Những Điều Làm Giảm Pin Xe Ô Tô Điện Của Bạn

Bạt gạt của bạn đang làm việc cả ngày để làm sạch kính từ cơn mưa lớn và đèn pha được đặt ở chế độ đầy đủ để tìm kiếm góc của con đường quê tối không đèn đẻ. Trong khi đó, hệ thống khí hậu và bốn ghế nóng đang cố gắng giữ cho bạn và gia đình ấm áp trong đêm đông giá rét. Để làm cho mọi chuyện trở nên tồi tệ hơn, hệ thống định vị vừa chỉnh sửa lại để điều chỉnh dự kiến ​​còn lại của chiếc ô tô điện của bạn dưới khoảng cách đến đích của bạn. Trò chơi toán học mạo hiểm mà mỗi chủ nhân xe điện đều tham gia đã bắt đầu. Và có khả năng bạn sẽ không đến được.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu bạn tắt các ghế nóng đó? Có lẽ máy stereo cũng vậy? Nhiệt độ trong cabin có thể giảm đi một chút. Và nếu mưa dừng lại, có lẽ điều này sẽ giúp bạn thêm một vài dặm. Các em nhỏ có thể bị tước quyền sử dụng hệ thống giải trí phía sau ghế và có lẽ không cần sạc cả hai iPad. Hoặc bạn có thể thực hiện phương án Apollo 13 đầy đủ, tắt hoàn toàn bảo ôn, rút dây tất cả mọi thứ, chạy chậm lại và hy vọng có điều gì đó tốt lành. 

Câu hỏi thực sự ở đây, câu hỏi mà gần như tất cả người sử dụng xe điện đều muốn biết khi gần mức pin ở chế độ đơn chữ số là: Liệu bất kỳ điều gì trong số này có thực sự làm thay đổi không? Và nếu có, thì có bao nhiêu? Bạn có thực sự có thể kiếm được một vài dặm thêm bằng cách không sử dụng không khí ấm hay tắt radio không? Câu trả lời là phức tạp, và có nhiều bất ngờ.

Nội Dung

• Điều Hòa và Sưởi Ấm Pin
• Hệ Thống Xếp Hạng Các Hệ Thống Xe
• Điều Hòa và Sưởi Ấm Cabin
• Ánh Sáng
• Âm Thanh và Giải Trí
• Sạc USB (và Cần Gạt Nước)
• Phanh và Hệ Thống Treo
• Lực Kháng Không Khí và Tốc Độ
• Trọng Lượng
• Lốp Xe
• Xe Điện Đang Chờ

Điều Hòa và Sưởi Ấm Pin

Sau các động cơ của hệ thống truyền động, việc sưởi ấm và làm mát pin (và cabin) của chiếc ô tô điện là những yếu tố lớn nhất tốn năng lượng dự trữ của nó, theo lời của Ashley Fly, giảng viên về điện hóa xe tại Đại học Loughborough ở Anh. “Năng lượng cần thiết phụ thuộc vào nhiều yếu tố bên ngoại, như nhiệt độ và ánh sáng mặt trời. Tiêu thụ năng lượng khi sưởi ấm và làm mát có thể dao động từ vài trăm watt khi nhiệt độ xung quanh gần như tối ưu, 1-2 kW khi môi trường rất nóng hoặc lạnh, hoặc thậm chí lên đến 5+ kW nếu xe bắt đầu rất lạnh và pin cần được làm ấm bằng máy sưởi tiếp điện.”

Tại sao nhiệt độ pin lại quan trọng? Khi bạn có một viên pin lạnh, các phản ứng hóa học cụ thể sẽ đặt giới hạn về hiệu suất. Hóa học tế bào hiện đang được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô không xử lý dòng điện lớn, sạc hoặc xả, rất tốt ở nhiệt độ thấp. Nếu tiếp xúc, hiện tượng gọi là lithium plating sẽ xảy ra. Điều này tương tự như sự ăn mòn và sẽ gây lão hóa và suy giảm hiệu suất pin.

