Khám phá khung gầm ván trượt (Skateboard Platform) - nền tảng chung của ô tô điện ngày nay

Là phương tiện vẫn còn mới mẻ với người dùng trên toàn thế giới nhưng trên thực tế, ô tô điện có lịch sử khá lâu đời. Robert Anderson được cho là "cha đẻ" của ô tô điện khi phát minh ra loại phương tiện này trong khoảng thời gian từ năm 1832 - 1839. Tuy nhiên, khoảng chục năm trở lại đây, ô tô điện mới bắt đầu phổ biến trên thị trường và dần trở thành xu hướng chung của toàn ngành công nghiệp xe hơi. Có được sự phát triển mạnh mẽ đó một phần là nhờ khung gầm ván trượt (Skateboard Platform).

Vậy khung gầm ván trượt là gì? Khung gầm này có những ưu điểm nào? Hãy cùng tìm hiểu những điều đó qua bài viết sau đây của chúng tôi.

Lịch sử của khung gầm ván trượt

Khung gầm ván trượt có thể nói là phát minh của tập đoàn Mỹ General Motors (GM). Vào năm 2001, tập đoàn GM đã phát minh, thiết kế, phát triển và sản xuất mẫu xe concept mang tên AUTOnomy, sử dụng khung gầm ván trượt. Được mường tượng như một mẫu xe tự lái, chạy bằng pin nhiên liệu hydro, AUTOnomy sau đó đã được ra mắt trong triển lãm Ô tô Detroit 2002. Mẫu xe concept này đã được tạp chí New York Times và Economist gọi là "ô tô của tương lai".

Tập đoàn GM chính là "cha đẻ" của khung gầm ván trượt chứ không phải Tesla như nhiều người nhầm tưởng

Mẫu xe concept GM AUTOnomy từng được ca ngợi là "ô tô của tương lai"

Đến tháng 9/2022, tập đoàn GM tiếp tục vén màn một mẫu xe concept nữa mang tên Hy-Wire và cũng dùng khung gầm ván trượt. Đây là mẫu xe thứ hai thuộc dự án Reinvention of the Automobile của tập đoàn GM. Khác với AUTOnomy, Hy-Wire được trang bị khung gầm ván trượt phù hợp với việc tráo đổi thân xe. Ví dụ, chủ sở hữu có thể lắp thân xe coupe hoặc sedan vào khung gầm này.

Mẫu xe concept Hy-Wire của tập đoàn GM

3 năm sau, trong triển lãm Ô tô Detroit 2005, tập đoàn GM lại trưng bày mẫu xe concept mới mang tên Sequel. Đây là mẫu xe concept thứ 4 của GM dùng khung gầm ván trượt. Lần này, mẫu xe concept của tập đoàn GM thuộc phân khúc SUV và chạy bằng pin nhiên liệu hydro. Với 3 mô-tơ điện, Sequel hứa hẹn có phạm vi di chuyển 300 dặm (khoảng 480 km).

Mẫu xe concept GM Sequel

Vào năm 2006, đến lượt Tesla ra mắt mẫu ô tô điện Roadster dựa trên khung gầm ván trượt của tập đoàn GM. Đến năm 2009, mẫu ô tô điện Tesla Model S cũng được phát triển dựa trên khung gầm ván trượt, tương tự loại của tập đoàn GM.

Đến nay, rất nhiều hãng đang dùng khung gầm ván trượt cho ô tô điện của mình, từ Ford, Hino, Canoo, Volvo, Rivian, Mercedes-Benz, Volkswagen, Hyundai đến Nikola.

Khung gầm ván trượt E-GMP của tập đoàn Hyundai, hiện đang được dùng cho nhiều mẫu ô tô điện như Ioniq 5, Ioniq 6, Kia EV6 và Genesis GV60

Khung gầm ván trượt là gì?

"Platform" là từ thường được dùng để gọi khung gầm của một chiếc ô tô. Khung gầm này bao gồm tấm ốp gầm, hệ thống treo, chỗ đặt động cơ, hộp số, cửa, bình nhiên liệu... Đây là bộ phận đắt nhất và phức tạp nhất của một chiếc ô tô. Do đó, các nhà sản xuất thường cố gắng tận dụng 1 khung gầm cho nhiều mẫu xe khác nhau. Ví dụ như Toyota Camry, RAV4, Corolla và Lexus ES hiện đang dùng chung khung gầm dù là những mẫu xe khác nhau.

Trong khi đó, những hãng sản xuất ô tô điện như Tesla, Rivian, Faraday Future, GM, Ford hay Volkswagen lại dùng một loại khung gầm chung, đó là Skateboard Platform. Cái tên này bắt nguồn từ thiết kế như ván trượt của khung gầm.

Sơ đồ cấu tạo của khung gầm ván trượt đời đầu do tập đoàn GM phát minh

Skateboard Platform là khung gầm khép kín, chứa cụm pin, mô-tơ điện và những bộ phận điện tử khác cần thiết cho việc vận hành ô tô điện. Ngoài ra, khung gầm này còn có những bộ phận có thể tháo lắp hoặc thay thế nằm ở bánh xe, ví dụ như hệ thống treo, hệ thống lái và phanh.

