Tốc độ ảnh hưởng thế nào đến quãng đường của xe điện?

Xe cộ, dù sử dụng động cơ điện hay động cơ xăng, đều phải đối mặt với sức cản không khí ngày càng lớn khi tốc độ tăng. Sức cản khí động học tăng mạnh theo bình phương của tốc độ, buộc phương tiện phải tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.

Để đánh giá tác động này trong thực tế, thử nghiệm đã được tiến hành với hai mẫu xe điện có thiết kế hoàn toàn khác biệt: sedan Lucid Air Pure với dáng thấp khí động học và SUV ba hàng ghế Kia EV9 vuông vức. Đồng thời, một chiếc Subaru Forester chạy xăng phổ biến cũng được đưa vào để so sánh.

Thử nghiệm diễn ra trên đường thử hình oval dài 4,7 dặm tại Trung tâm Thử nghiệm Chelsea của Stellantis, nhằm loại bỏ ảnh hưởng của độ cao, gió hoặc giao thông.

Mỗi xe được chạy ở bốn mức tốc độ cố định: 35 mph, 55 mph, 75 mph và 95 mph. Quãng đường dự kiến được tính toán dựa trên mức tiêu thụ nhiên liệu hoặc điện năng hiển thị trên xe.

Dù số liệu từ máy tính trên xe có thể không đạt độ chính xác tuyệt đối, sự khác biệt về mức tiêu thụ giữa các tốc độ thử nghiệm vẫn đáng tin cậy. Kết quả tại tốc độ 75 mph cũng nhất quán với các bài kiểm tra quãng đường trên đường cao tốc chuyên sâu trước đó.

Việc duy trì tốc độ ổn định là kịch bản bất lợi nhất đối với quãng đường của xe điện. Trong điều kiện này, xe không thể tận dụng chạy trớn hoặc phanh tái tạo để thu hồi năng lượng, từ đó nâng cao hiệu suất.

Đây cũng là lý do khiến quãng đường thực tế của xe điện trong bài thử nghiệm đường cao tốc ở tốc độ 75 mph thường thấp hơn đáng kể so với số liệu EPA. Ngay cả chu trình đường cao tốc của EPA cũng bao gồm nhiều thay đổi tốc độ, giúp xe điện có cơ hội tái tạo năng lượng, trong khi thử nghiệm thực tế lại không.

Kết quả cho thấy quãng đường giảm dần khi tốc độ tăng. Cụ thể, từ 35 mph lên 55 mph, quãng đường của Lucid Air giảm 22%, từ 485 dặm xuống còn 378 dặm, trong khi Kia EV9 giảm 26%, từ 459 dặm xuống 339 dặm.

Đáng chú ý, Subaru Forester chỉ mất 9% quãng đường giữa hai mức tốc độ này, có thể nhờ hộp số giúp động cơ hoạt động ở vùng hiệu quả tối ưu.

Mỗi lần tăng thêm 20 mph, mức giảm quãng đường càng trở nên rõ rệt. Với thiết kế khí động học vượt trội, Lucid Air thể hiện hiệu suất tốt hơn ở tốc độ cao, chỉ giảm 23% quãng đường từ 55 mph lên 75 mph và 24% từ 75 mph lên 95 mph.

Ngược lại, Kia EV9 chứng kiến mức giảm hơn 30% ở mỗi khoảng tốc độ tương tự. Dù vậy, Kia EV9 vẫn tỏ ra mạnh mẽ khi là mẫu xe duy nhất trong thử nghiệm cho phép cài đặt kiểm soát hành trình ở mức 95 mph.

Để xác định tốc độ lái xe ổn định tương ứng với số liệu quãng đường EPA, một phương trình bậc ba đã được áp dụng cho dữ liệu, phù hợp với đặc tính tải trọng khí động học.

Với Lucid Air, tốc độ 47 mph đủ để đạt quãng đường kết hợp 419 dặm theo EPA, trong khi quãng đường đường cao tốc 410 dặm tương ứng với 49 mph.

Điều này cho thấy Lucid khá tham vọng trong việc công bố số liệu trên nhãn xe. Kia EV9 tỏ ra phù hợp hơn với đường cao tốc, khi tốc độ 66 mph đạt quãng đường kết hợp 280 dặm và 71 mph đạt 253 dặm theo EPA. Trong khi đó, Subaru Forester cần 77 mph để duy trì quãng đường kết hợp 465 dặm (tương đương 28 mpg).

Sự khác biệt lớn giữa hiệu suất thực tế của xe điện và xe xăng so với số liệu trên nhãn có thể khiến người mua xe điện lần đầu bất ngờ về quãng đường thực tế trong một số tình huống.

Xu hướng này đã được ghi nhận qua các bài thử nghiệm quãng đường và hiệu suất nhiên liệu trên đường cao tốc ở tốc độ 75 mph, dẫn đến việc thực hiện một bài báo kỹ thuật SAE về chủ đề này.

Cụ thể, trên đường cao tốc, khi tốc độ tăng từ 55 mph lên 75 mph, Lucid Air mất 88 dặm quãng đường, còn Kia EV9 mất tới 109 dặm. Nếu tăng từ 70 mph lên 80 mph, Lucid Air giảm khoảng 40 dặm và Kia EV9 giảm khoảng 45 dặm.

Trong khi đó, với cùng mức tăng 10 mph, Subaru Forester mất khoảng 100 dặm quãng đường. Tuy nhiên, do xe điện vốn có quãng đường khởi điểm thấp hơn, ở tốc độ 80 mph, Subaru Forester vẫn duy trì quãng đường gấp hơn hai lần Kia EV9 và vượt Lucid Air khoảng 175 dặm.