"Tất tần tật" những yếu tố hút cạn pin của ô tô điện

Có thể nói, ô tô điện đang thay đổi đáng kể cách chúng ta sử dụng xe hơi hàng ngày. Thay vì chú ý xem xe còn nhiên liệu hay không, chúng ta sẽ cần quan tâm đến dung lượng pin. Với người dùng ô tô điện, dung lượng pin là một trong những điều quan trọng nhất vì nó tác động trực tiếp đến quãng đường mà bạn có thể đi trước khi cần sạc.

Trên thực tế, có khá nhiều yếu tố tác động đến dung lượng pin của một chiếc ô tô điện, ví dụ như bật điều hòa, sưởi ghế hay hệ thống thông tin giải trí. Để biết những yếu tố hút cạn pin của ô tô điện, hãy cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Hệ thống sưởi và làm mát

Ngoài mô-tơ, hệ thống sưởi/làm mát pin và nội thất chính là thứ khiến ô tô điện nhanh hết pin nhất. Bà Ashley Fly, giảng viên Khoa ô tô điện tại trường Đại học Loughborough của Anh quốc, cho biết: "Lượng điện năng mà hệ thống này tiêu thụ phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ và ánh sáng mặt trời. Lượng điện năng mà hệ thống sưởi và làm mát tiêu thụ có thể dao động từ vài trăm W khi nhiệt độ ngoài trời ở mức gần như lý tưởng; 1-2 kW khi trời rất lạnh hoặc nóng; hoặc thậm chí trên 5 kW nếu xe khởi động lúc nhiệt độ xuống cực thấp và pin cần được làm nóng bằng máy sưởi điện."

Nhiệt độ pin vốn rất quan trọng. Nếu nhiệt độ pin ở mức thấp, hiệu suất hoạt động sẽ bị giới hạn bởi một số phản ứng hóa học nhất định. Ở nhiệt độ thấp, pin điện hóa được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô sẽ giảm khả năng chịu dòng điện cao, nạp điện hay giải phóng điện. Nếu tiếp xúc với nhiệt độ thấp, hiện tượng mạ lithium có thể xảy ra. Đây là hiện tượng tương tự với ăn mòn, khiến pin bị lão hóa và xuống cấp.

Bà Fly cho biết, cách tốt nhất là khi xe đang cắm sạc thì bật chế độ sưởi trước. Bằng cách đó, bạn có thể dùng điện lưới để sưởi cả pin lẫn nội thất bên trong xe thay vì lấy điện năng từ pin. "Tăng nhiệt độ cụm pin của Tesla Model 3 Long Range từ 0 độ C lên 20 độ C mà không có bơm nhiệt sẽ mất khoảng 2,4 số điện, tương đương 3,4% điện năng khả dụng của cụm pin," bà Fly nói.

Các hệ thống thứ cấp của xe

Các hệ thống thứ cấp của ô tô như sưởi nội thất, đèn, hệ thống hỗ trợ người lái, hệ thống âm thanh,... cũng ảnh hưởng không nhỏ đến dung lượng pin, cụ thể như sau.

Hệ thống sưởi và làm mát nội thất

Theo ông Matthias Tonn, kỹ sư trưởng của dự án phát triển Ford Mustang Mach-E, thứ ngốn năng lượng nhiều thứ 2 của ô tô điện chính là hệ thống sưởi nội thất và pin. Nếu so sánh ô tô điện với xe động cơ đốt trong, chúng ta sẽ càng thấy rõ điều này.

Bà Clemént Heinen, người đứng đầu đội ngũ phát triển xe của thương hiệu Polestar thuộc hãng Volvo, cho biết xe động cơ đốt trong dùng lượng nhiệt thải do động cơ tạo ra để sưởi nội thất. Trong khi đó, ô tô điện chỉ có mô-tơ điện và pin. Do đó, sự ảnh hưởng của những yếu tố như hệ thống điều hòa với ô tô điện trở nên rất rõ ràng.