Những ưu điểm của khung gầm ván trượt

Giảm chi phí và sự phức tạp khi sản xuất ô tô điện

Tăng chiều dài cơ sở của một mẫu ô tô con hoặc xe bán tải thêm 6 - 7 inch (khoảng 152 - 178 mm) cũng đủ khiến nhà sản xuất phải thiết kế lại trục hộp số, thay đổi trọng tâm cũng như hệ thống treo. Điều này đồng nghĩa với cả một quá trình thiết kế xe mới, có thể khiến các nhà sản xuất tốn 1 tỷ USD và thời gian từ 5 - 8 năm.

Trong khi đó, Skateboard Platform lại cho phép các nhà thiết kế "nhét" hết mô-tơ điện và cụm pin vào một khung gầm trông như chiếc ván trượt. Việc tiếp theo là đặt phần thân xe khá đơn giản lên trên khung gầm này.

Kích thước và hình dạng của khung gầm cũng như thân vỏ của xe có thể dễ dàng thay đổi để đáp ứng những nhu cầu khác nhau, từ xe du lịch cỡ nhỏ đến xe sang, xe tải chở hàng, xe bán tải hoặc thậm chí xe công trường. Tất cả các loại xe này có thể ra đời dựa trên những phiên bản khác nhau của cùng một khung gầm ván trượt.

Cách bố trí của khung gầm ván trượt cũng có thể tùy biến. Nhà sản xuất có thể đặt mô-tơ điện ở cầu trước hoặc cầu sau, tùy theo loại xe mà họ muốn. Thậm chí, nếu muốn xe có hiệu suất vận hành cao hơn hoặc xe thương mại với trọng tải lớn, nhà sản xuất có thể đặt 4 mô-tơ điện vào 4 bánh.

Chưa hết, cấu tạo của pin ô tô điện với nhiều module cũng có thể thay đổi khi cần thiết. Điều này giúp các nhà sản xuất có thể thay đổi cấu tạo của pin cho phù hợp với yêu cầu của ô tô điện, ví dụ như thêm pin để tăng phạm vi di chuyển hoặc hiệu suất vận hành.

Tất cả những điều trên sẽ giúp cắt giảm thời gian, tiền bạc đồng thời đơn giản hóa quá trình thiết kế và sản xuất ô tô điện.

Mang đến trọng tâm thấp cho ô tô điện

Ở khung gầm ván trượt, cụm pin sẽ được đặt thấp bên dưới, từ đó mang đến trọng tâm thấp cho ô tô điện. Với trọng tâm thấp, ô tô điện sẽ vận hành ổn định hơn, cải thiện khả năng xử lý đồng thời an toàn và khó bị lật hơn.

Linh hoạt hơn

Mô-tơ điện, hệ thống lái, hệ thống phanh và hệ thống treo của ô tô điện đều được điều khiển điện tử (Drive by Wire) mà không cần các kết nối cơ học. Do đó, những bộ phận này có thể tách rời nhau, mang đến sự linh hoạt cho khung gầm ván trượt. Các nhà sản xuất không còn phải thiết kế khung gầm xoay quanh hộp số, cột lái hay hệ thống phanh của xe nữa. Với các hệ thống điều khiển điện tử, vô lăng, bàn đạp ga hay bàn đạp phanh của xe có thể nằm ở hai bên cabin hoặc thậm chí ở giữa.

Mang đến không gian rộng hơn cho ô tô điện

Với tất cả các bộ phận truyền động tích hợp vào khung gầm ván trượt và pin nằm thấp bên dưới nên ô tô điện thường có nội thất rộng rãi hơn. Bên cạnh đó, ô tô điện không có động cơ đốt trong nên khu vực bên dưới nắp ca-pô sẽ được biến thành khoang hành lý bổ sung (frunk). Khi va chạm trực diện xảy ra, khu vực này sẽ đóng vai trò như vùng biến dạng, từ đó tăng sự an toàn cho người ngồi trên xe.

Sửa chữa đơn giản hơn

Nhiều khung gầm ván trượt ngày nay được thiết kế với nhiều module. Các module có thể được giữ tại đại lý để dùng cho việc bảo dưỡng, từ đó đơn giản hóa yêu cầu lưu kho và chuỗi cung ứng. Ngoài ra, việc sửa chữa khung gầm ván trượt cũng trở nên đơn giản hơn khi những bộ phận bị hỏng có thể nhanh chóng được lấy ra và thay thế.

Mang đến sự linh hoạt cho các nhà sản xuất

Khung gầm ván trượt có thể điều chỉnh để mang đến cảm giác lái và khả năng xử lý khác biệt. Điều này làm tăng sự linh hoạt cho các nhà sản xuất khi sử dụng cùng một khung gầm cho các mẫu xe khác nhau. Ví dụ như Honda Prologue và Chevrolet Blazer hiện đang dùng chung khung gầm cũng như pin. Tuy nhiên, 2 mẫu xe sẽ được điều chỉnh cho phù hợp với thông số và đặc trưng của từng hãng.