Kiến thức ô tô

Xe điện hoạt động ra sao?

Không giống xe chạy xăng hoặc diesel, vốn sử dụng động cơ đốt trong truyền thống, xe điện được cung cấp năng lượng bởi một bộ pin có thể sạc, giúp môtơ hoạt động làm quay các bánh xe. Theo một cách nôm na, thứ chúng cần là điện thay vì nhiên liệu hóa thạch.

Xe điện cơ bản sẽ có bộ pin đặt dưới sàn, cung cấp năng lượng cho động cơ đặt phía trước hoặc sau. Ảnh: AFDC

Chủ sở hữu xe điện có thể sạc pin thông qua một đầu sạc gắn tường thông thường, thứ tương tự mà chúng ta vẫn dùng cho các thiết bị điện gia dụng khác, hoặc sử dụng bộ sạc chuyên dụng. Chỉ cần cắm chúng vào cổng sạc gắn sẵn trên xe và quá trình sạc sẽ bắt đầu.

Những chiếc xe thuần điện không có ống xả, bởi chúng hoàn toàn không phát sinh khí thải. Theo cách nào đó, chúng được xem như thân thiện hơn với môi trường so với các loại xe khác, và bởi vậy được nhiều tài xế có ý thức bảo vệ môi trường lựa chọn. Xe điện cũng yên tĩnh hơn hẳn xe dùng động cơ đốt trong. Chúng gần như chỉ tạo ra tiếng ồn đáng kể khi vận hành ở tốc độ cao do tác động từ gió và tiếng lốp. Kể cả như vậy, xe điện vẫn yên tĩnh vượt trội.

Tương tự xe thường, chúng cũng có hệ thống làm mát bằng chất lỏng. Bên trong các bộ pin là các ion lithium, vốn rất dễ tăng nhiệt trong quá trình sử dụng, bởi vậy xe điện cũng cần được kiểm soát nhiệt độ để đảm bảo vận hành an toàn. Điều này cũng áp dụng cho các thiết bị điện tử và bộ phận quan trọng khác trên xe. Một cảm biến cũng được trang bị giúp đảm bảo năng lượng được tạo ra và tiêu thụ bởi chiếc xe ở trạng thái ổn định, tránh hiện tượng bộ pin quá tải.

Lịch sử xe điện

Hầu hết mọi người cho rằng xe điện là phát kiến gần đây, nhưng điều này không hoàn toàn chính xác. Vào những năm 1830, nhà sáng chế người Scotland là Robert Anderson đã tạo ra một cỗ xe được cung cấp năng lượng bởi những tế bào pin không có khả năng sạc lại, đánh dấu mầm mống sơ khai cho loại phương tiện này. Đến cuối thế kỷ 19, nhà cải cách người Mỹ William Morrison lắp ráp chiếc ôtô điện hoạt động đầu tiên. Những năm sau đó chứng kiến sự trỗi dậy của xe điện trên toàn nước Mỹ, cho tới năm 1900, hơn 25% các phương tiện mới được sản xuất nơi đây là xe điện.

Chiếc xe điện của William Morrison. Ảnh tư liệu không xác định nguồn

Và rồi Model T của Henry Ford xuất hiện năm 1908 sử dụng động cơ chạy xăng, nó nhanh chóng trở nên phổ biến toàn nước Mỹ. Khách hàng khi đó bị thu hút bởi khả năng di chuyển xa vượt trội của mẫu xe và sự phổ biến của xăng, dầu. Một vài khách hàng bắt đầu từ bỏ xe điện bởi công suất hạn chế của chúng. Và câu chuyện sau đó thì đã rõ, trong suốt thế kỷ 20, xe hơi động cơ đốt trong là phương tiện phổ biến nhất thế giới.

