Đã đến lúc chúng ta cần biết: Xe điện đã xuất hiện, điều đó không thể chối cãi được để bảo vệ môi trường sống xanh của chúng ta. Trước tiên, chúng ta cần hiểu một số thuật ngữ và các khái niệm cơ bản đằng sau các thuật ngữ đó trước khi có thể tìm hiểu sâu hơn một chút về xe điện. Bạn đã từng đọc và nghe về ô tô điện và tự hỏi, “Tất cả điều này thực sự có nghĩa là gì?” Cùng Phúc Gia Lab tìm hiểu về chúng theo bài viết dưới đây.
Volt: Nghĩ về vôn như một phép đo “áp suất” điện, giống như bạn tìm thấy trong một vòi nước tưới vườn thông thường. Đối với một đường kính nhất định của ống, việc tăng áp suất sẽ di chuyển nhiều nước hơn. (Nước tương đương với sức mạnh trong sự tương đồng này.)
Ampere: Tương tự ống trong vườn, hãy nghĩ về ampere (hay còn gọi là amp) như một phép đo “lưu lượng” điện, với ống có đường kính lớn hơn – cường độ dòng điện cao hơn – chảy nhiều nước hơn (công suất điện) ở bất kỳ áp suất (điện áp) nhất định nào.
Watt: Được đặt theo tên của James Watt, người cũng định nghĩa thuật ngữ “mã lực”, watt là thước đo mức tiêu thụ năng lượng theo thời gian. Các chi tiết không thực sự quan trọng ở đây, vấn đề là watt đo chính xác giống như mã lực, nó chỉ là một đơn vị khác. Như lít và gallons, một mã lực tương đương với 745,7 watt.
Kilowatt: Kilowatt chỉ là 1.000 watt. Watts thì nhỏ, vì vậy một loạt chúng cần được nhóm lại để có ý nghĩa trong thế giới công suất cấp độ xe: Một kilowatt bằng 1,34 mã lực.
Mã lực: Một đơn vị ban đầu được phát minh để hỗ trợ việc bán và tiếp thị động cơ hơi nước, bằng cách đo công suất của các máy mới sau đó bằng các thuật ngữ quen thuộc, dễ hiểu. Giống như watt, mã lực là thước đo phân phối năng lượng theo thời gian.
Momen xoắn: Là đơn vị đo lực tác dụng xung quanh một trục. Nói một cách dễ hiểu, một thứ gì đó có thể xoắn một trục là khó đến mức nào. Điều quan trọng cần lưu ý là momen xoắn không phụ thuộc vào chuyển động hoặc thời gian, momen xoắn có thể được áp dụng ở vòng tua không. Để hiểu được điều đó, hãy nghĩ đến việc xoay nắm cửa cho đến khi nó dừng lại và sau đó giữ nó ở đó. Lực bạn sử dụng để xoay nó là momen xoắn, và lực bạn đang sử dụng để giữ nó cũng vậy, mặc dù tay nắm cửa không còn quay nữa.
Lithium-ion: Một thuật ngữ bao gồm nhiều công thức khác nhau của pin. Theo các thuật ngữ cơ bản nhất, pin lithium-ion là bất kỳ loại pin nào sử dụng cực âm dựa trên lithium (điện cực dương). Trong quá trình sạc, các điện tử mang điện tích âm được cung cấp cho cực dương (điện cực âm), hút các hạt liti mang điện tích (ion) qua chất điện phân từ cực âm đến cực dương, nơi chúng được lưu trữ. Khi pin phóng điện, các ion di chuyển trở lại cực âm lithium, giải phóng các electron được lưu trữ để di chuyển, tạo ra điện. Một dải phân cách ngăn dòng điện di chuyển bên trong pin.
Rotor: Như tên của nó, là bit quay trong động cơ điện. Hãy nghĩ về nó giống như trục khủy của động cơ đốt trong, lực trong động cơ làm cho rotor quay và quay đó là đầu ra của động cơ.
Stato: Các bộ phận cố định bao quanh bộ phận quay của động cơ điện. Stato làm cho rotor quay bằng cách tạo ra một từ trường quay liên tục xung quanh chu vi của nó. Từ trường quay này tương tác với từ trường của rotor, làm cho nó quay.
