Băng giá, sa mạc và đường thử khắc nghiệt: Cách các hãng phát triển xe mới

Các hãng xe lâu đời dành rất nhiều thời gian và công sức trong quá trình thử nghiệm, phát triển một mẫu xe hoàn toàn mới nhằm đảm bảo chất lượng

Công việc phát triển một mẫu xe hoàn toàn mới từng là quá trình được tính bằng nhiều năm thay vì chỉ vài tháng. Trước đây, các hãng xe lớn có thể mất tới cả thập kỷ để đưa một sản phẩm từ giai đoạn ý tưởng đến khi thương mại hóa, và trong suốt thời gian đó, nguyên mẫu sẽ phải trải qua hàng loạt bài thử độ bền, khí hậu cũng như an toàn tại nhiều khu vực khác nhau trên thế giới. Trong khi chu kỳ phát triển ngày nay đã rút ngắn nhờ các công cụ kỹ thuật số và áp lực cạnh tranh, quá trình thẩm định toàn diện vẫn là yếu tố tạo nên cách biệt giữa những nhà sản xuất giàu kinh nghiệm và những doanh nghiệp có cách tiếp cận ít khắt khe hơn.

Trong quá khứ, chương trình thẩm định thường bao gồm việc phơi xe trong điều kiện môi trường khắc nghiệt suốt thời gian dài. Các thương hiệu cao cấp như BMW từng để xe tiền sản xuất dưới khí hậu nóng và khô trong nhiều năm nhằm đánh giá độ bền lớp sơn, khả năng chống tia UV và mức độ xuống cấp của vật liệu nội thất. Song song với đó là các bài thử độ bền trên đường xấu, nơi xe liên tục được vận hành trên địa hình khắc nghiệt cho đến khi một chi tiết cơ khí hỏng hóc, từ đó kỹ sư xác định điểm yếu và cải tiến trước khi đưa ra thị trường.

Ngày nay, trong khi nhiều hãng vẫn duy trì mức đầu tư lớn cho khâu thẩm định, một số khác lại ưu tiên rút ngắn thời gian phát triển. Sự khác biệt trong cách tiếp cận và chất lượng cuối cùng thường chỉ bộc lộ rõ sau nhiều năm sử dụng, thông qua độ bền và độ tin cậy thực tế của sản phẩm. Sau đây, chúng ta sẽ cùng khám phá một số phương pháp nổi bật trong quá trình phát triển xe mới, và phần nào hiểu được tại sao lại có những mẫu xe ưu việt đến thế.

Thử nghiệm khí hậu khắc nghiệt

Thử nghiệm thời tiết lạnh – Arjeplog, Thụy Điển

Stellantis, tương tự nhiều nhà sản xuất toàn cầu khác, thường tiến hành thử nghiệm mùa đông tại Arjeplog, miền bắc Thụy Điển. Khu vực này được ngành ô tô sử dụng rộng rãi nhờ điều kiện mùa đông ổn định dưới 0°C, với nhiệt độ thường xuyên xuống dưới -30°C và đôi khi tiệm cận -40°C. Nhiều hãng xe duy trì cơ sở tại đây, tận dụng các hồ nước đóng băng và đường thử phủ tuyết để kiểm tra khả năng khởi động lạnh, hiệu chỉnh hệ thống kiểm soát lực kéo, cân chỉnh ABS, hiệu suất pin và hệ thống quản lý nhiệt.

Những môi trường tự nhiên nhưng được kiểm soát này cho phép kỹ sư đánh giá hành vi vận hành của xe trong điều kiện độ bám thấp, điều vốn rất khó tái tạo hoàn toàn trong phòng thí nghiệm.

Thử nghiệm thời tiết nóng – Upington, Nam Phi

Ở thái cực còn lại của thang nhiệt độ, các nhà sản xuất như BMW, Mini, Rolls-Royce, các thương hiệu thuộc Volkswagen Group cùng nhiều hãng khác sử dụng cơ sở thử nghiệm gần Upington, Nam Phi. Nằm sát sa mạc Kalahari, khu vực này ghi nhận nhiệt độ môi trường thường xuyên vượt 40°C vào mùa hè, đi kèm độ ẩm thấp và nhiều bụi.

