Xe điện rất nặng nhưng bạn có nghe nói chúng cũng rất nhanh không? Khi nói đến những gì người đam mê ô tô mong muốn, các nhà sản xuất ô tô đang làm sai. Những chiếc xe thể thao điện nhẹ và xe thể thao hiện không được bán, và mặc dù pin hạng nặng là thủ phạm chính nhưng đó vẫn chưa phải là toàn bộ câu chuyện. Chúng ta có thể giải quyết rất nhiều vấn đề này trước khi pin ion chuyển sang chế độ ăn kiêng.
Điều này sẽ bắt đầu với những thứ như động cơ điện. Xe điện ngày nay được cung cấp năng lượng gần như hoàn toàn bằng máy thông lượng hướng tâm. Chúng hiệu quả và tương đối dễ sản xuất, nhưng tùy thuộc vào cách chúng hoạt động, chúng cần phải tương đối dài và có hình thùng để cung cấp đủ năng lượng cho ô tô. Ngược lại, động cơ từ thông hướng trục có thể nhỏ hơn và phẳng hơn như chiếc Frisbee mà vẫn cho thấy tiềm năng tương tự. Điều này là do cách sắp xếp nam châm của chúng. Lực từ (hoặc từ thông) trong động cơ hướng trục truyền song song với trục quay của động cơ thay vì vuông góc hoặc hướng tâm. Điều này có nghĩa là chúng có thể có nhiều hình thức khác nhau.
Vấn đề là chúng khó sản xuất trên quy mô lớn hơn nhiều, điều này đã cản trở việc áp dụng rộng rãi chúng trên xe điện. Tuy nhiên, nhờ nỗ lực của một công ty, mẫu concept này cuối cùng đã sẵn sàng sải cánh.
Giống như các công nghệ xe điện khác, động cơ từ thông hướng trục không phải là ý tưởng mới. Ý tưởng này đã hình thành trong tay Michael Faraday vào đầu những năm 1800. Tuy nhiên, bạn phải cảm ơn một người phần lớn vì sự quan tâm mới đến ngành công nghiệp ô tô: Tiến sĩ Tim Woolmer. Tiến sĩ Woolmer bị ám ảnh bởi khái niệm này kể từ khi viết luận án tiến sĩ. luận án gần 20 năm trước, nghiên cứu của ông đã dẫn đến việc tạo ra động cơ từ thông hướng trục phần ứng phân đoạn không có ách. Ông thành lập công ty có tên YASA vào năm 2009 để tiếp tục phát triển, ký nhiều thỏa thuận với các nhà sản xuất ô tô để cung cấp động cơ YASA cho xe điện trước khi được Mercedes-Benz mua lại vào năm 2021.
Hành trình của anh bắt đầu bằng một câu hỏi đơn giản: “Tại sao không có ô tô điện?” Hạn chế rõ ràng trong những năm 2000 là công nghệ pin, nhưng ngày nay, đây không còn là trở ngại lớn nữa. Để thực sự hiệu quả và nhẹ, xe điện phải được xem xét lại như một hệ thống hoàn chỉnh từ đầu, và Tiến sĩ Woolmer đã tìm ra mảnh ghép quan trọng của câu đố. Theo nhiều cách, công nghệ của công ty ông nắm giữ chìa khóa cho một chiếc xe thể thao chạy điện mà bạn có thể thực sự muốn mua.
Bạn có thể thắc mắc tại sao Tiến sĩ Woolmer lại quyết định nghiên cứu thiết kế động cơ điện nếu các bộ thông lượng hướng tâm hiện có ở hầu hết các loại xe điện đều hoạt động hiệu quả như vậy. Cuối cùng, anh ấy nói với tôi rằng "Tôi rất vui khi được làm việc về pin, bộ sạc và bất cứ thứ gì khác mà tôi thấy thú vị." Tuy nhiên, ý tưởng về "phân hủy khối lượng" đã đưa ông đến các thiết kế từ thông dọc trục. Ít nhất trên giấy tờ, cấu hình mới hứa hẹn giảm 30% kích thước và tiết kiệm trọng lượng đáng kể so với dòng xuyên tâm có công suất tương tự. Tỷ lệ phần trăm này quan trọng hơn bạn nghĩ, đặc biệt là ở xe điện hai hoặc ba động cơ. "Nếu chúng tôi có thể tiết kiệm được 100-200 kg [220-440 pound], bạn sẽ bắt đầu thực sự tác động đến chiếc xe của mình."