Theo tính toán của ông Pete Bishop, trưởng phòng công nghệ tại Silver Power Systems - một công ty thiết kế hệ thống điện chuyên về phân tích ô tô điện, hệ thống sưởi/làm mát ngốn từ 3 - 4 kW điện. Khi người lái dùng hệ thống này, phạm vi di chuyển của ô tô điện sẽ giảm từ 8,3 - 11,1 km cho mỗi giờ sử dụng.

Thú vị hơn, sưởi ghế lại là cách tiết kiệm điện nhất để giữ ấm cho người ngồi trên xe. Tính năng này tiêu thụ khoảng 50 Watt/giờ (Wh) nên chỉ khiến phạm vi hoạt động của xe giảm 560 m trong mỗi giờ sử dụng.

Hệ thống đèn

Những người sử dụng ô tô điện có lẽ sẽ rất mừng khi biết rằng hệ thống đèn tiêu thụ khá ít điện năng. Theo tính toán của ông Bishop, hệ thống đèn ngoại thất của ô tô điện tiêu thụ khoảng 48,8 Wh. Khi bật liên tục, hệ thống đèn ngoại thất chỉ khiến phạm vi di chuyển của xe giảm 270 m cho mỗi giờ sử dụng.

Hệ thống đèn ngoại thất của ô tô điện không tiêu tốn nhiều điện

Hệ thống thông tin giải trí và âm thanh

Trong vòng một thập kỷ qua, màn hình thông tin giải trí của ô tô đã tăng đáng kể về kích thước, thậm chí là phủ kín cả mặt táp-lô. Một số mẫu ô tô điện như Porsche Taycan có thể sở hữu đến 5 màn hình kỹ thuật số. Trong khi đó, Tesla Model S và Model X thế hệ mới nhất được trang bị cả hệ thống chơi game cấu hình cao, tương đương với máy PlayStation 5. Tất cả những trang bị này đều ảnh hưởng đến dung lượng của pin.

Màn hình bao phủ toàn bộ mặt táp-lô của ô tô điện hạng sang Mercedes-Benz EQS

Trong khi đó, hệ thống âm thanh thông thường của ô tô điện nếu bật to cũng chỉ tiêu thụ 100 Wh khiến phạm vi di chuyển giảm 0,5 km cho mỗi giờ sử dụng. Tuy nhiên, những hệ thống âm thanh có công suất lớn sẽ khiến xe nhanh hết pin hơn.

Cổng sạc USB và cần gạt nước

Cổng USB hiện đã trở nên rất phổ biến trên ô tô. Ngay cả những mẫu xe giá rẻ cũng phải có ít nhất 2 cổng sạc USB ở ghế trước. Xe cao cấp hơn sẽ có thêm 2 hoặc 3 cổng USB ở hàng ghế sau. Nói đến đây, nhiều người sẽ tưởng rằng không nên sạc các thiết bị như điện thoại hay iPad trên ô tô điện. Tuy nhiên, trên thực tế thì không cần thiết phải làm như vậy. Theo tính toán của công ty Silver Power Systems, cổng sạc USB thông thường chỉ khiến phạm vi di chuyển của ô tô điện giảm 9 m cho mỗi giờ sử dụng. Con số này tương đương với cần gạt mưa khi sử dụng khoảng 15 phút.

Phanh và hệ thống treo

Các hệ thống thứ cấp của ô tô điện không dừng lại ở những trang bị kể trên. Thay vào đó, hệ thống chống bó cứng phanh ABS, bầu trợ lực phanh, mô-tơ của hệ thống đánh lái trợ lực điện hay máy nén của hệ thống treo cũng dùng điện của pin nhưng khá ít. Tất cả những trang bị này cộng lại cũng chỉ tiêu thụ khoảng 100 Wh, tương đương quãng đường 0,5 km trong mỗi giờ sử dụng.

Hệ số lực cản không khí và tốc độ

"Ở tốc độ cao tốc, thứ gây tốn điện nhiều nhất chính là lực cản không khí", bà Fly khẳng định. "Với Tesla Model 3 có hệ số lực cản không khí 0,23 Cd và diện tích mặt trước 2,22 m2, xe cần 9,5 kW điện để vượt qua lực cản không khí."