Fly nhấn mạnh rằng hành động tốt nhất là luôn luôn sưởi ấm ô tô điện trong khi nó đang cắm vào bộ sạc. Như vậy, điện lưới sẽ được sử dụng để sưởi ấm pin và cabin, thay vì làm mất năng lượng từ chính chiếc xe.

Một khi đạt đến một nhiệt độ cụ thể, một chiếc ô tô điện có thể giữ ấm bản thân mình bằng lượng năng lượng ít hơn nhiều so với khi bắt đầu từ lạnh. “Sưởi ấm bộ pin Tesla Model 3 Long Range từ không độ đến 20 độ C mà không cần máy bơi nhiệt cần khoảng 2.4 kWh năng lượng, tương đương 3.4% của năng lượng sử dụng được được quảng cáo,” Fly nói.

Hệ Thống Xếp Hạng Các Hệ Thống Xe Phụ Trợ

Cách các hệ thống phụ (sưởi ấm cabin, đèn, hỗ trợ lái xe, âm thanh, v.v.) của một xe điện được sử dụng đóng một vai trò quan trọng trong mức độ sạc pin. Để tìm hiểu sâu hơn về cách những hệ thống này ảnh hưởng đến quãng đường di chuyển, ngoài việc sưởi ấm và làm mát pin rõ ràng, chúng ta cần tham khảo tỷ lệ tiêu thụ năng lượng Wh/km của các loại xe điện khác nhau, được tổng hợp bởi Cơ sở Dữ liệu Xe Điện.

Sau đó, chúng ta cần sử dụng máy tính - hoặc, trong trường hợp của chúng tôi, nói chuyện với Pete Bishop, giám đốc công nghệ của Silver Power Systems, một công ty thiết kế hệ thống điện chuyên về phân tích pin xe điện. Bishop đã tạo một bảng tính cho MYTOUR mô tả việc sử dụng điện của hơn 50 thành phần và hệ thống được tìm thấy trong các loại xe điện. Điều này có thể được sử dụng để tính toán giảm khoảng cách xấp xỉ, được biểu thị bằng kilomet trên giờ lái xe, mà mỗi hệ thống đảm nhận trách nhiệm.

Dữ liệu được lấy từ các sách hướng dẫn kỹ thuật của các nhà sản xuất và nhà cung cấp, cùng với thông tin từ các diễn đàn chủ sở hữu và dữ liệu được thu thập trong nhà bởi Silver Power Systems.

Thay vì cung cấp một bộ thống kê phức tạp cho mỗi chiếc xe điện, chúng tôi đã chọn mức tiêu thụ trung bình của phương tiện là 180 watt-giờ trên mỗi kilomet (Wh/km). Điều này gần với Polestar 2 Long Range Single Motor và Mazda MX-30 (cả hai đều là 176 Wh/km), Kia EV6 Standard Range 2WD (177 Wh/km), BMW i4 M50 (179 Wh/km), Porsche Taycan 4S (180 Wh/km), và Tesla Model Y Performance (181 Wh/km).

Để có bối cảnh, phạm vi này bao gồm Lightyear One (104 Wh/km) và Tesla Model 3 (151 Wh/km) ở mức thấp, và ở phạm vi cao là các dòng xe điện nhỏ như Mercedes EQV 300 Long (295 Wh/km).

Sưởi ấm và làm mát Cabin

“Việc sử dụng năng lượng phụ chính của xe điện là để sưởi ấm cabin và pin,” nói Matthias Tonn, kỹ sư chương trình chính cho Ford Mustang Mach-E.

“Khi bạn so sánh một ô tô chạy bằng động cơ đốt trong (ICE) với một ô tô điện (EV), các hệ thống phụ trở nên quan trọng hơn,” Clemént Heinen, chuyên gia chịu trách nhiệm về tính năng trong nhóm phát triển xe của Polestar, nói. "Trong khi một chiếc ô tô điện được lái bởi một động cơ và bộ pin hiệu quả, ô tô chạy bằng động cơ đốt trong sử dụng nhiệt độ không khí được tạo ra bởi động cơ để sưởi ấm cabin. Hiệu ứng của những yếu tố khác, như hệ thống khí hậu, trở nên rất rõ ràng.”

