sư, haithợ cơ khí, một lập trình viên CAD, một nhà thiết kế vỏ xe và tôi.”

Dù tinh thần của họ rất đáng hoannghênh nhưng chiếc E1pc đã bị loại. Họ lại phải quay về vạch xuất phát.

Tái thiết kế và nâng cấp

Thất bại năm 2009 không làm Czyszvà đội đua nản lòng. Chiếc E1pc 2010 hoàn toàn mới đã chạy một cách hoàn hảotrong suốt chặng đua. Tại cuộc tập luyện vào tuần trước, E1pc đã đạt tốc độ tốiđa lên tới 225km/h, trong khi đối thử xếp sau chỉ đạt 164 km/h.

Tốc độ trung bình trên toàn chặngcủa E1pc là 153 km/h, một kết quả sát sao với cột mốc 160 km/h. Tuy vậy, đókhông phải là điều đáng ngạc nhiên nhất, trung bình trong toàn bộ chặng đua,chiếc E1pc chỉ dùng đến 40% bướm ga và lượng điện năng dư thừa khi cán đích cònrất nhiều.

Chiếc E1pc 2010 sử dụng 10 cụcpin có kích thước lớn và chiếm giữ không gian lớn hơn cả động cơ đốt trong. Mỗicục pin Lithium có khối lượng 8,85 kg, được lắp ráp hoàn toàn bằng tay bởi côngty chuyên chế tạo pin cho NASA.

Việc tích hợp các công nghệ trởthành điểm cốt yếu tạo ra thành công cho chiếc E1pc. Thông thường pin nhiên liệuđược nối vào động cơ của xe thông qua dây điện. Nhưng thay vào đó, đội đua củaCzysz đã gắn những cục pin vào khung xe. Việc sắp đặt và chế tạo này được giữ bímật nên chúng tôi chỉ có thể tiết lộ cho các bạn biết rằng việc thay thế pin chỉdiễn ra trong vài giây.

Khả năng đó chính là điều đã làmnên thành công của của chiếc E1pc. Ở điều kiện vận hành với tốc độ cao, chiếcE1pc ngốn tới 12,5 kWh điện để hoàn thành chặng đua dài 65 km. Để hoàn thànhquãng đường tương tự, mức tiêu thụ điện năng của chiếc Toyota Prius là 55,3 kWhở chế độ toàn tải.

Việc hoán đổi pin nhanh cho phépđội đua có thể chạy thử liên tục mà không phải chờ đến 4 giờ để sạc lại pin.Quan trọng hơn, sử dụng pin thay thế mang lại độ an toàn cho những chiếc xeđiện. Chiếc E1pc sử dụng dòng điện tối đa lên tới 500V, đủ để làm nóng chảy kimloại. Bằng cách tháo rời các cục pin trước khi sửa chữa giúp người thợ tránhkhỏi những tai nạn bị điện giật.

Những cục pin này được thiết kế để tháo lắp một cách dễ dàng

Trong khi những đội đua khácthường nâng cấp động cơ điện cho những chiếc xe của mình, thì MotoCzysz là độiđua đầu tiên dành quán quân khi thiết kế động cơ từ con số 0.

Yếu tố khác tạo nên chiến thắngcủa E1pc là việc sử dụng hệ thống làm mát bằng dầu. So với động cơ sử hệ thốnglàm mát bằng không khí, động cơ sử dụng hệ thống làm mát bằng dầu tỏ ra ưu việthơn hẳn khi tạo ra momen xoắn lớn gấp 3 lần trong khi kích thước lại nhỏ gọnhơn. Hơn nữa, động cơ làm mát bằng dầu có thể tạo ra công suất 100 mã lực vàmomen xoắn 28 Nm một cách ổn định.

Mặc dù sự hạn chế của động cơđiện so với động cơ đốt trong là việc nạp lại nhiên liệu cho pin mất rất nhiềuthời gian nhưng với những phát minh gần đây, các nhà thiết kế dần hình thành ýtưởng về tổ chức một giải đua motor điện tương tự như MotoGP.

Adrian Hawkin, kĩsư chính của MotoCzysz, người viết ra câu chuyện cổ tích về chiếc E1pc, giảithích về sự ưu việt của động cơ điện: “Ở động cơ đốt trong, việc truyềnchuyển động từ buồng đốt ra trục sau qua rất nhiều giai đoạn như: piston, thanhtruyền, trục khủy, ly hợp và hộp số. Điều này tạo ra rất nhiều công lãng phí vàtiêu tốn nhiên liệu. Trong khi đó, động cơ điện của chiếc E1pc có thể truyềnđộng ngay từ động cơ ra trục sau mà không cần công đoạn gián tiếp nào. Đây chínhlà điều mà các kĩ sư nhắm đến trong các cuộc đua. Sức mạnh không quan trọng bằnghiệu quả”.