Các chương trình thử nghiệm trong điều kiện nhiệt độ cao này thường đánh giá khả năng làm việc của hệ thống làm mát khi xe vận hành tải nặng kéo dài, đặc biệt là khi chạy tốc độ cao trong môi trường nóng cực đoan. Kỹ sư cũng kiểm tra hiệu quả và độ ổn định của hệ thống điều hòa không khí, nhất là trong việc duy trì sự thoải mái trong cabin dưới bức xạ mặt trời mạnh. Bên cạnh đó, xe được đánh giá về khả năng chống bụi xâm nhập và hiệu quả lọc gió trong khoang hành khách, nhằm đảm bảo các hạt bụi mịn sa mạc không ảnh hưởng đến linh kiện nội thất hoặc sự thoải mái của người sử dụng. Độ bền lâu dài của lớp sơn ngoại thất và vật liệu nội thất dưới tác động liên tục của tia cực tím cũng được theo dõi chặt chẽ, cùng với độ ổn định ở tốc độ cao và độ bền cơ học tổng thể khi vận hành trong nhiệt độ môi trường cao.

Tuyến đường R360 kéo dài qua khu vực sa mạc thưa dân cư hướng về biên giới Botswana thường được sử dụng cho các bài thử độ bền và ổn định ở tốc độ cao. Mặc dù đường công cộng vẫn phải tuân thủ quy định giao thông quốc gia, nhưng các hãng có thể tiến hành thử nghiệm có kiểm soát và được cơ quan chức năng cho phép theo đúng khung pháp lý địa phương.

Lái cho đến khi hỏng

Danh tiếng về độ bền của Toyota, đặc biệt với mẫu bán tải Hilux, gắn liền với các chương trình thẩm định nghiêm ngặt. Tại Châu Phi, nơi xe bán tải được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp, khai khoáng và vận tải thương mại, độ bền là yếu tố then chốt trong quyết định mua xe.

Chi nhánh Toyota Nam Phi vận hành một trung tâm thử nghiệm gần Eston, tỉnh KwaZulu-Natal. Các mẫu xe hướng đến thị trường có điều kiện vận hành khắc nghiệt sẽ trải qua chu trình thử độ bền trên đường sỏi, bao gồm vận hành liên tục trên mặt đường gồ ghề, ổ gà, bùn lầy, lội nước và địa hình đá sỏi. Quá trình thử nghiệm thường kéo dài, với đội ngũ tài xế thay phiên nhau vận hành và nhóm kỹ sư thu thập dữ liệu về hiệu suất cũng như các điểm hỏng hóc.

Triết lý của nhà sản xuất xe Nhật Bản là rất rõ ràng: linh kiện được thử cho đến khi xác định được ngưỡng hỏng, sau đó được cải tiến và tái thẩm định. Tuy mô phỏng máy tính hiện đại đã rút ngắn thời gian phát triển, nhưng thử nghiệm thực tế trong điều kiện khắc nghiệt vẫn đóng vai trò thiết yếu với những thị trường có môi trường vận hành đặc thù.

Các đối thủ giá rẻ hơn có thể cắt giảm chu kỳ thẩm định để rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường. Trong khi điều này giúp giảm chi phí phát triển ban đầu, kết quả về độ tin cậy dài hạn có thể khác biệt đáng kể, đặc biệt trong môi trường sử dụng khắc nghiệt.