Trở về cuộc khủng hoảng dầu mỏ những năm 1970, khi sự tăng giá của các nhiên liệu hóa thạch đang lan nhanh trở thành vấn đề nhức nhối. Các cuộc thảo luận về lợi ích mà xe điện mang lại bắt đầu được khởi động lại. Hai thập kỷ sau đó, nhiều nhà sản xuất lớn bắt đầu tung ra những mẫu ôtô điện đầu tiên của họ. Loại xe điện đầu tiên được sản xuất với số lượng lớn chính là xe hybrid. Toyota Prius, được cung cấp năng lượng bởi động cơ điện, nhưng sẽ chuyển sang sử dụng động cơ xăng sau một thời điểm nhất định nào đó, được giới thiệu lần đầu năm 1997.

Kể từ đó, Chính phủ các nước khắp thế giới đã đề ra nhiều giải pháp để thử nghiệm và quảng bá lợi ích của xe điện. Các thương hiệu như Tesla, Smart, Renault và Nissan tiến hành sản xuất đa dạng chủng loại từ xe thể thao đến các loại xe cỡ nhỏ cung ứng ra thị trường, các công ty khác sau đó cũng tung ra một loạt sản phẩm thuần điện hoặc hybrid của họ.

Thế nào là một chiếc xe hybrid?

Các loại xe hybrid sử dụng nhiều hơn một nguồn cung cấp năng lượng. Một chiếc hybrid lai xăng điện hoạt động dựa trên một động cơ điện và một động cơ xăng truyền thống, trong khi loại lai diesel điện là sự kết hợp của động cơ điện và động cơ diesel. Về chủng loại, người ta phân làm hai loại xe hybrid – hybrid thông thường và plug-in hybrid (PHEV).

Hybrid thông thường sử dụng động cơ điện trực tiếp khi ở tốc độ thấp. Khi tài xế tăng tốc nhanh hơn, cả động cơ điện và động cơ đốt trong sẽ cùng hoạt động để tạo ra công suất tối ưu.

Trong khi đó, những chiếc PHEV có thể được kết nối trực tiếp tới tới nguồn điện lưới thông thường qua thiết bị sạc để sạc pin, nhưng chính khối pin cũng có thể được sạc trong quá trình xe di chuyển thông qua một nguồn điện được tạo ra từ động cơ đốt trong. Chính vì vậy, dù chúng có cùng kiểu động cơ tương tự như xe hybrid thông thường nhưng lại có khả năng di chuyển xa hơn đáng kể với việc sử dụng năng lượng trong chế độ thuần điện.

So với các mẫu xe thuần điện, rõ ràng hybrid có mức giá dễ chịu hơn nhưng dù sao chúng vẫn phát thải khí độc hại ra môi trường, dẫu vậy, lượng CO2 tạo ra cũng đỡ hơn nhiều khi so với xe động cơ đốt trong. Điều đó đồng nghĩa việc nhiều người sẽ cho rằng xe điện là cơ hội để nhân loại di chuyển xanh hơn, sạch hơn. Nhưng liệu rằng chúng có thực sự thân thiện đến vậy?

Liệu xe điện có tốt cho môi trường?

Sự thừa nhận xe điện về cơ bản tốt cho môi trường là đúng. Loại phương tiện này giúp chúng ta bớt phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch. Tuy rằng bạn vẫn cần tới nguồn điện để sạc pin cho xe, mà điện thì nhìn chung vẫn có liên quan tới nhiên liệu hóa thạch trong hiện tại, nhưng dù sao xe điện vẫn thân thiện môi trường hơn nhiều vì chúng không phát thải.

Mặt khác, xe điện dễ dàng được tái chế hơn so với những người tiện nhiệm sử dụng động cơ xăng hoặc dầu. Một vài loại xe nhất định được sản xuất với những ống dẫn khí, các loại sợi và bảng điều khiển có thể tái sử dụng, giúp tăng cường tính cạnh tranh cho chúng dựa trên yếu tố bảo vệ môi trường.

Xe điện dù còn nhiều tranh cãi nhưng về cơ bản phát thải ít hơn xe nhiên liệu. Ảnh: Tesla

Nhưng ngược lại, xe điện vẫn tạo ra một vài bất lợi. Chúng sử dụng chính mạng điện lưới quốc gia để sạc pin, do vậy sẽ gián tiếp sinh ra một vài loại khí thải độc hại ra môi trường trong quá trình sạc. Điều này có nghĩa ô nhiễm không khí gia tăng, mặc dù tác động không lớn như những chiếc xe động cơ truyền thồng.

