Hệ thống phục hồi động năng (KERS)

Theo định luật bảo toàn năng lượng thì Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc từ vật này sang vật khác. Và trên ô tô, hay các phương tiện giao thông vận tải, khi chiếc xe đang chạy nhanh, bạn đạp phanh để dừng xe. Động năng của chiếc xe chuyển hóa thành nhiệt năng. Và rồi toàn bộ năng lượng này sẽ tan biến hết khi chiếc xe của bạn dừng lại. Bạn có thấy lãng phí không? Nếu có thể thu hồi năng lượng động học này để sử dụng thì quá tuyệt vời. Và do đó, hệ thống phục hồi động năng ra đời.

Hệ thống phục hồi động năng là gì?

Kinetic Energy Recovery System – Hệ thống phục hồi động năng (KERS) là một hệ thống phục hồi năng lượng động học của một chiếc xe đang chuyển động khi phanh. Năng lượng phục hồi này sẽ được chuyển hóa và lưu trữ trong một hệ thống dự trữ năng lượng (ví dụ như bánh đà hoặc pin điện áp cao) để sử dụng sau này khi tăng tốc.

Theo định nghĩa trên thì hệ thống phục hồi động năng giống với hệ thống phanh (hãm) tái sinh (tái tạo). Và đúng như vậy, bản chất của nó là giống nhau. Nó đều hoạt động theo nguyên tắc là tận dụng năng lượng đang có, chuyển hóa và lưu trữ năng lượng này khi phanh để tránh lãng phí, và sử dụng sau.

Thật ra thì hệ thống phục hồi động năng chính là một loại của hệ thống phanh tái sinh và ngược lại. Vấn đề này, chắc không cần phải tranh luận phải không các bạn.

Phân loại

Về cơ bản, có hai loại hệ thống phục hồi động năng, bao gồm: Hệ thống phục hồi động năng cơ học, và hệ thống phục hồi động năng điện.

Hệ thống phục hồi động năng dạng cơ học

Nó hoạt động theo nguyên tắc đơn giản là sử dụng lực quán tính của bánh đà. Khi phanh, toàn bộ động năng của xe sẽ được chuyển hóa làm quay bánh đà, nhờ lực quán tính, bánh đà này sẽ quay với tốc độ lớn cho dù xe có dừng lại. Ngay sau khi người lái nhả phanh và đạp ga, năng lượng từ bánh đà sẽ được ghép nối với hệ truyền lực tới bánh xe, giúp chiếc xe tăng tốc tốt hơn, giảm tiêu hao nhiên liệu.

Hệ thống phục hồi động năng dạng điện

Nó hoạt động đúng nguyên tắc của hệ thống phanh tái sinh. Hệ thống cơ bản sẽ bao gồm máy phát (động cơ) điện, pin lưu trữ. Gọi là máy phát/động cơ vì nó sẽ chuyển đổi chức năng tùy thuộc vào phanh hay đạp ga. Khi người lái phanh xe, động năng của xe sẽ được máy phát chuyển đổi thành điện năng và nạp vào pin lưu trữ. Khi nhả phanh và đạp ga, năng lượng từ pin lưu chữ sẽ chuyển vào động cơ điện hỗ trợ để tăng tốc tốt hơn.

Đối với hệ thống dạng điện, có thể sẽ có tùy chọn sử dụng từ người lái mà không bắt buộc phải sử dụng ngay như hệ thống cơ, do điện lưu trữ được lâu trong pin.

Ứng dụng

Hệ thống phục hồi động năng được biết đến ứng dụng phổ biến nhất là trên các xe đua Công thức I. Tuy nhiên, nhiều hãng xe khác đã ứng dụng trên xe thương mại của mình, trong đó có Volvo.

Với hệ thống phục hồi động năng dạng điện, ứng dụng phổ biến của nó ở dạng phanh tái sinh. Và nó được ứng dụng hầu như toàn bộ trên các xe điện và xe Hybrid ngày nay.

Trong bài viết này, chúng ta chỉ tìm hiểu định nghĩa cơ bản về hệ thống phục hồi động năng. Các bài viết sau, sẽ đi vào phân tích chi tiết từng loại hệ thống này cũng như hệ thống phanh tái sinh.