Mô phỏng kỹ thuật số và sự trỗi dậy của AI

Trong thế kỷ 21, các công cụ kỹ thuật số đã thay đổi sâu sắc hoạt động nghiên cứu và phát triển trong ngành ô tô. Kỹ thuật mô phỏng bằng máy tính hiện cho phép thực hiện thử nghiệm va chạm ảo, mô phỏng độ bền, tối ưu khí động học, phân tích nhiệt và kết cấu, cũng như thẩm định phần mềm cho các hệ thống điện tử. Mô phỏng không thay thế hoàn toàn thử nghiệm thực tế, nhưng giúp giảm đáng kể số lượng nguyên mẫu vật lý cần thiết.

Công nghệ trí tuệ nhân tạo AI cũng ngày càng được tích hợp vào hệ thống xe, bao gồm các tính năng hỗ trợ lái nâng cao, bảo trì dự đoán và công nghệ tự lái. Các tổ chức nghiên cứu thị trường dự báo lĩnh vực AI trong ô tô toàn cầu sẽ tăng trưởng mạnh đến năm 2030, khi hàm lượng phần mềm trên mỗi chiếc xe tiếp tục gia tăng.

Khi xe ngày càng trở thành sản phẩm định nghĩa bởi phần mềm, quy trình thẩm định cũng thay đổi theo. Hoạt động thử nghiệm hiện bao gồm kiểm tra an ninh mạng, xác minh cập nhật phần mềm qua mạng, hiệu chỉnh cảm biến và đánh giá thuật toán an toàn dự phòng, những lĩnh vực không thể chỉ dựa vào bài thử cơ học truyền thống.

Phát triển xe hiệu suất cao tại Nürburgring

Nürburgring Nordschleife tại Đức được xem là một trong những đường đua khắc nghiệt nhất thế giới. Với chiều dài hơn 20 km cùng nhiều thay đổi cao độ đáng kể, nơi đây trở thành chuẩn mực phát triển cho các nhà sản xuất xe hiệu suất cao như Porsche, BMW, Mercedes-AMG và bộ phận N của Hyundai.

Hyundai thậm chí đã thành lập trung tâm kỹ thuật Châu Âu gần Nürburgring nhằm phục vụ công tác tinh chỉnh khung gầm và thẩm định xe hiệu suất cao. Toyota cũng sử dụng đường đua này để so sánh và đánh giá hiệu suất sản phẩm của mình với các đối thủ.

Năm 2019, Toyota từng công bố kế hoạch xây dựng đường thử chuyên dụng tại Trung tâm Kỹ thuật Shimoyama ở Nhật Bản, với các đoạn cua và thay đổi cao độ phức tạp lấy cảm hứng một phần từ các đường đua Châu Âu. Cơ sở này phục vụ quá trình phát triển tại bản địa, sau đó xe vẫn có thể được đưa sang Nürburgring để thu thập dữ liệu so sánh và tinh chỉnh chi tiết khi cần.

Tiến bộ trong thử nghiệm hiện đại và an toàn

Video tư liệu thử nghiệm va chạm xe ô tô với các tình nguyện viên thay vì hình nhân

Trước sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ, thời kỳ mà các hãng như BMW để xe mới phơi nắng suốt nhiều năm để đo lường mức độ xuống cấp của lớp sơn và vật liệu nội thất đang dần khép lại. Các buồng thí nghiệm thời tiết kiểu mới hiện cho phép mô phỏng nhiều năm tiếp xúc với tia UV, độ ẩm và chu kỳ nhiệt độ trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát, giúp giảm đáng kể nhu cầu phơi xe ngoài trời suốt nhiều năm.

Ngay đến phương diện thử nghiệm va chạm cũng đã tiến bộ đáng kể khi các hình nhân thử nghiệm va chạm hiện đại được trang bị cảm biến phức tạp để đo lực tác động tại nhiều vùng cơ thể. Trong những thập niên trước, ngành ô tô từng có giai đoạn thử nghiệm giới hạn với tình nguyện viên ở tốc độ thấp, nhưng các tiêu chuẩn an toàn hiện đại hoàn toàn dựa trên hệ thống hình nhân tiên tiến và mô hình cơ thể người kỹ thuật số ngày càng tinh vi.