Phạm vi di chuyển của ô tô điện được đo bằng cách nào?

Phạm vi di chuyển là một trong những điều người ta thường nhắc đến nhiều nhất mỗi khi nói về ô tô điện. Mỗi khi ra mắt ô tô điện mới, các nhà sản xuất thường sẽ đưa ra phạm vi di chuyển chính thức của xe dựa trên các chu trình tiêu chuẩn. Thế nhưng, làm thế nào để các nhà sản xuất có thể đo được phạm vi di chuyển của ô tô điện?

Với ô tô dùng động cơ đốt trong, các nhà sản xuất buộc phải công bố lượng nhiên liệu tiêu thụ và khí CO2 phát thải của xe. Trong khi đó, với ô tô điện, các nhà sản xuất lại phải công bố phạm vi di chuyển của xe. Để đo được phạm vi di chuyển của ô tô điện, các nhà sản xuất sẽ dựa vào 1 trong 3 tiêu chuẩn thử nghiệm là NEDC (New European Driving Cycle), WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicles Test Procedure) và EPA (Environmental Protection Agency).

NEDC và WLTP là tiêu chuẩn của châu Âu còn EPA dành cho Mỹ. Sự khác biệt chủ yếu giữa NEDC và WLTP so với EPA chính là việc người châu Âu tập trung vào đường nội thành hơn cao tốc khi tiến hành thử nghiệm. Theo đó, chu trình thử nghiệm NEDC và WLTP chủ yếu diễn ra trên đường nội thành và ngoại thành. Đây vốn là điều kiện vận hành mà người châu Âu thường gặp nhất. Trong khi đó, EPA lại nhấn mạnh vào việc vận hành trên cao tốc vì người Mỹ dành nhiều người gian để đi xuyên các bang hơn, dù là đi làm hay đi du lịch.

Chu trình thử nghiệm NEDC

So với WLTP, chu trình thử nghiệm NEDC ra đời sớm hơn, từ thập niên '80 và được cải tiến gần nhất là vào năm 1997. Vì ra đời từ lâu và có phần lỗi thời nên chu trình NEDC không được các hãng xe sử dụng nhiều. Phương thức thử nghiệm của NEDC dựa trên điều kiện lý tưởng trong phòng thí nghiệm thay vì các tình huống vận hành thực tế. Kết quả từ chu trình thử nghiệm NEDC thường cao hơn 25 - 30% so với phạm vi di chuyển thực tế của ô tô điện. Do đó, NEDC bị coi là chu trình thử nghiệm ít chính xác nhất trong 3 loại.

Chu trình thử nghiệm WLTP

WLTP mới được giới thiệu vào năm 2017 để thay thế NEDC. Chu trình này được ra đời chủ yếu là để các nhà sản xuất đưa ra phạm vi di chuyển sát nhất với con số mà người dùng đạt được trong thực tế. Thế nên WLTP dùng tốc độ cao hơn, có thể lên đến 135 km/h trong quá trình thử nghiệm. Ngoài ra, chu trình WLTP còn tính đến cả những yếu tố như trọng lượng thật của xe.

WLTP là một bộ chu trình thử nghiệm được dùng để công nhận các mẫu xe. WLTP bao gồm cả chu trình thử xe trong điều kiện phòng thí nghiệm (WLTC) và chu trình lái thử xe trong điều kiện vận hành thực tế (Real Driving Emission hay RDE).

Với chu trình WLTP, ô tô điện sẽ được thử nghiệm trong điều kiện vận hành thực tế

Với chu trình WLTC, xe sẽ được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm trong thời gian 30 phút. Trong thời gian đó, xe sẽ được chạy trên trục lăn với tổng quãng đường 23 km và ở vận tốc trung bình 47 km/h. Chu trình này bao gồm 4 giai đoạn với cường độ từ thấp nhất đến cao nhất. Ở cường độ cao nhất, xe sẽ chạy với vận tốc trên 130 km/h. Nhiệt độ trong phòng thí nghiệm sẽ được giữ ở mức 14 độ C.

Ngoài ra, chu trình này còn tính đến cả lúc xe đứng yên. Do đó, xe tham gia thử nghiệm sẽ đứng yên trong thời gian hơn 3 phút, tương đương 13% tổng thời gian của chu trình. Khi thử nghiệm, xe sẽ không bật điều hòa.

WLTC là chu trình trong phòng thí nghiệm nhưng vẫn phải đảm bảo đưa ra được những con số có thể so sánh. Nhờ đó, khách hàng có thể so sánh phạm vi di chuyển của những mẫu xe cùng thương hiệu hoặc khác nhà sản xuất. Mẫu xe nào có phạm di chuyển theo chu trình WLTP cao hơn thì nhiều khả năng là cũng có thể chạy được xa hơn ngoài thực tế.

Trong khi đó, RDE là chu trình được thực hiện trên đường phố thật. Những chiếc xe sẽ được lắp thiết bị đặc biệt để đo các thông số và không phải tuân theo những quy định khắt khe như chu trình WLTC. Thời gian chạy thực tế có thể kéo dài từ 90 - 120 phút. Cung đường đi cũng được chia thành nhiều loại như nội thành, ngoại thành hay cao tốc. Khi chạy trên cao tốc, xe không được vượt quá tốc độ 145 km/h. Trong quá trình thử nghiệm, xe sẽ được bật điều hòa. Con số thu được từ chu trình RDE không được gấp quá 1,5 lần so với kết quả trong phòng thí nghiệm.