Tính toán của Bishop tính đến quạt quạt, hệ thống sưởi và làm mát, cửa kính trước và sau được sưởi ấm, và gương, ghế và vô lăng được sưởi ấm. Hệ thống sưởi và làm mát là nguồn tiêu thụ điện lớn nhất trong danh mục này, đòi hỏi lên đến 3 kW và 4 kW, tương ứng và đánh mất giữa 8.3 km và 11.1 km sải cách mỗi giờ sử dụng.

Thú vị là, ghế được sưởi ấm là cách hiệu quả hơn nhiều để làm ấm người trong xe, tiêu thụ 50 watt-giờ mỗi ghế, chỉ mất 560 mét sải cách mỗi giờ sử dụng.

Chiếu sáng

Đèn, điều mà chủ nhân ô tô điện sẽ vui mừng khi nghe, tiêu thụ rất ít điện. Các tính toán của Bishop ước lượng rằng toàn bộ hệ thống đèn ngoại thất của một chiếc xe, khi sử dụng theo cách thông thường, chiếm 48.80 watt-giờ (Wh) năng lượng. Đối với một chiếc xe có tiêu thụ năng lượng là 180 Wh/km, bao gồm các mô hình EV như Porsche Taycan 4S, Tesla Model Y Performance, Kia EV6 Long Range và Volkswagen ID.4, điều này tương đương với 0.27 km/h—hoặc chỉ 270 mét sải cách mỗi giờ lái xe.

Âm thanh và Giải trí

Màn hình giải trí trong xe hơi đã phát triển đáng kể trong thập kỷ qua, đến mức một số mô hình trải dài khắp chiều rộng của cabin. Và một số ô tô, như Porsche Taycan, có thể được mua với đến năm màn hình kỹ thuật số. Thế hệ mới nhất của Tesla Model S và Model X cũng được trang bị các hệ thống trò chơi video mạnh mẽ, sở hữu 10 teraflop công suất, xấp xỉ bằng một PlayStation 5, có công suất là 350 watt.

Tất cả điều này tiêu thụ năng lượng đáng kể từ pin của ô tô hơn là hệ thống âm nhạc và định vị đơn giản của chỉ vài năm trước. Trong khi một bộ đài ô tô thông thường khi phát to có thể đạt đến 100 watt công suất, nhu cầu của nó đối với pin rất nhỏ, với 100 watt-giờ tương đương khoảng 0.5 km sải cách của xe mỗi giờ sử dụng.

Ở điểm này, quan trọng là phải giải quyết là làm thế nào các hệ thống âm thanh cao cấp với công suất tối đa lớn không nhất thiết làm hao pin ô tô điện nhanh hơn một bộ đài thông thường. Theo Bishop, trong khi có thể mua các ô tô có hệ thống âm thanh có công suất cao hơn 2,000 watt, những lượng công suất âm thanh lớn như vậy—2 kW—khi sử dụng thực tế có ít tác động đối với hao pin. Quan trọng ở đây là nhớ rằng công suất tối đa thường chỉ đạt được trong một khoảng thời gian miligiấy, và có khả năng làm được điều đó, ngay cả chỉ một phần nghìn của một giây, góp phần vào âm thanh tốt hơn của một hệ thống âm thanh đắt tiền hơn.

Hơn nữa, thông tin hữu ích là các hệ thống âm thanh mạnh mẽ sử dụng tụ để điều chỉnh nhu cầu điện của chúng. Những tụ này được sạc nhỏ giọt bởi xe và sau đó được sử dụng để đưa cho hệ thống một lượng điện nhanh khi cần thêm công suất—như khi đạt đến công suất đỉnh 2,200 watt trong một miligiây.

