Hầu hết các loại xe điện (EV) hiện nay đều sử dụng pin lithium-ion để cung cấp năng lượng cho động cơ điện của chúng. Những loại pin này có phạm vi nhiệt độ hoạt động lý tưởng dường như nằm trong khoảng từ 50 đến 110 độ F (10oC đến 44oC), một số chuyên gia đồng ý về điểm lý tưởng là 70 độ F (21oC). Ở nhiệt độ đóng băng, pin lithium-ion không giữ được năng lượng tốt và thường hoạt động kém hơn. Phạm vi hoạt động của một số xe điện giảm từ mức có thể quản lý được 10% xuống còn 36% trong thời tiết rất lạnh. Và việc mất phạm vi hoạt động đó không hoàn toàn là lỗi của pin lithium-ion. Mà còn do năng lượng lưu trữ được sử dụng như thế nào. Cụ thể hơn, lượng điện năng thoát ra từ chúng để làm nóng một điện trở rồi thổi không khí qua nó để giữ ấm cho cabin xe. Và đó chính là nơi mà bơm nhiệt đi vào phương trình. Bơm nhiệt có tác dụng làm ấm bên trong ô tô hiệu quả hơn là chỉ lấy năng lượng từ pin. Về bản chất, chúng không phải là bộ mở rộng phạm vi mà là một công cụ cho phép xe điện hoạt động hiệu quả hơn và không bị mất quá nhiều phạm vi hoạt động trong nhiệt độ đóng băng.
Pin Lithium-Ion dường như đã đạt đỉnh về mật độ năng lượng
Hầu hết các nhà sản xuất đều tin rằng mật độ năng lượng của pin lithium-ion đã đạt tiệm cận của tiềm năng phát triển tối đa, và như vậy thì một trong nhiều cách cải thiện phạm vi xe chính là bổ sung thêm pin. Điều này lại tăng thêm chi phí và thời gian sạc lâu hơn, một vấn đề phát sinh nữa là tăng trọng lượng xe, mà trọng lượng thì lại tỷ lệ nghịch với phạm vi hoạt động. Rõ ràng bạn chẳng đạt được mục đích gì khi tăng thêm pin và bổ thêm tiền vào việc đó.
Các sự thật thú vị khác cũng ảnh hưởng đến phạm vi hoạt động của xe điện trong thời tiết lạnh giá. Ví dụ, khi thời tiết lạnh thì không khí sẽ có mật độ cao hơn, dẫn đến nhiều lực cản hơn. Nếu bạn đang lái xe trên bề mặt đầy tuyết, lốp xe của bạn cũng sẽ chịu lực cản nhiều hơn và cần nhiều lực hơn để giữ cho xe di chuyển. Nhưng hiệu quả đạt được nhờ bơm nhiệt khó có thể đánh bại được. Và với công nghệ pin hiện tại, tất cả các xe điện chạy trong thời tiết lạnh đều phải có tính năng này như một tính năng tiêu chuẩn. Khi thời tiết lạnh, máy bơm nhiệt sử dụng nhiệt do động cơ và pin tạo ra và chuyển nhiệt vào bên trong xe. Bằng cách này, chiếc xe không phải sử dụng pin để cung cấp năng lượng cho điện trở và giữ ấm cho hành khách. Đó là một giải pháp khá tao nhã và đơn giản nếu bạn nghĩ về nó.
Việc sử dụng máy bơm nhiệt trong xe điện không thể bỏ qua
Máy bơm nhiệt cũng có thể hoạt động theo cả hai cách và giúp giữ ấm bộ pin để pin có thể hoạt động gần với nhiệt độ lý tưởng hơn mà không làm ảnh hưởng đến phạm vi hoạt động, thời gian sạc và hiệu suất của xe điện do thời tiết lạnh giá. Nếu bạn đỗ xe điện tại gara qua đêm trong thời tiết lạnh, bạn có thể làm nóng cabin và pin trước khi rút phích cắm và bắt đầu lái xe vào sáng hôm sau. Bằng cách này, bạn sẽ rời khỏi nhà với pin đầy, hoạt động gần với nhiệt độ lý tưởng và cabin ấm áp. Ioniq 5 của Hyundai hiện được trang bị bơm nhiệt trên tất cả các phiên bản. Nó cũng có hệ thống sưởi pin. Điều tương tự cũng xảy ra với Ioniq 6.
Các nhà sản xuất khác như Tesla hiện đã trang bị bơm nhiệt như một tính năng tiêu chuẩn trên tất cả các mẫu xe năm 2023. Được giới thiệu lần đầu tiên trong Model Y, không mất nhiều thời gian để nó được đưa vào toàn bộ dòng sản phẩm xe điện. Tesla được biết là đã nỗ lực để tăng phạm vi các mẫu xe của mình bằng mọi cách có thể. Và máy bơm nhiệt đơn giản là không thể bỏ qua được. Theo phong cách điển hình của Tesla, họ tiếp cận công nghệ bơm nhiệt từ lối tư duy nguyên tắc đầu tiên và họ đã đưa ra một thiết kế độc đáo. Máy bơm nhiệt của Tesla có bảng mạch in giúp giảm số lượng linh kiện sử dụng trên máy bơm nhiệt thông thường xuống mức tối thiểu.
Nhu cầu về điện sẽ tăng mạnh và chúng ta cần phải sẵn sàng cho điều đó
Xem xét chỉ hơn 2% phương tiện trên đường ngày nay là xe điện, và chắc chắn rằng nhu cầu điện sẽ cao. Việc thay thế hơn 90% phương tiện hiện đang được sử dụng trong vài thập kỷ tới sẽ đòi hỏi nhiều khoản đầu tư vào các nguồn năng lượng sạch. Nếu không thì việc thay thế các phương tiện bằng xe điện sẽ chẳng có ý nghĩa gì. Một cuộc khủng hoảng năng lượng có thể dễ dàng xảy ra nếu không chú ý đến những gì đang xảy ra trên thế giới cũng như các xu hướng trong tương lai. Một ví dụ gần đây về cuộc khủng hoảng năng lượng trầm trọng có thể thấy ở Cộng hòa Nam Phi. Sự trợ giúp này càng chứng minh quan điểm rằng bất kỳ cách nào để tiết kiệm năng lượng đều được hoan nghênh, đặc biệt là khi quá trình điện khí hóa hàng loạt ngành công nghiệp ô tô đang diễn ra với tốc độ nhanh chóng như vậy. Đây càng là lý do để trang bị bơm nhiệt trong tất cả các xe điện.
