Vì sao đa số xe điện không cần hộp số truyền thống?

Xe điện thường không trang bị hộp số nhiều cấp như xe động cơ đốt trong do đặc tính vận hành khác biệt của động cơ điện. Điều này giúp đơn giản hóa thiết kế và tối ưu hiệu suất vận hành ở mọi tốc độ.

Mẫu xe điện Hyundai với thiết kế đơn giản, không cần hộp số truyền thống nhờ động cơ điện vận hành hiệu quả. Ảnh: Yahoo

Trên thế giới, dù doanh số xe điện tại Bắc Mỹ còn thấp so với nhiều khu vực khác, thị hiếu khách hàng đang dần thay đổi theo hướng ưa chuộng xe điện. Tuy nhiên, cấu trúc vận hành của xe điện vẫn giữ nguyên với phần lớn mẫu xe không sử dụng hộp số đa cấp, bởi đơn giản là chúng không cần đến.

Khác với động cơ đốt trong, động cơ điện có khả năng tạo ra mô-men xoắn tối đa gần như ngay lập tức và có thể hoạt động ở vòng tua lên đến 30.000 vòng/phút. Trong khi đó, động cơ xăng có giới hạn vòng tua thấp hơn nhiều do các yếu tố vật lý như độ bền chi tiết và khả năng điều chỉnh hỗn hợp nhiên liệu-không khí ở tốc độ cao.

Động cơ xăng cần nhiều cấp số để đảm bảo xe vận hành hiệu quả ở các tốc độ khác nhau. Ví dụ, nếu dùng một tỷ số truyền cố định, xe chạy chậm sẽ khiến động cơ hoạt động ở vòng tua quá thấp, không đủ để tạo công suất cần thiết, còn chạy nhanh thì lại vượt quá giới hạn vòng tua an toàn.

Ngược lại, động cơ điện với đặc tính mô-men xoắn cao ở vòng tua thấp cho phép sử dụng một tỷ số truyền duy nhất cho toàn bộ dải tốc độ. Ví dụ, một xe đua Formula E sử dụng tỷ số truyền 11,4:1, với vòng tua tối đa 20.000 vòng/phút, có thể đạt tốc độ tối đa khoảng 225 km/h mà không cần thay đổi cấp số.

Tuy nhiên, không phải tất cả xe điện đều chỉ dùng hộp số một cấp. Tesla Roadster đời đầu ra mắt năm 2008 từng trang bị hộp số hai cấp. Hiện nay, các mẫu xe như Porsche Taycan Turbo và Audi e-tron GT cũng sử dụng hộp số hai cấp để tối ưu hiệu suất và hiệu quả vận hành.

Ở Porsche Taycan, cấp số đầu tiên với tỷ số truyền khoảng 15:1 giúp tăng tốc nhanh tối đa, trong khi cấp số thứ hai với tỷ số khoảng 8:1 được dùng cho phần lớn thời gian lái nhằm cải thiện hiệu suất tiêu thụ năng lượng. Việc chuyển đổi giữa các cấp số này thường diễn ra tự động và chỉ được kích hoạt khi người lái chọn chế độ thể thao cao cấp hơn.

Các mẫu xe điện hiệu suất cao như Taycan Turbo GT còn được nâng cấp để giảm thời gian tăng tốc từ 0 lên 96 km/h xuống còn 2,1 giây, trong khi Audi RS e-tron đạt 2,4 giây. Dù vậy, các công nghệ hộp số đa cấp trên xe điện hiện vẫn còn hạn chế và thường xuất hiện ở phân khúc xe cao cấp.

Với những người dùng phổ thông, các hãng như Toyota và Ford cũng đang nghiên cứu và đăng ký bằng sáng chế hộp số dành cho xe điện nhằm tạo cảm giác lái giống như đang chuyển số trên xe truyền thống, mang lại trải nghiệm quen thuộc hơn cho khách hàng.