Kết quả từ chu trình thử nghiệm WLTP thường chỉ chênh 10% so với phạm vi di chuyển thực tế của ô tô điện. Đó là lý do vì sao WLTP được các hãng xe tin dùng hơn.

Chu trình thử nghiệm EPA

Ở Mỹ, chu trình thử nghiệm EPA được coi là khắt khe hơn NEDC và WLTP. Vì thế, EPA cho con số gần với kết quả thực tế nhất với người Mỹ.

Với ô tô điện, EPA thường sử dụng thử nghiệm đa chu trình. Đầu tiên là sạc đầy pin và đỗ xe qua đêm. Ngày hôm sau, EPA sẽ đưa ô tô điện lên máy đo lực kế (dynamometer), thử nghiệm các chu trình vận hành trong nội thành, trên cao tốc và ở trạng thái dừng cho đến khi xe hết pin. Sau đó, EPA tiếp tục sạc đầy pin cho xe bằng bộ sạc chậm AC chứ không phải sạc nhanh DC. Lượng điện dùng để sạc đầy pin sẽ chia cho quãng đường mà xe đã chạy để tính MPGe tổng. Cuối cùng, MPGe tổng được nhân với 0,7 để tính cả những yếu tố khi vận hành thực tế như sức gió, địa hình hay sử dụng điều hòa.

EPA là chu trình thử nghiệm dùng ở Mỹ

MPGe về cơ bản là đơn vị đo quãng đường mà một chiếc ô tô điện có thể đi được với lượng điện năng tiêu thụ 33,7 kWh. Nếu có thể đi được 100 dặm với điện năng tiêu thụ 33,7 kWh (tương đương 3,78 lít nhiên liệu) thì chiếc ô tô điện đó sẽ có chỉ số là 100 MPGe.

Những yếu tố ảnh hưởng đến phạm vi di chuyển thực tế của ô tô điện

Tất nhiên, phạm vi di chuyển do nhà sản xuất đưa ra theo các chu trình vẫn có thể khác với con số thực tế. Nguyên nhân là bởi có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phạm vi di chuyển thực tế của ô tô điện. Những yếu tố này có thể được chia thành 4 nhóm. Thứ nhất là các yếu tố vật lý của xe như tính khí động lực học, trọng lượng hay lực cản lăn. Thứ hai là điều kiện ngoại cảnh như thời tiết hoặc nhiệt độ ngoài trời. Thứ ba là cách lái của người điều khiển. Thứ 4 chính là điều kiện đường sá. Do đó, một chiếc xe chạy mượt mà, không tăng tốc gấp trong điều kiện thời tiết ấm áp, ít gió và trên đường đẹp sẽ có phạm vi di chuyển cao hơn.

Trong những yếu tố trên, nhiệt độ ngoài trời ảnh hưởng tương đối lớn đến phạm vi di chuyển của ô tô điện. So với xe dùng động cơ đốt trong, phạm vi di chuyển và điện năng tiêu thụ của ô tô điện bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi nhiệt độ bên ngoài. Nhiệt độ ngoài trời ảnh hưởng đến cả hiệu suất pin cũng như nhu cầu sưởi ấm hoặc làm mát nội thất. Trong khi đó, việc sưởi ấm hay làm mát nội thất lại không được tính đến trong chu trình thử nghiệm.

Nhiệt độ hoạt động lý tưởng của pin ô tô điện thường dao động từ 10 - 35 độ C. Ở nhiệt độ cao hơn, hệ thống làm mát pin sẽ được kích hoạt bằng điều hòa điện áp cao, đồng nghĩa với việc ngốn nhiều điện hơn. Ở nhiệt độ thấp, quá trình hóa học trong pin lithium-ion sẽ diễn ra chậm hơn, làm giảm khả năng sạc và xả của pin. Ở nhiệt độ dưới 0 độ C, pin cần phải được sưởi ấm bằng hệ thống sưởi điện áp cao. Vì vậy, mùa xuân và mùa thu là lý tưởng nhất cho ô tô điện khi cả pin lẫn nội thất đều không cần phải làm mát hay sưởi ấm.

Nhiệt độ ngoài trời ảnh hưởng lớn đến phạm vi di chuyển của ô tô điện

Theo nghiên cứu của Hiệp hội Ô tô Mỹ (AAA), trong thời tiết âm 6 độ, khi người dùng bật sưởi nội thất, phạm vi di chuyển của xe điện sẽ giảm 40%. Trong khi đó, dùng điều hòa trong thời tiết 35 độ, quãng đường xe điện đi được sẽ giảm 17%.

Ngoài nhiệt độ, cách lái của người điều khiển cũng ảnh hưởng đến phạm vi di chuyển của ô tô điện. Phanh gấp, tăng tốc nhanh sẽ làm tăng nhiệt độ của pin đến mức pin cần được làm mát, ngay cả khi nhiệt độ ngoài trời ở mức thấp. Việc chạy ở tốc độ cao cũng khiến pin nhanh cạn hơn, ảnh hưởng tiêu cực đến ô tô điện.