Nếu xe chạy chậm hơn một chút thì sao? Bà Fly cho biết chỉ cài đặt tốc độ ở hệ thống kiểm soát hành trình thấp hơn 2 dặm/h (3,2 km/h) xuống còn 68 dặm/h (109 km/h), điện năng cần để vượt qua lực cản không khí sẽ giảm 800 W xuống 8,7 kW. Như vậy, tốc độ giảm 2,6% sẽ giúp xe tiết kiệm được 8,4% điện năng.

Hệ số lực cản không khí và tốc độ ảnh hưởng không nhỏ đến dung lượng pin của ô tô điện

Trọng lượng xe

Chở thêm người và thêm đồ có thể ảnh hưởng đến dung lượng pin của ô tô điện. Tuy nhiên, khác với xe động cơ đốt trong, ô tô điện lại có trợ thủ đắc lực là hệ thống phanh tái sinh năng lượng. Hệ thống này có thể giúp giảm bớt tình trạng thất thoát năng lượng khi ô tô điện chở nặng hơn.

Việc thêm người và thêm đồ sẽ khiến trọng lượng cũng như đà quay của xe tăng lên. Điều này kéo theo năng lượng phục hồi vào pin cũng tăng lên khi xe chạy trớn (coasting) và phanh.

Lốp

Lốp đóng vai trò quan trọng trong việc ô tô điện tiêu thụ nhiều hay ít điện năng. Ông Gunnlaugur Erlendsson, nhà sáng lập công ty lốp khởi nghiệp ENSO, nói: "Nếu bạn dùng sai lốp cho ô tô điện, phạm vi di chuyển của xe sẽ bị ảnh hưởng mạnh."

Ông Ian Coke, giám đốc kỹ thuật của hãng lốp Pirelli chi nhánh Bắc Mỹ, cũng có cùng ý kiến. Theo ông Coke, đối với ô tô điện, nếu bạn không dùng đúng loại lốp thì phạm vi di chuyển sẽ bị hao hụt rõ rệt và tiếng ồn cũng tăng lên.

Ô tô điện nên dùng loại lốp phù hợp để vừa bớt hao pin vừa bớt ồn

"Phát triển lốp chuyên dụng cho ô tô điện đòi hỏi nhà sản xuất phải cân nhắc nhiều yếu tố hơn so với lốp dành cho xe dùng động cơ đốt trong," ông Coke chia sẻ. "Ô tô điện nặng hơn, tăng tốc nước đầu nhanh, mạnh hơn và đòi hỏi lực cản lăn thấp hơn."

Lực cản lăn ở đây ám chỉ ma sát khi lốp xe xoay trên mặt đường và nó ảnh hưởng trực tiếp đến phạm vi di chuyển của ô tô điện sau khi sạc đầy pin. So với động cơ truyền thống, hệ truyền động của ô tô điện đơn giản hơn khi chỉ dùng mô-tơ điện để quay bánh xe. Cũng vì thế mà lực cản lăn đóng vai trò quan trọng đối với loại phương tiện này. Theo tính toán, lực cản lăn chiếm khoảng 16% lượng điện năng tiêu thụ của ô tô điện.

Khởi động tại chỗ

Nhiều người tưởng rằng khi khởi động ô tô điện nhưng chưa vào số D mà đứng yên một chỗ thì sẽ không tốn điện. Tuy nhiên, khi bạn khởi động, những trang bị như cảm biến góc nghiêng, màn hình trên mặt táp-lô, bộ điều khiển động cơ và các hệ thống an ninh đều tiêu thụ điện của pin. Ông Bishop ước tính lượng điện mà ô tô tiêu thụ khi khởi động tại chỗ là khoảng 260 Wh. Cũng may là con số này khá nhỏ và chỉ khiến phạm vi di chuyển của xe giảm 1,44 km mỗi giờ.