Pin sử dụng trong chúng là loại lithium ion, vốn có độ bền ngắn hơn và khả năng tái chế kém. Các nhà sản xuất như Toyota đang cố gắng để thay đổi điều này, tạo ra những loại pin nhẹ và nhỏ hơn nhưng phải tăng được dung lượng và quãng đường xe di chuyển.

Trong ngắn hạn, sự ảnh hưởng của xe điện đối với môi trường vẫn đỡ hơn nhiều so với xe động cơ đốt trong. Nhưng làm thế nào để xe điện có thể cạnh tranh về hiệu suất hoạt động từ các tác động môi trường xung quanh?

Tác động của môi trường lên sự vận hành của xe điện

Trong thời tiết nắng nóng

Pin trên xe điện không cung cấp quãng đường di chuyển giống với xe truyền thống, hiệu suất của chúng có thể bị ảnh hưởng bởi thời tiết khắc nghiệt. Nhiệt độ tăng lên có thể khiến pin quá tải, từ đó bị hao hụt lượng điện tích trữ, dẫn tới quãng đường bị rút ngắn.

Vậy sử dụng xe điện trong thời tiết nắng nóng như thế nào?

- Làm mát xe trong khi sạc pin, điều này giúp việc sạc pin được tối ưu.

- Hạ các cửa kính để không khí mát đi vào trong xe, miễn là đảm bảo an toàn.

- Tăng tốc và phanh từ từ. Duy trì dải tốc độ ổn định, điều này cũng giúp tăng tuổi thọ cho động cơ.

- Đặt xe dưới bóng mát bất cứ khi nào có thể để giảm tải tối đa cho hệ thống quản lý nhiệt tự động đối với pin.

Trong thời tiết lạnh

Nhiệt độ thấp ảnh hưởng lên tất cả các loại xe, từ xe động cơ đốt trong cho tới hybrid hay xe thuần điện. Đối với xe điện, pin có thể giảm hiệu suất vì nhiệt độ lạnh sẽ tác động trực tiếp lên môtơ điện. Còn ở xe động cơ đốt trong, khi nhiệt độ động cơ lạnh hơn, quãng đường di chuyển cũng ít đi.

Thời gian sạc vẫn là dấu hỏi lớn. Ảnh: Chargy

Các nghiên cứu ở Bắc Mỹ và Canada chỉ ra rằng, trung bình pin trên xe điện chỉ có thể giúp chúng di chuyển khoảng 80-100 km khi trời lạnh so với mức 130 trong điều kiện bình thường. Dù sao mức này cũng không tệ nếu người lái chỉ dùng chúng cho công việc hàng ngày di chuyển trong thành phố, đặc biệt với người có cách lái điềm đạm thì hoàn toàn không đến nỗi tệ.

Cách sử dụng xe khi thời tiết lạnh:

- Bật chế độ sưởi ấm khi xe đang sạc. Một vài mẫu xe có thể kích hoạt chức năng này thông qua ứng dụng trên điện thoại.

- Tăng tốc và rà phanh từ từ. Cũng giống như khi trời nóng, việc đạp thốc ga hay phanh gấp là hành động gây tổn hại cho pin nhanh chóng.

- Bật sưởi ghế. Nếu bạn sống ở những vũng lạnh lẽo, hãy chú ý xem xe có tùy chọn này không, cách này cũng giúp chiếc xe tiết kiệm năng lượng hơn so với việc sưởi ấm toàn bộ cabin xe.

- Mặc nhiều quần áo. Cách cũ nhưng vẫn hiệu quả. Nhiều lớp quần áo, đội mũ, quàng khăng, đi găng tay là cách tốt nhất để năng lượng pin không cần phải dành cho việc sưởi ấm bạn quá nhiều.

