Vì sao ôtô điện tăng tốc vượt trội so với xe xăng?

Với khả năng cung cấp mô-men xoắn cực đại ngay khi hoạt động của động cơ điện, xe điện có thể tăng tốc vượt trội so với ôtô truyền thống sử dụng động cơ đốt trong.

Một trong các thông số thường được nhà sản xuất nhấn mạnh trên ôtô điện là khả năng tăng tốc. Hiện tại, danh sách những mẫu xe tăng tốc nhanh nhất thế giới chứng kiến sự áp đảo của loạt siêu xe điện trước các đối thủ sử dụng động cơ đốt trong.

Vậy tại sao xe điện lại có thể bức tốc tốt hơn ôtô truyền thống?

Mẫu hypercar chạy điện Aspark Owl có thể tăng tốc 0-100 km/h trong 1,7 giây. Ảnh: Aspark.

Cách phân bổ mô-men xoắn của động cơ

Hai thông số chính của động cơ là công suất và mô-men xoắn, trong đó đại lượng thứ 2 là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tăng tốc của xe. Từ đó, khác biệt cốt lõi về nguyên lý vận hành của động cơ đốt trong và động cơ điện đã khiến 2 dòng xe có sự chênh lệch về gia tốc.

Cụ thể, đồ thị mô-men xoắn của động cơ đốt trong có dạng như một quả đồi, tức sức kéo sẽ tăng dần theo vòng tua động cơ, sau khi đạt đỉnh sẽ giảm dần.

Đối với động cơ điện, mô-men xoắn cực đại có thể đạt được ngay từ khi khởi động và duy trì cho đến khi động cơ đạt số vòng quay nhất định rồi mới giảm dần.

Biểu đồ minh họa phân bổ mô-men xoắn của động cơ đốt trong (xanh dương) và động cơ điện (xanh lá). Ảnh: Carthrottle.

Như vậy, ôtô truyền thống sẽ cần một khoảng thời gian nhất định để có được mức mô-men xoắn lớn nhất cho quá trình tăng tốc. Trong khi đó, ngay từ khi người lái đạt ga thì toàn bộ sức kéo của động cơ điện được tận dụng để xe lao đi về trước. Nhờ đó, gia tốc khi đề-pa của xe điện sẽ đạt được tốt hơn so với ôtô chạy xăng, dầu.

Tesla Model S và Porsche Taycan Turbo S có khả năng tăng tốc 0-100 km/h trong 2,4 giây, tương đương “ông hoàng tốc độ” Bugatti Chiron. Dẫn đầu về gia tốc hiện nay là Pininfarina Battista, Rimac C_Two và Aspark Owl, bộ 3 siêu xe điện cần chưa đến 2 giây để cán mốc 100 km/h từ trạng thái đứng yên.

Trong khi đó, mẫu xe điện VinFast VF 35 chuẩn bị bán ra vào đầu năm sau chưa công bố chi tiết khả năng tăng tốc. Dù vậy, với thông việc được trang bị 2 động cơ điện đặt trên 2 trục bánh xe, tổng công suất 402 mã lực và mô-men xoắn 640 Nm thì khả năng tăng tốc của VF e35 nhiều khả năng sẽ trên dưới 5 giây, tương đương vài mẫu SUV chạy điện khác có cùng mức thông số.

Khác biệt về cấu tạo truyền động

Cùng với việc mô-men xoắn cực đại đạt được chậm hơn so với xe điện, ôtô dùng động cơ đốt trong còn chịu thiệt thòi về cấu tạo của hệ truyền động.

Từ trục khuỷu, sức mạnh của động cơ được truyền qua hộp số với nhiều cấp số, đến trục các-đăng, vi sai và sau cùng mới đến trục dẫn động. Mỗi bước truyền động này đều gây ra hao phí năng năng lượng do ma sát của các bánh răng, bộ phận cơ khí… Từ đó, ít nhiều hiệu năng của động cơ đốt trong không được vận dụng tối ưu cho quá trình tăng tốc.

Ngược lại, với cấu tạo hệ dẫn động đơn giản hơn nên xe điện hạn chế được tình trạng thất thoát năng lượng lúc tăng tốc. Ngoài việc không có trục các-đăng, vi sai thì xe điện không sang số trong quá trình đề-pa nên các bánh xe nhận được gần như trọn vẹn mô-men xoắn tức thời rất cao, tạo nên những pha bức tốc “nhanh như điện” theo đúng nghĩa đen.

Mẫu SUV chạy điện VinFast VF e35 có 2 động cơ bố trí ở 2 trục dẫn động, giúp tối ưu khả năng tăng tốc. Ảnh: VinFast.

Tuy vậy, hầu hết xe điện hiện nay sử dụng hộp số một cấp khiến quá trình vận hành liên tục ở tốc độ cao chưa tối ưu hiệu quả sử dụng năng lượng pin. Vì vậy, một số nhà sản xuất đã chọn giải pháp trang bị hộp số 2 cấp cho xe điện.

Trong đó, cấp số đầu có tỷ số truyền lớn mang đến khả năng bức tốc tốt nhất cũng như tận dụng mô-men xoắn ở vận tốc thấp. Cấp số thứ 2 có tỷ số truyền thấp hơn sẽ giúp xe điện tiết kiệm pin ở vận tốc cao, tăng quãng đường di chuyển.

Tại Việt Nam, Porsche Taycan đang làm mẫu xe điện thể thao nhanh nhất và mạnh nhất. Trong khi đó ở phân khúc xe điện phổ thông, những chiếc VinFast VF e34 đã nhận đặt hàng và sẽ tới tay khách hàng vào tháng 11. VF e34 không thiên về khả năng tăng tốc mà hướng tới quãng đường di chuyển hợp lý cho người sử dụng trong đô thị, tuy nhiên với việc là xe điện, khả năng tăng tốc của VF e34 có thể cũng rất ấn tượng.