Sạc USB (và Cánh kính ch windshield Wipers)

Cổng USB ngày nay phổ biến trên hầu hết các ô tô hiện đại, thường có cặp ở phía trước và thêm hai hoặc ba cổng nữa cho hành khách phía sau. Chúng tôi đã đề xuất trước khả năng ngừng sạc iPad để bảo quản dung lượng pin, nhưng thực sự không cần thiết. Theo các tính toán của Silver Power Systems, một cổng USB ô tô thông thường chỉ chiếm 9 mét của quãng đường di chuyển mỗi giờ sử dụng. Điều đó khoảng bằng việc sử dụng cần gạt nước trên kính để làm sạch mưa kéo dài 15 phút.

Phanh và Hệ thống Treo

Các hệ thống phụ trong ô tô không giới hạn ở phòng khách. ABS, bơi phục vụ phanh, động cơ trợ lực lái và máy nén treo của nhiều ô tô hiện đại sử dụng điện, nhưng chỉ là một lượng nhỏ. Nói chung, tất cả những hệ thống này kết hợp lại chiếm khoảng 100 watt-giờ tiêu thụ điện, dẫn đến khoảng nửa kilomet đường đi mỗi giờ.

Khí động học và Tốc độ

“Ở tốc độ cao, mất mát năng lượng lớn nhất là do cản trời,” Fry nói. “Đối với một Tesla Model 3, có hệ số cản trời là 0,23 và diện tích trước của 2,22 m², cần 9,5 kW công suất để vượt qua cản trời không khí. Nếu chúng ta cũng xem xét vài trăm watt cho ma sát của lốp, một hiệu suất kết hợp ổn định là khoảng 90% của bộ biến tần và động cơ, và thêm vài trăm watt nữa cho các máy tính bảng bổ sung cần thiết, chúng ta cần 11 kW để điều khiển ở tốc độ 70 mph.”

Nhưng nếu xe đi chậm hơn một chút? Fry nói rằng việc giảm tốc độ cruise chỉ 2 mph, xuống còn 68 mph, “công suất cản trời sẽ giảm 800 watt xuống còn 8,7 kW”—nói cách khác, giảm 8,4% năng lượng tiêu thụ cho việc giảm 2,6% tốc độ.

Trọng lượng

Thêm hành khách và hành lý có thể ảnh hưởng đến sự tiêu thụ của một chiếc ô tô điện. Tuy nhiên, khác với xe chạy bằng động cơ đốt trong, hệ thống phanh tái tạo của ô tô điện giúp đối phó một phần với sự mất mát năng lượng khi mang theo thêm trọng lượng. Những kilogram phụ này tăng khối lượng và động lượng của xe, tăng lượng năng lượng được tái tạo vào pin khi lướt và phanh.

“Số lượng hành khách và hành lý sẽ thay đổi năng lượng cần thiết để đưa xe đạt tốc độ," Fry nói. "Nhưng điều này không được phản ánh trong ví dụ đơn giản của chúng ta ở tốc độ 70 mph [đã nêu ở trên], ngoại trừ một sự thay đổi nhỏ trong ma sát của lốp.”

Lốp

Mặc dù không thể tắt để tiết kiệm pin như điều hòa không khí, lốp đóng một vai trò quan trọng trong hiệu suất của ô tô điện. Gunnlaugur Erlendsson, người sáng lập hãng sản xuất lốp mới ENSO, nói: “Nếu bạn đặt bộ lốp kém chất lượng trên xe, nó sẽ ảnh hưởng đến tầm hoạt động một cách đáng kể.”

Quan điểm này được Ian Coke, giám đốc kỹ thuật trưởng của Pirelli Bắc Mỹ, chia sẻ rằng trên thị trường ô tô điện, khi bạn không sử dụng lốp đúng cách, bạn có thể chú ý đến sự giảm khoảng cách đi và tăng độ ồn cũng như các đặc tính khác, “mà sẽ được làm nổi bật do động cơ.”

ENSO của Erlendsson đang phát triển một loại lốp dành riêng cho ô tô điện, theo công ty, có thể tăng khoảng cách đi của một chiếc Renault Zoe lên đến 11.5%. Nếu đúng, sự tăng này sẽ giúp đối phó với vài nghìn dặm giảm chất lỏng pin, lý thuyết sẽ mang lại cho một chiếc xe có tuổi từ ba đến năm tuổi khoảng cách đi như khi mới, Erlendsson khẳng định.

