Đặc tính kỹ thuật của xe thuần điện

Minh họa truyền động mô-tơ điện và hộp giảm tốc 1 cấp, độc lập và trực tiếp tới bánh xe.

Xe ô-tô thuần điện, về hình dáng bên ngoài không khác nhiều so với xe chạy xăng, dầu truyền thống. Theo Tiến sĩ Nguyễn Hùng Mạnh, Giảng viên Khoa Cơ khí-Ô-tô và Xây dựng (Trường đại học Điện lực), sự khác biệt lớn nằm ở nguồn động lực và hệ thống truyền lực tới các bánh xe.

Ở xe ô-tô thuần điện, hệ truyền động từ mô-tơ điện tới các bánh xe được tối giản thay vì động cơ đốt trong và hộp số phức tạp. Phổ biến có hai kiểu: Mô-tơ điện kết hợp với hệ truyền lực cơ khí đơn giản (hộp số 1 cấp) hoặc truyền động trực tiếp đến bánh xe mà không có bất kỳ sự kết nối cơ khí nào.

Chính sự đơn giản này mang lại nhiều lợi ích. Xe điện hoạt động êm ái, gần như không gây tiếng ồn và quan trọng hơn là không xả khói, thải khí độc ra môi trường. Hệ thống truyền lực điện-cơ có hiệu suất chuyển đổi năng lượng (từ điện năng chuyển thành cơ năng) rất cao (có thể lên tới hơn 95%) giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

Xe điện cũng dễ dàng tích hợp công nghệ thông minh, từ các tiện ích kết nối cho đến tính năng hỗ trợ lái và hướng tới xe tự lái trong tương lai. So với xe chạy hoàn toàn bằng xăng, dầu truyền thống, công việc và chi phí liên quan bảo dưỡng định kỳ của ô-tô thuần điện giảm mạnh.

Tuy nhiên, với công nghệ hiện nay, pin vẫn là điểm hạn chế lớn của xe thuần điện: Quãng đường đi được sau mỗi lần sạc chưa dài, thời gian sạc còn lâu, tuổi thọ pin chưa cao, trong khi giá thành chế tạo cao, khiến giá bán xe thường cao hơn so với xe chạy xăng, dầu.

Bên cạnh đó, vì được điều khiển bởi rất nhiều hệ thống điện tử phức tạp, một mặt sẽ giúp xe thông minh hơn, nhưng đồng thời cũng là thách thức khi chẩn đoán, sửa chữa nếu xảy ra hỏng hóc.

Minh họa nguy cơ cháy, nổ phát sinh từ một tế bào pin (cell pin) do thoát nhiệt.

Tiến sĩ Nguyễn Hùng Mạnh chia sẻ, dù là xe chạy hoàn toàn bằng xăng, dầu hay xe thuần điện, an toàn vận hành luôn phải đặt lên hàng đầu. Với xe thuần điện, những rủi ro gắn liền với hệ thống điện áp cao và pin lithium. Người sử dụng cần đọc kỹ sổ tay hướng dẫn và tuân thủ khuyến cáo của nhà sản xuất; sạc pin đúng cách, không dùng thiết bị hoặc nguồn sạc không phù hợp như sạc qua ổ cắm dân dụng kém chất lượng.

Ô-tô điện vận hành với điện áp rất cao, từ 400V, thậm chí có loại hơn 1.000V, nguy cơ điện giật có thể xảy ra nếu có hở mạch hoặc sự cố kỹ thuật. Do đó, tuyệt đối không tự ý cắt dây hay chạm vào các dây điện cao áp (thường có màu cam) nếu không có thiết bị bảo hộ chuyên dụng.

Xe thuần điện có thể chạy an toàn trong điều kiện mưa, đường ngập, nhưng không nên cố tình đi vào nơi nước sâu, khó kiểm soát. Khi phát hiện lỗi hoặc sự cố, phải ngừng sử dụng ngay và liên hệ với nhà sản xuất hoặc đơn vị bảo hành để được hỗ trợ.

Đối với ô-tô điện, sự cố cháy nổ liên quan thường xuất phát từ pin trong quá trình vận hành. Nguyên nhân có thể do quá tải khi sạc hoặc xả, liên quan nhiệt khi pin bị lạm dụng dẫn tới tăng nhiệt bất thường hoặc hệ thống làm mát pin có sự cố, nhiệt độ môi trường cao hoặc va chạm cơ học khiến bộ pin biến dạng.

Sự cố thoát nhiệt xảy ra bắt đầu có thể từ một tế bào pin (cell pin), sau đó lan truyền tới các tế bào chung quanh, có thể dẫn tới cháy nổ toàn bộ khối pin. Sự cố này không dễ dập tắt, thường cần có biện pháp chuyên dụng để kiểm soát.

Tiến sĩ Nguyễn Thiết Lập, giảng viên Khoa Cơ khí (Trường đại học Giao thông vận tải) cho biết, hiện nay, pin lithium-ion dạng lỏng vẫn được dùng phổ biến. Tuy nhiên, trong xu hướng phát triển công nghệ đòi hỏi pin ô-tô điện có mật độ năng lượng, tuổi thọ, an toàn cao hơn và chi phí sản xuất thấp hơn. Điều này thúc đẩy việc nghiên cứu và phát triển pin li-ion thể rắn (chất điện ly thể rắn).

Ưu điểm chính của loại pin này là mật độ năng lượng cao hơn đáng kể (giúp xe đi xa hơn), tốc độ sạc nhanh, an toàn hơn (khó cháy nổ) và tuổi thọ dài hơn.

Thế nhưng, trở ngại lớn nhất là chi phí sản xuất cao và khả năng làm việc kém ở nhiệt độ thấp. Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng đang thử nghiệm các thế hệ pin mới như pin lithium-lưu huỳnh (Li-S), lithium-không khí (Li-Air).

Ngoài pin, các hướng nghiên cứu khác cũng được chú trọng như: Phát triển công nghệ sạc nhanh và sạc không dây; thiết kế hệ thống truyền động gọn nhẹ, hiệu quả hơn; cải tiến vật liệu và kiểu dáng khí động học để tiết kiệm năng lượng, kéo dài quãng đường vận hành.

QUANG THẮNG