Vì sao xe điện đi cao tốc hao pin hơn khi chạy trong đô thị?

Hiện tượng này không phải ngẫu nhiên, mà là hệ quả tất yếu của các yếu tố vật lý và cách thức vận hành của hệ thống điện. Có ba nguyên nhân chính khiến xe điện “hao pin” hơn khi di chuyển ở tốc độ cao.

Lực cản không khí - “kẻ thù thầm lặng” của quãng đường pin

Yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến khả năng di chuyển của xe điện trên cao tốc chính là lực cản không khí (lực cản khí động học). Đây là lực mà xe phải vượt qua để “xẻ gió” trong quá trình di chuyển.

Theo nguyên lý vật lý, lực cản không khí tỷ lệ thuận với bình phương vận tốc. Điều đó có nghĩa là, nếu tăng tốc từ 80 km/h lên 120 km/h (tăng 1,5 lần), thì lực cản mà xe phải chống lại tăng tới 2,25 lần.

Ngay cả những mẫu xe điện có thiết kế khí động học tối ưu vẫn phải chịu tổn thất năng lượng đáng kể khi vận hành ở tốc độ cao. Động cơ điện vì thế buộc phải tạo ra nhiều công suất hơn, khiến mức tiêu thụ điện năng tăng nhanh theo cấp số nhân.

Xe điện đang trở thành xu hướng di chuyển xanh trên toàn cầu nhờ ưu điểm tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường

Kết quả là, dù xe đi nhanh hơn, lượng năng lượng tiêu thụ trên mỗi km lại nhiều hơn đáng kể, dẫn đến quãng đường thực tế rút ngắn rõ rệt.

Hiệu suất động cơ điện giảm ngoài “vùng ngọt”

Tương tự động cơ đốt trong, động cơ điện cũng có một “vùng hiệu suất tối ưu” khoảng vận hành mà nó chuyển hóa năng lượng điện thành động năng hiệu quả nhất. Thông thường, vùng này nằm ở dải tốc độ trung bình, khi xe di chuyển ổn định trong điều kiện đô thị.

Trên cao tốc, động cơ phải hoạt động ở tốc độ quay cao và mô-men xoắn lớn trong thời gian dài, vượt ra ngoài vùng hiệu suất lý tưởng. Hệ quả là năng lượng bị hao phí nhiều hơn, sinh nhiệt lớn hơn, khiến pin tiêu tốn nhanh hơn bình thường.

Điều này lý giải vì sao xe điện thường đạt hiệu suất tiêu thụ thấp nhất ở tốc độ 60 - 90 km/h chứ không phải khi chạy ở tốc độ cao.

Mất đi lợi thế của phanh tái sinh năng lượng

Một trong những ưu điểm lớn nhất của xe điện là hệ thống phanh tái sinh (Regenerative Braking) cho phép thu hồi năng lượng khi người lái giảm tốc hoặc phanh, biến động năng thành điện năng nạp ngược lại vào pin.

Khi di chuyển trong đô thị, xe thường xuyên phải phanh, dừng, khởi động lại, nhờ đó có thể tái tạo được một phần năng lượng đã sử dụng.

Ngược lại, trên cao tốc, xe thường duy trì tốc độ ổn định và hiếm khi phải phanh, khiến hệ thống tái sinh hầu như không hoạt động. Kết quả là pin chỉ xả mà không được “nạp bù”, làm giảm đáng kể tổng quãng đường di chuyển.

Làm sao để “cứu” quãng đường pin trên cao tốc?

Để tối đa hóa quãng đường di chuyển khi đi cao tốc, các chuyên gia khuyến nghị người lái duy trì tốc độ ổn định dưới 100 km/h, lý tưởng là trong khoảng 70 - 90 km/h. Việc giảm nhẹ tốc độ có thể giúp tiết kiệm hàng chục km cho mỗi lần sạc đầy.

Khi tăng tốc, nên tăng dần đều thay vì đạp ga đột ngột để hạn chế dòng xả lớn từ pin. Người lái cũng nên kích hoạt chế độ ECO (tiết kiệm năng lượng) để tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống phụ trợ như điều hòa, âm thanh, màn hình giải trí...

Mặc dù việc phanh tái sinh ít hiệu quả trên cao tốc, người dùng vẫn có thể tận dụng những đoạn thay đổi giới hạn tốc độ hoặc chuẩn bị ra khỏi cao tốc để giảm tốc và thu hồi năng lượng.

Ngoài ra, áp suất lốp đúng tiêu chuẩn cũng là yếu tố quan trọng. Lốp non hơi làm tăng ma sát lăn, khiến xe phải tiêu hao nhiều năng lượng hơn. Do đó, nên kiểm tra và bơm lốp đúng khuyến nghị của nhà sản xuất trước mỗi chuyến đi dài.

Xe điện không “hao pin” trên cao tốc do lỗi kỹ thuật, mà là kết quả tự nhiên của nguyên lý khí động học, đặc tính động cơ điện và cơ chế tái tạo năng lượng.

Hiểu rõ cơ chế này sẽ giúp người dùng điều chỉnh phong cách lái phù hợp, khai thác tối đa khả năng tiết kiệm năng lượng của xe điện đặc biệt trong những hành trình dài.

Hà Nguyễn