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu: Từ trường của rotor được cung cấp bởi nam châm đất hiếm vĩnh cửu, và nó quay đồng bộ với từ trường quay của stato, do đó có tên gọi là “đồng bộ”.
Động cơ không đồng bộ cảm ứng: Thay vì nam châm vĩnh cửu, động cơ cảm ứng sử dụng dòng điện để tạo ra từ trường trong lồng các thanh kim loại trên rotor, tương tự như cách hoạt động của nam châm điện. Để quá trình cảm ứng điện từ đó xảy ra, phải có một số sai lệch nhỏ giữa các trường của stator và các thanh kim loại trên rotor. Sự sai lệch này được gọi là “trượt” và nó cũng là nguyên nhân làm cho động cơ “không đồng bộ”.
Có vẻ như các phương tiện điện rất phức tạp và xa lạ, với dây và pin, động cơ im lặng và máy tính được gắn khắp để điều khiển chương trình. Tệ hơn nữa, chúng thường được đo bằng các đơn vị không quen thuộc và được dán nhãn bằng những cái tên không trực quan. Hầu hết dân chơi xe hơi không thể nhìn vào bảng thông số kỹ thuật nếu bật dung lượng pin, sản lượng động cơ tính bằng kilowatt, điện áp sạc và hiểu rõ những thông số kỹ thuật đó thực sự có ý nghĩa như thế nào, theo nghĩa bình thường.
Nhưng nó không nhất thiết phải giữ nguyên như vậy. Có thể hiểu và cảm nhận trực quan về EV trên các con số, hoặc ít nhất là hiểu được gần hơn. Cũng giống như hầu hết các đầu hộp số, có lẽ đặc biệt là các loại hộp số cũ, biết rằng 1 lít chỉ bằng khoảng 61 inch khối, cũng có các tài liệu tham khảo tiện dụng cho các chuyển đổi khác.
Lấy mã lực và kilowatt làm ví dụ. Theo ghi nhận ở phần đầu, 1 mã lực tương đương với 745,7 watt. Điều đó thật tuyệt khi biết, nhưng nó có nghĩa là gì? Giả sử bạn muốn biết V-8 tăng áp của mình tạo ra bao nhiêu kilowatt. Dễ dàng: để chuyển đổi từ mã lực sang kilowatt, chỉ cần trừ một phần tư số mã lực (ví dụ: nếu V-8 của bạn có công suất 800 mã lực, trừ một phần tư sẽ thu được 600 kW, kết quả trong vòng 1 phần trăm của chuyển đổi chính xác). Bạn muốn tìm hiểu xem EV mới tạo ra bao nhiêu mã lực? Chỉ cần tăng con số kilowatt lên một phần ba, đảo ngược ví dụ trước làm cho điều này rõ ràng. Giờ đây, bạn sẽ không bao giờ bị bỏ lại nếu không có một cách dễ dàng để hiểu được mức công suất mà bạn có thể mong đợi từ 236 kW.
Sau đó, có pin và sạc. Rất nhiều tin tức được đưa ra trong thế giới xe điện khi một nhà sản xuất ô tô hoặc nhà cung cấp sạc mở một bộ trạm sạc mới, thường có dung lượng cao hơn và cung cấp thời gian sạc lại ngắn hơn trước. Ví dụ, Tesla gần đây đã tung ra các quầy sạc siêu nhanh 250 kW mới và mạng lưới sạc nhanh của Porsche đang được triển khai để ra mắt Taycan có các bộ sạc 270 kW. Mặc dù chúng có cùng số liệu sản lượng điện tối đa, nhưng chúng đạt được điều đó theo những cách khác nhau. Đó là nơi vôn và ampe đi vào.
Pin Tesla Model S và Model 3 lần lượt chạy ở điện áp danh định khoảng 375 volt và 350 volt. (Các số liệu được công bố có thay đổi một chút.) Porsche Taycan Pin chạy ở 800 volt danh nghĩa. Vì vậy, để Tesla sạc 3 Model 350 volt với 250 kW, nó phải gửi khoảng 715 ampe qua hệ thống cáp tới Pin. Điều đó có nghĩa là nó cần một số ống có đường kính khá lớn – hoặc trong thế giới thực, là các loại cáp có đường kính lớn. Mặt khác, Taycan chỉ cần 312 amps để đạt được tốc độ sạc 250 kW ở 800 volt. (Với bộ sạc nhanh thích hợp, Taycan có thể sạc tới 270 kW, tức là cần khoảng 337 ampe.) Điện áp cao hơn có nghĩa là phân cấp thấp hơn và điều đó có nghĩa là cáp phân phối điện nhỏ hơn, có nghĩa là trọng lượng ít hơn. Cường độ dòng điện nhiều hơn cũng có thể có nghĩa là nhiều nhiệt hơn, mặc dù có nhiều biến số.