Czysz kỳ vọng vào hệ thống truyềnđộng của E1pc vì nó không hề có sự xuất hiện của công hoang phí. "Đây là mộthình hệ thống truyền động mà các nhà sản xuất nhắm đến. Nhưng chúng tôi còn phảilàm rất để hoàn thiện động cơ”, Czysz nói

Vấn đề đầu tiên là hạn chế vềcông suất và lượng điện năng của xe. Điều này giống như việc sử dụng động cơ V12với dung tích bình xăng chỉ là 8 lít, vì vậy thật vô ích khi cố gắng nâng cấpđộng cơ mạnh hơn khi lượng điện năng không thay đổi. Thách thức chính củaMotoCzysz là làm sao hệ thống truyền động truyền động phải hoàn hảo hơn, từngmomen xoắn của động cơ phải tạo thành từng momen xoắn của trục sau.

90% công suất của động cơ chỉ đơnthuần để thắng được cản gió. Chiếc Toyota Prius là ví dụ điển hình về sự quantrọng của khí động học đối với những chiếc xe điện: cả đầu và đuôi xe đều đượcthiết kế vát xuống nhằm tạo độ cong cho chiếc xe để làm giảm sức cản của gió.Tương tự, chiếc E1pc cũng được làm giảm kích thước phía đầu xe so với mẫu xe năm2009. Tuy vậy, những đường thoát gió phía thân xe mới là những cải tiến quantrọng hơn.

Theo Czysz, thách thức của nhàthiết kế khí động học là làm sao điều chỉnh được dòng không khí phía sau, đểchiếc xe không bị hút lại, đồng thời làm giảm sức cản của gió phía mũi xe. Czyszđã tạo ra những lỗ hút gió phía trong khung xe của E1pc, nhờ đó không khí ápsuất cao phía mũi xe đi qua các lỗ hút gió này và làm trung hòa vùng không khíáp suất thấp phía dưới ghế ngồi.

Chiếc ghế ngồi được thiết kế dài giúp người điều khiển có thể trượt về phía sau để giảm sức cản của gió

Một vấn đề khó khăn khác của việcthiết kế khí động học cho motor là lực cản gió do người điều khiển phía trên tạora. Czysz cũng đã chú ý đến việc này và khắc phục bằng cách thiết kế ghế ngồidài ra phía sau, do đó người điều khiển có thể trượt người ra phía sau và cúithấp xuống nhằm giảm sức cản không khí ở vận tốc cao. Việc trượt người ra phíasau không làm ảnh hưởng đến việc cầm lái cũng như những cú úp cua ở đoạn cuagấp.

Tất cả những cải tiến về khí độnghọc này đều tỏ ra hiệu quả trên đường đua. Trong khi các đối thủ đều phải chấpnhận sử dụng những phong cách điều khiển cũ rích từ những năm 1950 để ổn định xevà tăng độ an toàn thì E1pc đã có thể đạt được tốc độ cao hơn nhờ vào nhữngphương pháp tiên tiến của mình.

Sản phẩm hoàn thiện

Tất cả những chi tiết trên chiếcE1pc như: động cơ, bộ điều khiển điện tử, pin… đều là những công nghệ tiên tiếnhiện nay nhưng đó không phải là điều khiến chiếc xe này trở nên đặc biệt. Thànhcông của Czysz còn ở chỗ họ đã biết cách ghép tất cả các chi tiết trở thành mộtkhối có hình dáng như những chiếc motor đúng nghĩa, điều này sẽ khiến chiếc xetrở nên thân thiện và dễ dàng được chấp nhận hơn khi mang lại khách hàng cảmgiác quen thuộc của những chiếc motor chạy xăng.

Nhiều câu hỏi được đặt ra về lợinhuận mà chiếc motor có một không hai này mang lại. Czysz cho biết, MotoCzyszkhông có ý định mở rộng sản xuất hàng các loại motor điện. Hiện tại, họ chỉ nhắmđến việc tạo ra ý tưởng và góp phần đặt nền móng cho ngành công nghiệp xe điệntrong tương lai. Tuy nhiên, đối với những ai muốn sở hữu một chiếc E1pc thì cácbạn đừng vội thất vọng.

Nhà sản xuất ô tô khổng lồ Bajajcủa Ấn Độ, đang có kế hoạch xâm nhập thị trường Mỹ, đã ký kết hợp tác với Czysz.Hiện có một số ô tô được trùm kín tại trụ sở của MotoCzysz, tuy nhiên, Michaelkhông tiết lộ đó là những chiếc xe như thế nào và thuộc về ai.

Theo Trịnh Vũ
Đất Việt