Động cơ điện in-wheel của YASA: Bước đột phá giúp giảm 500 kg trọng lượng ô tô

Một ý tưởng mang tính cách mạng đang thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp ô tô: đưa động cơ trực tiếp vào trong bánh xe để loại bỏ phần lớn hệ truyền động truyền thống. Theo báo cáo từ Live Science, mẫu động cơ đặt trong bánh xe (in-wheel motor) do YASA – công ty con thuộc Mercedes-Benz – phát triển có thể giúp xe điện tương lai giảm hàng trăm kilogram trọng lượng. Trong kịch bản tối ưu nhất, nếu một chiếc xe được thiết kế mới hoàn toàn dựa trên kiến trúc này, tổng mức giảm cân có thể đạt mức 500 kg (tương đương khoảng 1.100 pound).

Kỷ lục về mật độ công suất và trọng lượng siêu nhẹ

Điểm ấn tượng nhất của mẫu động cơ thử nghiệm này nằm ở tỷ lệ công suất trên trọng lượng. YASA cho biết phiên bản mới chỉ nặng 12,7 kg nhưng có khả năng sản sinh công suất lên tới 750 kW (tương đương hơn 1.000 mã lực) trong thời gian ngắn. Điều này tạo nên một kỷ lục về mật độ công suất đạt ngưỡng 59 kW/kg.

Để so sánh, phần lớn các dòng xe điện phổ thông hiện nay sử dụng một hoặc nhiều mô-tơ đặt trong thân xe với công suất mỗi đơn vị thấp hơn nhiều. Ngay cả những mẫu xe hiệu năng cao như Tesla Model S cũng cần phối hợp nhiều mô-tơ lớn mới có thể chạm ngưỡng tổng công suất 1.000 mã lực. Sự gọn nhẹ của động cơ YASA mở ra khả năng bố trí linh hoạt mà không làm tăng đáng kể khối lượng không treo của bánh xe.

Công nghệ từ thông hướng trục (Axial-flux) cốt lõi

Lý do giúp một mô-tơ nhỏ gọn đạt được sức mạnh khổng lồ nằm ở công nghệ động cơ từ thông hướng trục (axial-flux). Khác với mô-tơ điện truyền thống (radial-flux) thường có dạng hình ống dài với từ thông đi theo hướng xuyên tâm, động cơ axial-flux được ví như một chiếc "bánh pancake".

Cấu trúc này sử dụng rô-to và sta-to dạng đĩa phẳng, giúp tối ưu hóa không gian và tạo ra mật độ công suất cực cao. YASA nhấn mạnh rằng thiết kế này không chỉ có khả năng mở rộng quy mô sản xuất mà còn không phụ thuộc vào các vật liệu quý hiếm, giúp việc thương mại hóa trong dài hạn trở nên khả thi hơn về mặt chi phí.

Lợi ích kép từ việc loại bỏ hệ truyền động truyền thống

Khi tích hợp động cơ trực tiếp vào bánh xe, cấu trúc ô tô điện sẽ thay đổi hoàn toàn, mang lại hiệu quả giảm cân qua hai giai đoạn chính:

Loại bỏ linh kiện trung gian: Do động cơ nằm ngay tại vị trí truyền lực, nhà sản xuất có thể cắt bỏ trục dẫn động, bộ vi sai và các cụm cơ khí trung gian phức tạp. Riêng việc thay thế hệ truyền động truyền thống bằng hệ in-wheel ước tính tiết kiệm được khoảng 200 kg.
Tối ưu hóa kiến trúc xe: Nếu toàn bộ khung gầm được thiết kế lại để tận dụng không gian trống từ việc bỏ động cơ trung tâm, mức tiết kiệm trọng lượng có thể tiến tới con số 500 kg.

Ngoài ra, thiết kế này còn tối ưu hóa hệ thống phanh tái tạo. Động cơ có thể thu hồi năng lượng hiệu quả hơn khi xe giảm tốc, chuyển hóa động năng thành điện năng để sạc lại pin thay vì lãng phí dưới dạng nhiệt năng tại phanh ma sát. Điều này giúp giảm bớt sự phụ thuộc vào cụm phanh vật lý, từ đó giảm thêm trọng lượng và chi phí bảo trì.

Tầm nhìn về tương lai xe điện nhẹ và hiệu quả hơn

Mặc dù phiên bản hiện tại vẫn mang tính chất trình diễn công nghệ và chưa thể áp dụng ngay lập tức trên các dòng xe phổ thông, nhưng ý nghĩa thực tiễn của nó là rất lớn. Việc giảm khối lượng xe tạo ra một vòng lặp tích cực: xe nhẹ hơn tiêu thụ ít điện năng hơn, từ đó tăng tầm hoạt động hoặc cho phép sử dụng cụm pin nhỏ hơn để đạt cùng một hiệu suất.

Cuộc đua xe điện đang chuyển dịch từ việc gia tăng dung lượng pin sang tối ưu hóa hiệu suất linh kiện. Động cơ in-wheel của YASA là minh chứng cho thấy tương lai của phương tiện xanh sẽ đi theo hướng: ít linh kiện hơn, trọng lượng nhẹ hơn nhưng vẫn đảm bảo sức mạnh và sự hiệu quả vượt trội.

Tuệ Nhân