Hộp số e-CVT

Hộp số e-CVT (Electronic Continuously Variable Transmission) là một loại hộp số tự động hiện đại, thường được sử dụng trong các xe hybrid và xe điện. Đặc điểm chính của e-CVT là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong, động cơ điện và hệ thống truyền động để tối ưu hóa hiệu suất năng lượng và mang lại trải nghiệm lái xe mượt mà. Dưới đây là một mô tả chi tiết về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hộp số e-CVT:

Cấu trúc của hộp số e-CVT

Hộp số e-CVT không giống như hộp số CVT truyền thống (sử dụng dây đai và pulley), mà dựa trên hệ thống bánh răng hành tinh và động cơ điện để điều chỉnh tỷ số truyền. Cấu trúc cơ bản bao gồm:

Bánh răng hành tinh (Planetary Gear Set):
Đây là thành phần trung tâm của e-CVT, cho phép phân phối và kết hợp mô-men xoắn từ động cơ đốt trong và động cơ điện. Hệ thống bánh răng hành tinh gồm:
- Bánh răng mặt trời (Sun Gear).
- Các bánh răng hành tinh (Planetary Gears) quay quanh bánh răng mặt trời.
- Bánh răng bao (Ring Gear).
Động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine - ICE):
Động cơ này cung cấp năng lượng cơ học khi cần thiết, đặc biệt trong điều kiện tải nặng hoặc tốc độ cao.
Động cơ/generator điện (Electric Motor/Generator):
Gồm ít nhất hai động cơ điện:
- MG1 (Motor Generator 1): Hoạt động như máy phát điện, chuyển đổi năng lượng cơ từ động cơ đốt trong thành điện năng để sạc pin.
- MG2 (Motor Generator 2): Cung cấp lực kéo để đẩy xe.
Pin Hybrid hoặc Pin Điện:
Lưu trữ năng lượng điện để cung cấp cho động cơ MG2 khi cần tăng tốc hoặc vận hành ở chế độ hoàn toàn bằng điện.
Bộ điều khiển điện tử (Power Electronics Controller):
Kiểm soát sự phối hợp giữa động cơ điện, động cơ đốt trong và bộ truyền động để tối ưu hóa hiệu suất.

Nguyên lý hoạt động của hộp số e-CVT

Hộp số e-CVT không có bánh răng cố định mà thay đổi tỷ số truyền một cách liên tục nhờ sự phối hợp giữa các thành phần trên. Các chế độ hoạt động chính bao gồm:

Chế độ khởi động (Start/Low Speed):
- Xe hoạt động bằng động cơ điện (MG2), sử dụng năng lượng từ pin.
- Hộp số e-CVT điều chỉnh mô-men xoắn phù hợp mà không cần chuyển số cơ học.
Chế độ kết hợp (Hybrid Mode):
- Động cơ đốt trong và động cơ điện hoạt động đồng thời.
- Bánh răng hành tinh phân phối mô-men xoắn từ hai nguồn năng lượng này tới các bánh xe.
Chế độ tăng tốc (Acceleration):
- Cả động cơ đốt trong và động cơ điện (MG2) cùng hoạt động để cung cấp lực kéo lớn hơn.
- MG1 có thể điều chỉnh tốc độ quay của động cơ đốt trong để đạt hiệu suất tối ưu.
Chế độ sạc pin (Regenerative Braking):
- Khi phanh hoặc giảm tốc, MG2 chuyển đổi động năng thành điện năng để sạc lại pin.
Chế độ vận hành bằng điện hoàn toàn (EV Mode):
- Ở tốc độ thấp hoặc quãng đường ngắn, xe có thể chạy hoàn toàn bằng năng lượng điện từ MG2 mà không cần khởi động động cơ đốt trong.

Ưu điểm của hộp số e-CVT

Hiệu suất cao:
- Tối ưu hóa năng lượng từ động cơ đốt trong và động cơ điện, giảm lãng phí năng lượng.
Lái xe mượt mà:
- Không có hiện tượng giật khi chuyển số, mang lại trải nghiệm lái êm ái hơn.
Tiết kiệm nhiên liệu:
- Đặc biệt hiệu quả trong điều kiện vận hành đô thị, nơi thường xuyên dừng và chạy lại.
Giảm phát thải:
- Kết hợp với công nghệ hybrid giúp giảm lượng khí thải CO₂.

Nhược điểm của hộp số e-CVT

Chi phí sản xuất cao:
- Do công nghệ phức tạp và cần các vật liệu chất lượng cao.
Trọng lượng nặng hơn:
- Bao gồm nhiều thành phần như động cơ điện, pin và bộ điều khiển.
Khả năng xử lý giới hạn:
- Với một số điều kiện vận hành tải nặng hoặc tốc độ cực cao, hiệu suất của e-CVT có thể kém hơn so với hộp số truyền thống.