- Đỗ xe ở những nơi ấm áp hoặc gần nguồn nhiệt. Thực tế thì pin cũng sẽ được sạc nhanh hơn ở những nơi có nhiệt độ ấm hơn.

Cuối cùng, với một vài sự chăm sóc và tìm hiểu, xe điện sẽ đưa bạn đi đến nơi về đến chốn như sự ổn định vốn có của những chiếc xe chạy bằng nhiên liệu chất lỏng.

Bảo dưỡng xe

Bảo dưỡng một chiếc xe điện hoàn toàn khác so với một chiếc xe thông thường. Bạn không cần bận tâm tới loại chất lỏng hay hệ thống thải lỏng nào cả, vì xe điện không vận hành dựa vào trợ lực lái thủy lực. Thêm nữa, nó cũng không cần tới các thiết bị bơm hút nhiên liệu vì hoàn toàn không chạy bằng nhiên liệu hóa thạch.

Bên trong xe điện, các bộ phận chuyển động cũng ít hơn những chiếc xe truyền thống chạy xăng hay dầu, do vậy về mặt lý thuyết, phụ tùng cũng ít bị hư hỏng hơn. Hệ thống phanh cũng không đòi hỏi phải duy tu thường xuyên nhờ vào công nghệ phanh thu hồi năng lượng, chúng sẽ được nạp ngược lại hệ thống pin để sử dụng về sau. Một thông tin tốt đẹp nữa dành cho tài xế, đó là chu kỳ bảo dưỡng thường lâu gấp đôi so với xe thông thường, giúp tiết kiệm chi phí.

Chỉ có một bộ phận yêu cầu sự chăm sóc nhiều hơn, chính là pin. Pin chỉ có tuổi thọ giới hạn. Nhiều nhà sản xuất đưa ra các gói bảo hành pin trong trường hợp cháy nổ hoặc giảm tuổi thọ quá nhanh.

Tương lai của xe điện

Có thể sạc nhanh ngay cả với nguồn điện dân dụng là điều lý tưởng mà xe điện hướng tới. Ảnh: Counter Steer

Khi giá xe điện giảm xuống và quãng đường di chuyển tăng lên, chúng sẽ trở nên phổ biến. Chính phủ nhiều nước đã ban hành lộ trình cấm tất cả các xe động cơ đốt trong vào những năm tiêu biểu như 2030, 2035, 2040, thúc đẩy người dân thay thế bằng xe điện. Nhưng sự chuyển đổi này thậm chí còn có thể diễn ra sớm hơn vì các gói hỗ trợ tài chính dành cho xe điện và giá của chúng đang giảm nhanh chóng.

Các hãng xe như BMW, Volkswagen, Ford và Volvo đã cam kết trở thành những nhà sản xuất xanh hơn trong các năm tới, bằng việc sản xuất nhiều xe hybrid hơn, hoặc đầu tư hàng tỷ USD cho các dây chuyền sản xuất xe thuần điện. Chúng được phát triển để đạt hiệu suất tốt hơn, tăng tốc nhanh chóng, cải thiện cảm giác lái, những mẫu xe như vậy sẽ xuất hiện nhiều hơn trên thị trường.

Các loại pin mới sẽ lưu trữ được nhiều điện năng hơn, cho phép quãng đường di chuyển của xe tăng lên nhờ vào các khoản đầu tư trên toàn thế giới. Khi giá pin rẻ đi, đồng nghĩa giá xe cũng giảm theo. Và khi những chiếc xe điện ngày càng nhẹ hơn, trong tương lai chúng hoàn toàn nhanh hơn những chiếc xe động cơ đốt trong là điều hiển nhiên.

Cùng với những bước tiến của công nghệ tự lái được hậu thuẫn bởi các công ty như Tesla và Google, các chuyên gia nhận định những chiếc xe điện sẽ khiến đường phố khá khác lạ trong 15 năm tới.

Nguồn: Thái Hoàng (theo Motors UK), "vnexpress.net," 21 03 2021. [Online]. [Accessed 14 05 2022].