Tuy nhiên, vấn đề không phải là lợi thế của sạc điện áp cao hơn và cung cấp điện, mà là vôn và ampe liên hệ với nhau như thế nào. Với bộ sạc nhanh Tesla “áp suất thấp hơn, đường ống lớn hơn”, lượng điện được di chuyển trong cùng một khoảng thời gian như chiếc Porsche với hệ thống “đường ống nhỏ hơn, áp suất cao hơn”. Porsche và Tesla đã đi hai con đường khác nhau để đến một điểm cuối giống nhau, nhưng chính những điểm khác biệt đó đã tạo nên thương hiệu – giống như Ford và Chevy đều tạo ra những chiếc V-8 phân khối nhỏ tuyệt vời, nhưng chúng khác nhau vì chúng giống nhau và những khác biệt quan trọng, đối với pin cũng vậy.
Pin không giống như hầu hết các hệ thống của EV, có vẻ khá quen thuộc. Chúng tôi sử dụng pin lithium mọi lúc, phải không. Đó là sự thật, chúng tôi làm, và mặc dù pin lithium-polymer (giống như những gì bạn tìm thấy trong hầu hết các điện thoại thông minh và máy tính xách tay ngày nay) không hoàn toàn giống với pin lithium-ion được sử dụng trong xe điện, chúng đủ gần. Nhưng kilowatt-giờ? Nghe giống như hóa đơn điện của bạn và không phải kilowatt như mã lực? Điều đó sẽ không làm cho kW-hr giống như mã lực-hr sau đó. Thực sự là có – đó là vấn đề, xếp hạng kW-giờ của pin thường được tương tự với kích thước của bình xăng và cũng giống như trên xe động cơ đốt trong, bạn càng sử dụng nhiều mã lực hơn – bạn sử dụng càng nhiều mã lực – thì phạm vi bạn sẽ nhận được càng ngắn.
Ngoại trừ, giống như nhiều thứ với EV, nó không đơn giản như vậy trong thế giới thực. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phạm vi hoạt động, bao gồm kích thước gói pin, hóa học của pin và tất nhiên là tất cả các đặc điểm dựa trên hiệu suất hoặc hiệu suất của xe, như khí động học, lực cản lăn và hơn thế nữa.
Lấy Tesla làm ví dụ: xe EVs sản xuất dài nhất tầm xa trên đường ngày hôm nay, với lên đến 370 dặm phạm vi mỗi hệ thống dải EV đánh giá của EPA, chỉ số hiệu suất S mẫu giá 345 dặm phạm vi. Mặt khác, chiếc Taycan mới của Porsche vẫn chưa đạt được xếp hạng EPA nhưng có khả năng sẽ đạt khoảng 250 dặm. Sự khác biệt lớn hơn bạn có thể mong đợi dựa trên kích thước tương đối của các gói pin: Model S hiệu suất của Tesla dự trữ năng lượng 100 kW giờ, so với 93,4 kW giờ của Porsche.
Dễ dàng nhất để nghĩ về nó giống như các cuộc chiến mã lực trên mỗi lít cũ: Xếp hạng kW-giờ của pin là lít, và quãng đường nó có thể đi (và/hoặc hiệu suất mà nó có thể mang lại) là mã lực. Đây là nơi các thương hiệu tự phân biệt, không chỉ về năng lực kỹ thuật mà còn về nơi mỗi công ty đặt sự cân bằng về phạm vi hoạt động, hiệu suất và hiệu quả cho mỗi chiếc xe – những thứ tạo nên đặc tính của một chiếc xe điện.
