Vì sao ô tô điện lại nặng?
Trên ô tô điện, các khối pin lithium-ion thường được ghép với nhau tạo thành một tấm nền phẳng lớn đặt dưới sàn xe. Xe điện có thể nặng hơn khoảng 450kg so với xe xăng cùng phân khúc, thậm chí có mẫu chênh lệch tới 900kg. Trung bình, xe điện nặng hơn khoảng 10-30% so với xe xăng cùng phân khúc.
Ví dụ, mẫu BMW 530i sử dụng động cơ 4 xi-lanh nặng khoảng 1.833kg, trong khi phiên bản thuần điện i5 eDrive40 nặng tới 2.230kg, tức là chênh lệch gần 400kg. Với bản dẫn động 2 cầu, mức chênh lệch tăng lên hơn 490kg.
Ở phân khúc cỡ lớn, nhiều mẫu bán tải và SUV điện gây chú ý chỉ vì trọng lượng. Mẫu GMC Hummer EV nặng hơn 4 tấn, trong khi Rivian R1T cũng nặng khoảng 3,2 tấn. Trong khi đó, hầu hết các phiên bản Chevrolet Suburban chạy xăng có khối lượng dưới 2,7 tấn.
Pin lithium-ion nặng vì 3 yếu tố chính: (1) nhiều vật liệu nặng ở cực âm (như nickel, cobalt, sắt...); (2) dung lượng càng lớn thì càng cần nhiều vật liệu; và (3) mục tiêu lưu trữ nhiều năng lượng trong không gian nhỏ.
Bộ pin lithium-ion trên xe điện (Ảnh: Warrantywise).
Ngoài bộ pin, còn một số lý do khác khiến xe điện nặng hơn xe xăng khá nhiều.
Thứ nhất là hệ thống điện tử. Các thiết bị điện tử thường không quá nặng, nhưng khi đủ nhiều, tổng khối lượng sẽ tăng lên đáng kể. Có rất nhiều thành phần điện tử trên một chiếc xe điện, như camera, máy tính trung tâm và các cảm biến...
Thứ hai là thân vỏ và hệ thống treo. Khi các bộ phận bên trong xe nặng, phần thân vỏ và hệ thống treo cũng phải đủ chắc để chịu được tải trọng đó. Pin xe điện có khối lượng lớn, nên thân xe cần cứng cáp hơn so với xe động cơ đốt trong truyền thống. Việc này đòi hỏi các hãng sử dụng vật liệu dày và bền hơn, từ đó làm tăng trọng lượng xe.
Để khắc phục, các hãng xe đang sử dụng nhiều nhôm hơn trong cấu trúc thân vỏ xe điện nhằm giảm cân nặng.
Thứ ba là lớp “giáp” kim loại bảo vệ pin. Nếu pin bị đâm thủng hoặc hư hỏng nghiêm trọng, nguy cơ phát nổ rất rõ ràng. Để tránh thảm họa này, pin cần được bảo vệ trong một lớp vỏ chắc chắn.
Lớp vỏ này được chế tạo từ kim loại chịu lực cao, đồng nghĩa với việc khối lượng tổng thể của xe sẽ tăng lên.
Thứ tư là hệ thống sạc. Nhiều người nghĩ rằng bộ sạc xe điện chỉ là một chiếc hộp gắn trên tường, nhưng thực tế trong xe cũng có các thiết bị chuyển đổi điện năng từ nguồn bên ngoài thành dạng phù hợp để nạp vào pin. Hệ thống này cũng góp phần làm tăng khối lượng xe.
Trọng lượng lớn tạo sự khác biệt như thế nào cho ô tô điện?
Thứ nhất, trọng lượng lớn khiến xe điện bám đường tốt hơn, trọng tâm thấp, độ ổn định cao.
Một chiếc xe nặng hơn sẽ tái tạo nhiều năng lượng hơn khi xuống dốc hoặc phanh (Ảnh: GeoTab).
Thứ hai, trong nhiều trường hợp, xe điện có thể an toàn hơn nhờ khối lượng lớn. Theo các nguyên lý vật lý cơ bản, khối lượng lớn giúp xe điện có lợi thế hơn khi xảy ra va chạm, giảm nguy cơ lật, từ đó bảo vệ người ngồi trong xe tốt hơn. Tuy nhiên, trọng lượng lớn lại làm tăng mức độ nguy hiểm đối với người đi bộ hoặc các phương tiện nhỏ hơn khi xảy ra va chạm.
Một nghiên cứu năm 2011 của Cục Nghiên cứu Kinh tế Quốc gia Mỹ cho thấy xác suất tử vong tăng 47% với mỗi 450kg trọng lượng tăng thêm của chiếc xe gây va chạm. Điều này đồng nghĩa xe điện nặng hơn có thể gây hậu quả nghiêm trọng hơn trong tai nạn.
Một vấn đề khác liên quan đến trọng lượng lớn của ô tô điện là quãng đường phanh thường dài hơn.
Ngoài ra, vào năm 2023, một bãi đỗ xe xây dựng từ năm 1925 tại Manhattan (New York, Mỹ) đã bị sập, làm dấy lên tranh luận về việc liệu các công trình cũ có chịu được sức nặng của xe hiện đại, đặc biệt là xe điện và SUV hay không.
Trọng lượng lớn cũng khiến xe điện mòn lốp nhanh hơn. Một nghiên cứu năm 2024 của J.D. Power cho thấy nguyên nhân chính là sự kết hợp giữa trọng lượng lớn và mô-men xoắn tức thời cao.
Ô tô điện trong tương lai có thể nhẹ hơn?
Với ô tô điện, nhu cầu tăng quãng đường di chuyển tạo ra một vòng luẩn quẩn. Để giảm nỗi lo hết pin, hãng xe phải lắp pin lớn hơn. Nhưng pin càng lớn thì trọng lượng càng tăng, khiến xe cần nhiều năng lượng hơn để di chuyển. Tuy nhiên, công nghệ phanh tái sinh giúp bù đắp phần nào hạn chế này.
Cụm pin "khủng" có thể khiến một chiếc sedan điện nặng tương đương xe bán tải cỡ lớn, thậm chí nặng hơn (Ảnh minh họa: Porsche).
Hiện tại, xe điện vẫn đang ở giai đoạn phát triển tương đối sớm. Công nghệ được kỳ vọng tạo đột phá tiếp theo là pin thể rắn.
Loại pin này không chỉ sạc nhanh hơn, chịu nhiệt tốt hơn, mà còn có thể cung cấp dung lượng lớn hơn trong kích thước nhỏ gọn và nhẹ hơn. Ví dụ, công ty Donut Labs (Phần Lan) công bố pin thể rắn với mật độ năng lượng 400Wh/kg, cho phép bộ pin 100kWh chỉ nặng khoảng 250kg, nhẹ hơn đáng kể so với pin lithium-ion hiện nay.
Trong tương lai, khi pin thể rắn trở nên phổ biến, bài toán trọng lượng của xe điện có thể được giải quyết phần nào.
