Cách AI cải thiện tầm hoạt động của xe điện

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang được sử dụng cho một số mục đích nguy hại (chẳng hạn như tạo video giả), tuy nhiên, những ứng dụng tích cực cũng tăng lên theo thời gian.

Sumitomo Rubber Industries, công ty mẹ của Falken, đang sử dụng AI trong công cụ mang tên Mô phỏng khí động học lốp xe (Tyre Aerodynamic Simulation), nhằm mục đích giảm lực cản khí động học và cải thiện phạm vi hoạt động của xe điện.

Mục tiêu của công cụ này là hạn chế những chi tiết không mong muốn dù là nhỏ nhất trên bề mặt lốp. Kết quả sẽ được sử dụng để phát triển loại lốp tiết kiệm năng lượng thế hệ tiếp theo, dự kiến ra mắt vào năm 2027.

Thiết kế gai lốp, công thức hóa học của hợp chất làm lốp và thiết kế thành lốp đã đóng một vai trò lớn trong việc giảm lực cản lăn của lốp đối với cả xe điện và xe động cơ đốt trong. Độ trễ do lốp tiêu thụ năng lượng khi biến dạng trong quá trình lăn trên đường và sau đó một phần năng lượng đó bị mất đi dưới dạng nhiệt khi lốp trở lại hình dạng bình thường từ lâu đã là mục tiêu của các kỹ sư trong việc giảm lực cản lăn.

Với nhiều năm kinh nghiệm trong các lĩnh vực truyền thống đó, các công nghệ thử nghiệm mới nhất đang được áp dụng cho mục tiêu giảm lực cản không khí. Từ lâu, người ta đã hiểu rằng tính khí động học của bánh xe lăn và lốp xe tương quan với phần thân xe xung quanh góp phần không nhỏ trong tổng tổn thất năng lượng của xe.

Đó là lý do các nhà sản xuất chú trọng đến từng chi tiết thiết kế và luôn đem tới những tính năng như rèm che gió để dẫn luồng không khí xung quanh phần đầu xe qua các bánh xe nhằm giảm lực cản.

1. Đối với xe điện

Lực cản không khí hiện trở thành trọng tâm trong quá trình phát triển xe điện, bởi thông thường các mẫu xe sử dụng động cơ đốt trong chịu tổn thất hơn 50% năng lượng từ việc đốt cháy nhiên liệu, hệ thống truyền động xe điện hiệu quả hơn nhiều và do đó lực cản không khí chiếm tỷ lệ lớn hơn trong tổng tổn thất năng lượng.

Sumitomo cho rằng 20-25% tổn thất đến từ lực cản khí động học trên lốp của xe đốt trong; còn đối với xe điện con số đó tăng lên 34-37%, bao gồm cả lực cản lăn. Công cụ Mô phỏng khí động học lốp xử lý dữ liệu thực thu thập từ các phương tiện nhằm trực quan hóa lực cản không khí xung quanh lốp và thực hiện tính toán, sau đó AI phụ trách phân tích kết quả.

Hình ảnh trực quan của luồng không khí cho thấy rằng ngay cả tại những cấu trúc nhỏ nhất trên thành lốp, những xoáy lớn vẫn được tạo ra khi luồng không khí bị ngắt quãng, từ đó làm tăng lực cản. Phân tích từ công cụ AI cũng tính đến ảnh hưởng của độ biến dạng của lốp do trọng lượng xe.

Đồng thời, một bài toán mô phỏng giúp các kỹ sư thiết kế in chữ và các biểu tượng khác trên thành lốp hiệu quả hơn, giảm lực cản đến mức tối thiểu.

Vậy công cụ này có hiệu quả không? Thử nghiệm đường hầm gió được sử dụng để xác thực kết quả mô phỏng, và chúng cho thấy việc giảm luồng không khí phía sau lốp, cùng với thiết kế thành lốp mượt mà, đồng đều hơn giúp giảm lực cản so với lốp tiêu chuẩn.

Việc đưa AI vào mô phỏng cũng chỉ ra rằng vai trò của thiết kế thành lốp trong bức tranh chung sẽ trở nên quan trọng hơn khi lực cản không khí xung quanh lốp tăng lên.