Một phần là do Tesla đã có nhiều năm nghiên cứu các thuật toán điều khiển động cơ của mình nên Tesla có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong việc chuyển đổi điện năng thành chuyển động. Ngoài ra còn đóng một vai trò nào đó là chuyển số, lựa chọn động cơ, và tất nhiên là tất cả các yếu tố tiêu chuẩn cho phạm vi hoạt động, như khí động học và lực cản lăn. Có khả năng yếu tố thứ hai này tạo ra một trong những khác biệt lớn hơn giữa Tesla và Porsche. Mặc dù Tesla Model S mang lốp 245 tiết diện được thiết kế để cân bằng hiệu suất và hiệu quả, nhưng lốp có bề rộng 305 tiết diện của Taycan Turbo S lại rộng hơn gần 3 inch và bằng loại cao su chắc chắn hơn. Tương tự như vậy, Tesla có trọng lượng nhẹ hơn Taycan Turbo S khoảng 300 pound, giúp giảm khối lượng để tăng tốc và do đó, phạm vi hoạt động lớn hơn.
Phạm vi hoạt động dài hơn của Model S trong chiêu bài hiệu suất đặc biệt ấn tượng do sự tương đồng của Tesla – và ở một số khía cạnh, tính ưu việt – trên bảng thông số kỹ thuật hiệu suất. Mã lực tối đa là một cuộc đua sát nút giữa hai loại, với 760 mã lực cực đại của Porsche (ở chế độ tăng cường) đánh bại mức tối đa 691 mã lực của Tesla Model hiệu suất S . Tốc độ từ 0 đến 60 dặm/giờ là tốc độ cực nhanh ở một trong hai chiếc xe, với Taycan Turbo S mất 2,6 giây (theo Porsche) so với 2,4 giây của Tesla Model S Performance. Tương tự, Tesla chỉ vượt qua tốc độ tối đa của Porsche, ở mức 163 dặm/giờ so với 161 dặm/giờ của Taycan.
Tuy nhiên, có một điểm khác biệt đáng kể giữa Model S và Taycan Turbo S là khả năng lặp lại: Chỉ một hoặc hai lần khởi động có thể làm cạn kiệt pin của Tesla đến mức giảm đáng kể và cấm chạy thêm hiệu suất. Mặt khác, Porsche có khả năng hoạt động theo định mức của nó về cơ bản cho đến khi hết pin. Một phần là về đặc điểm của từng chiếc xe và các quyết định mà thương hiệu tương ứng của chúng đưa ra để phục vụ cho đặc điểm đó. Ví dụ, Tesla có nghĩa là trở thành một người xung quanh tuyệt vời, trong khi Taycan, đặc biệt là ở dạng Turbo S, trước hết có nghĩa là một chiếc sedan thể thao nghiêm túc và thứ hai là một người đi làm thông minh, thoải mái. Cả hai chiếc xe đều đạt được mục tiêu của chúng, giống nhau như chúng – và mặc dù chúng có vẻ giống nhau như thế nào trên giấy tờ.
Tất cả năng lượng pin này phải đi đâu đó, phải không? Đó là nơi xuất hiện của động cơ. Có hai loại động cơ điện chính được sử dụng trong ô tô điện, mặc dù có nhiều biến thể về các chủ đề đó. Tesla, chẳng hạn, sử dụng động cơ cảm ứng dòng điện xoay chiều (AC) trong Model S nhưng sử dụng động cơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu (DC) trong Model 3. Cả hai loại động cơ đều có những ưu điểm, nhưng nhìn chung, động cơ cảm ứng có phần ít hơn hiệu quả hơn động cơ nam châm vĩnh cửu khi đầy tải. Động cơ nam châm vĩnh cửu cũng thường nhỏ hơn và nhẹ hơn so với động cơ cảm ứng của chúng. Mặc dù động cơ cảm ứng có thể đạt được hiệu suất khủng khiếp (ví dụ như các biến thể Model S hiệu suất hàng đầu), nhưng động cơ nam châm vĩnh cửu thường được coi là một bản nâng cấp.
Tất nhiên, đây chỉ là phần nổi của tảng băng chìm. Nhưng hy vọng rằng bạn được trang bị tốt hơn một chút để đưa tất cả các xe điện mới ra mắt thị trường hiện tại và trong tương lai gần thành các thuật ngữ dễ hiểu, dễ suy nghĩ và tranh luận hơn.