Không chỉ từ góc độ hệ thống truyền động mà còn từ góc độ chất lượng tổng thể và bao bì. Nếu một bộ phận như động cơ điện có thể giảm trọng lượng và khối lượng đáng kể, điều đó có nghĩa là mọi thứ hỗ trợ nó có thể trở nên nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn. Là một hệ thống, ô tô có thể trở nên hiệu quả hơn. Hãy quên đi những cục pin lớn hơn—những chiếc pin bạn có sẽ đưa bạn đi xa hơn. Chúng tôi chưa thực sự thấy việc thực hành đi đến mức cực đoan theo hướng này, nhưng chúng tôi chắc chắn đã thấy điều ngược lại. Tất nhiên là tôi đang nói về chiếc Hummer EV nặng 9,{1}} pound.
Động cơ từ thông hướng trục có ý tưởng tuyệt vời nhưng khó sản xuất hàng loạt hơn động cơ từ thông hướng tâm. Ngoài ra, động cơ từ thông hướng trục có nhiều cấu hình khác nhau, vì vậy Tiến sĩ Woolmer phải thu hẹp những loại nào phù hợp nhất để phát triển trên quy mô lớn.
Ông bắt đầu nghiên cứu cấu hình YASA vào cuối những năm 2000 sau khi bắt đầu quan tâm đến một loại vật liệu gọi là vật liệu tổng hợp từ mềm, thường được gọi là SMC. "Thay vì xếp chồng các lớp mỏng, bạn có thể ép nó thành hình ba chiều bằng các công cụ rất đơn giản." Điều này có nhiều lợi thế về mặt cấu trúc và hiệu quả của động cơ, nhưng "có một hạn chế là bạn chỉ có thể tạo ra các bộ phận có kích thước bằng bàn tay của mình." ." Điều này là do áp suất rất lớn cần thiết để nén SMC thành dạng rắn.
Hạn chế này cuối cùng đã dẫn đến việc phân đoạn stato (bộ phận cố định của động cơ chứa các cuộn dây đồng). Điều này tạo ra hiệu ứng thác nước về khả năng sản xuất, hiệu quả và mật độ mô-men xoắn. Lúc đó anh ấy không biết điều đó, nhưng anh ấy chỉ đơn giản là đang xây dựng tương lai cho công nghệ này. Bây giờ anh ấy đã hiểu ra - và anh ấy nói điều đó nghe thật dễ dàng - anh ấy chỉ cần tìm nhà đầu tư cho thiết kế của mình vào năm 2009, trước khi ô tô điện dành cho thị trường đại chúng được tung ra thị trường. Tương tự như vậy, các công cụ để chế tạo những động cơ tiên tiến này không tồn tại. Tiến sĩ Woolmer giải thích: “Chúng tôi phải thiết kế rất nhiều máy móc để chế tạo máy móc”, đồng thời cho biết thêm rằng 70% công cụ hiện được sử dụng để chế tạo động cơ của công ty là do YASA sản xuất theo yêu cầu riêng.
Như bạn có thể mong đợi, Tiến sĩ Woolmer đã gặp phải rất nhiều hoài nghi. Ông cho biết các cuộc trò chuyện ban đầu với nhà đầu tư đã diễn ra như thế này: "Không có xe điện. Không có thị trường cho sản phẩm của bạn. Ngay cả khi có thị trường, ngay cả khi bạn bắt đầu bán công nghệ của mình, bạn vẫn sẽ mất tiền và nó sẽ trở thành thảm họa."
Điều đó không ngăn cản Asaph dừng lại. Ngay sau khi thành lập, công ty đã có bước đột phá lớn đầu tiên vào năm 2010, khi chế tạo động cơ cho mẫu xe ý tưởng Jaguar C-X75. Siêu xe điện hybrid chạy bằng tua-bin không chính thống chưa bao giờ được đưa vào sản xuất, mặc dù nó đã gây chú ý trong phim James Bond năm 2015. Bộ phim "Ma". Tiếp theo, họ cung cấp động cơ YASA cho siêu xe hybrid plug-in Koenigsegg Regera trị giá 2 triệu USD vào năm 2015, chiếc xe sản xuất đầu tiên có công nghệ này. Đơn đặt hàng sau đó đã được nhận từ Ferrari và McLaren trước khi công ty được Mercedes mua lại, mặc dù công ty vẫn đang làm việc với các đối tác bên ngoài.