Về cách mà lốp có thể cải thiện khoảng cách mà không ảnh hưởng đến xử lý và hiệu suất, Erlendsson nói có nhiều yếu tố đóng vai trò. “Đó là sự kết hợp của nguyên liệu thô, hóa học, cấu trúc và thiết kế rãnh cuối cùng cung cấp những lợi ích về khoảng cách đi này, cũng như làm nhẹ,” anh ấy nói. “Nếu bạn sử dụng nguyên liệu thô tốt hơn, bạn có thể sử dụng ít hơn một chút và giảm tổng trọng lượng. Và chúng tôi có thể mang lại những cải tiến này mà không ảnh hưởng đến các chỉ số khác.”

Đứng máy ô tô điện

Việc không sử dụng chìa khóa truyền thống và nút khởi động khi lái ô tô điện thường cảm giác như trải nghiệm một phần của tương lai. Nhưng chỉ vì không có quy trình khởi động trong các chiếc xe như Tesla Model 3 và Polestar 2, đừng cho rằng chiếc xe không tiêu thụ bất kỳ năng lượng nào cho đến khi bạn đặt nó vào chế độ Drive.

Bằng cách nhìn vào yêu cầu về công suất từ mọi thứ từ cảm biến vị trí chân ga và cảm biến góc nghiêng đến màn hình bảng điều khiển, bộ điều khiển động cơ và hệ thống an ninh, Bishop đã có thể xác định rằng ô tô điện trung bình tiêu thụ năng lượng là 260 watt-giờ khi đứng máy. Đây là một lượng công suất khá nhỏ, tuy nhiên, tương đương với khoảng 1,44 km khoảng cách lái xe mỗi giờ.

Trên một chủ đề tương tự, Camp Mode của Tesla - cho phép chủ sở hữu để hệ thống kiểm soát khí hậu hoạt động trong thời gian kéo dài khi đỗ và ngủ trong xe của họ - tiêu thụ khoảng 10 đến 15% pin của Model 3 trong tám giờ.

Tổng cộng

Cộng tất cả lại và chúng ta có một con số ước lượng khoảng 16 km của quãng đường tiêu thụ mỗi giờ lái xe. Điều đó có nghĩa, toàn bộ hệ thống phụ trợ của ô tô điện đang chịu trách nhiệm làm giảm dung lượng pin với mức khoảng 16 km mỗi giờ. Nhưng, đúng, sẽ có sự chênh lệch của bạn. 

Nhiệt độ môi trường là yếu tố duy nhất quan trọng nhất, cảm nhận rõ nhất khi lái ô tô điện vào một ngày lạnh mà trước đó không kết nối với sạc.

Cuối cùng, việc kết nối với sạc và trước khi lái xe là điều quan trọng nhất bạn có thể làm để duy trì quãng đường - điều đó và lập kế hoạch cho tuyến đường và điểm sạc trước khi bắt đầu. 

Thật may mắn là có thể chắc chắn rằng việc tắt ghế nóng không đồng nghĩa với việc giữ quãng đường một cách đáng kể, và đó là một cách thuận tiện hơn để giữ ấm trong chiếc ô tô điện của bạn so với việc bật máy sưởi.

Những điều Tuyệt vời khác từ MYTOUR

• 📩 Tin mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Nhận bản tin của chúng tôi!
• Làm thế nào Telegram trở thành đối thủ của Facebook
• Một thủ thuật mới cho phép AI nhìn thấy trong không gian 3D
• Dường như điện thoại gập ở đây để ở
• Phụ nữ trong ngành công nghệ đã đang thực hiện “ca làm thêm”
• Có thể sạc pin siêu nhanh sửa chữa được vấn đề của ô tô điện không?
• 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ có trước đây với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 💻 Nâng cấp trò chơi làm việc của bạn với những chiếc laptop, bàn phím, phương thức thay thế gõ và tai nghe chống ồn yêu thích của đội Gear chúng tôi