Tuy nhiên, vẫn sẽ không có xe điện thông lượng hướng trục trên thị trường đại chúng vào năm 2023. Tại sao? Chà, rất nhiều nhà sản xuất ô tô mới bắt đầu bán những sản phẩm điện đầu tiên của họ, những sản phẩm này được phát triển trước khi sản phẩm của YASA thực sự có sẵn. Ngoài ra, động cơ hướng trục rất phù hợp để lắp giữa động cơ và hộp số do cấu hình phẳng của chúng, do đó, động cơ hybrid hiệu suất cao dường như là điểm khởi đầu tự nhiên để các nhà sản xuất thử nghiệm công nghệ.
Cơ hội thực sự cho xe điện thuần túy vẫn chưa thành hiện thực, nhưng Tiến sĩ Woolmer cho rằng đó chỉ là vấn đề thời gian. Anh ấy hiểu rõ về tương lai của những người đam mê ô tô hơn bất kỳ ai trong ngành ô tô mà tôi từng nói chuyện (theo hồ sơ) và anh ấy hiểu rằng vấn đề không chỉ là bạn có thể đạt tốc độ 60 dặm/giờ như thế nào. “Mọi người đều đang chế tạo ô tô điện tốc độ cao và có một chút điểm mấu chốt,” anh ấy nói với tôi. Hóa ra điều này rất dễ thực hiện. Chúng ta có thể thấy rất nhiều máy móc hạng nặng, nhanh chóng của các công ty như Tesla, General Motors và các công ty khác. Nhưng bây giờ "tâm lý đã thay đổi. Mọi người đều nhận ra rằng chúng nhanh. Bây giờ thay đổi tiếp theo là làm thế nào để chúng hấp dẫn hơn, làm thế nào để chúng trở nên thú vị hơn".
Để làm được điều này đòi hỏi phải giảm trọng lượng và sử dụng năng lượng hiệu quả hơn thay vì chỉ đơn giản là nhét thêm pin vào xe. Đây chính xác là những gì công nghệ động cơ hướng trục cho phép. Tiến sĩ Woolmer nói với tôi: “Khi pin được cải thiện, kiến trúc được tối ưu hóa và trọng lượng của các bộ phận phụ giảm xuống, thực sự không có lý do gì khiến chúng không thể nhẹ hơn xe đốt trong”.
Tất cả những điều này đã tạo ra thế hệ động cơ hướng trục mới sắp ra mắt của YASA, hiện đang được phát triển và sẽ ra mắt trong thập kỷ này. Động cơ sẽ "sản xuất hơn 30 kW [40 mã lực] mỗi kg." Tác động gần như không thể tin được. Một chuyến chạy cuối tuần có công suất 300-mã lực có thể được cung cấp bởi một động cơ có trọng lượng nhẹ hơn một quả dưa hấu thông thường.
Quan trọng nhất, nó sẽ khiến ô tô điện lái và có cảm giác khác biệt so với hiện nay, ngay cả khi pin vẫn nặng hơn hầu hết mọi người mong muốn. "[Các nhà sản xuất thiết bị gốc] đang cố gắng tìm kiếm sự khác biệt trong xe điện, đặc biệt là khi họ có xe chạy bằng xăng và dầu diesel." Các công nghệ mới như YASA vượt trội sẽ là chìa khóa để tạo ra các thị trường thích hợp và mang lại trải nghiệm lái xe độc đáo.
Cấu hình động cơ lý tưởng vẫn chưa được xác định. Ô tô sử dụng động cơ đốt trong đã được phát triển trong hơn 100 năm qua và chúng ta không thể mong đợi ô tô điện sẽ tốt hơn về mọi mặt ngay lập tức. Tuy nhiên, lời hứa là rõ ràng. Khi động cơ thế hệ tiếp theo của YASA ra mắt, cũng sẽ có những cải tiến về pin, điện tử công suất, v.v. Sự hoài nghi là có cơ sở, nhưng công nghệ này thực sự tồn tại và sẵn sàng mở ra cánh cửa cho một thế hệ xe thể thao giá rẻ, nhẹ và đơn giản mới.
