Cấu trúc 48V trên Tesla Cybertruck mà Elon Musk tự hào thực ra không có gì... hấp dẫn!

Ngành công nghiệp ô tô sử dụng hệ thống điện 12V từ những năm 1950 và không thay đổi kể từ đó. Ngay cả xe hybrid và xe điện vẫn sử dụng hệ thống điện 12V để vận hành như trang bị trên xe như đèn pha, điều khiển ghế lái, cửa kính,... 

Mặc dù chúng ta đã thấy một số loại xe lai điện nhẹ (mild hybrid) sử dụng cấu trúc 48 volt trong những năm qua, nhưng Tesla là hãng đầu tiên sử dụng 48 volt trên xe điện thuần túy với chiếc bán tải Cybertruck.

Musk cho biết trong một cuộc phỏng vấn : “Toàn bộ chuỗi cung ứng, toàn bộ cơ sở hạ tầng thiết kế được thiết kế cho điện áp 12V. Đây là lý do tại chúng ta vẫn chư thể thực sự phát triển và mắc kẹt với con số thấp đến mức phi lý này trong một thời gian dài.” 

Ông chủ Tesla còn tự hào về cấu trúc 48V này đến mức đã gửi một cuốn sách hướng dẫn cách chế tạo một chiếc ô tô sử dụng 48V cho những CEO của các nhà sản xuất ô tô lớn (điều mà người đứng đầu Ford, Jim Farley đã xác nhận trên Twitter).

Tuy nhiên, có thật là cấu trúc 48V này thực sự là bước đột phá?

Trước hết, tại sao tăng điện áp lại là một ý tưởng hay? Định luật Ohm cho chúng ta biết rằng điện áp bằng điện trở nhân với cường độ dòng điện (V=IR). Giả sử điện trở cố định, điện áp tăng sẽ làm giảm cường độ dòng điện. Giảm cường độ dòng điện có nghĩa là bạn có thể sử dụng dây nhỏ hơn để truyền cùng một lượng điện năng. Điều này giúp tiết kiệm trọng lượng, tiền bạc và cải thiện hiệu suất của xe. Dòng điện cao hơn cũng tương ứng với nhiều năng lượng bị mất dưới dạng nhiệt. Do đó, hệ thống 12V không chỉ kém hiệu quả ở mức công suất cao hơn mà còn yêu cầu các bộ phận phải có bộ tản nhiệt lớn hơn hệ thống điện áp cao hơn. 

Các nhà sản xuất ô tô đã chuyển từ điện áp 6V sang 12V vào những năm 1950 để giải quyết nhu cầu năng lượng ngày càng tăng do các bộ phận điện ngày càng nhiều trên xe hơi, đặc biệt là hệ thống đánh lửa cho động cơ có tỷ số nén cao hơn. Kể từ đó, ngành công nghiệp nói chung đã mắc kẹt với điện 12V, ngay cả khi số lượng hệ thống điện trong ô tô đã tăng lên rất nhiều.

Cấu trúc 48V trên Audi Q8

Ngành công nghiệp ô tô đã nỗ lực chuyển sang tiêu chuẩn điện áp cao hơn vào những năm 1990 và đầu những năm 2000 bởi dự đoán nhu cầu về năng lượng điện cao hơn trên ô tô chở khách. Một bài báo SAE năm 1999 do các kỹ sư của Ford viết về hệ thống 36 volt đã kết luận rằng "Các tính năng điện mới có yêu cầu công suất vài trăm W trở lên sẽ yêu cầu có sẵn nguồn điện cao áp để có thể sử dụng được trong thực tế".

Nhưng sự chuyển đổi này chưa bao giờ xảy ra.  

Sam Abuelsamid, nhà phân tích nghiên cứu chính của Guidehouse Insights, cho biết: “Các nhà sản xuất ô tô đã tìm ra những giải pháp hiệu quả hơn là bỏ thêm chi phí để xây dựng hệ thống điện áp cao hơn". 

Tuy nhiên, hiện nay chúng ta có một số mẫu xe sử dụng điện áp 48V trên thị trường. 

Abuelsamid cho biết: “Khi chúng ta bước vào cuối những năm 2000, chúng tôi bắt đầu bổ sung rất nhiều tính năng cho ô tô. Ghế sưởi, vô lăng sưởi, bộ giảm chấn thích ứng, tất cả những thứ này đều tiêu thụ năng lượng điện”.

Điều này đã thúc đẩy một số nhà sản xuất ô tô áp dụng hệ thống 48V, nhưng Abuelsamid giải thích rằng tất cả đều sử dụng ít nhất hai bộ chuyển đổi DC-DC để chạy các bộ phận điện 12V và 5V. 

Mặc dù một nhà sản xuất ô tô có thể cần 48 volt cho một máy phát điện khởi động tích hợp hoặc thanh chống lật chủ động, nhưng không có lý do chính đáng nào để chi số tiền lớn để thay thế hoặc thiết kế lại các bộ phận điện không có công suất lớn. Việc chuyển sang mức 48V có thể cho phép đi dây nhỏ hơn, nhưng ngay từ đầu, có một giới hạn thực tế về mức độ nhỏ của dây của bạn. Ngoài ra, hệ thống 48 volt yêu cầu các đầu nối và tấm chắn chắc chắn hơn để giảm nguy cơ phóng điện. 

Mặc dù thật khó để biết chính xác đâu là điện áp 48V trên chiếc Tesla Cybertruck. Pete Bannon, người đứng đầu bộ phận điện tử điện áp thấp của Tesla , cho biết trong một cuộc phỏng vấn rằng bộ khuếch đại âm thanh cho Cybertruck là 24V và chiếc xe có các thiết bị dự phòng nên nó cũng có thể được khởi động bằng pin 12V nếu là pin 48V gặp vấn đề. 

Khi xem qua danh mục phụ tùng trực tuyến dành cho Cybertruck, bạn sẽ thấy rằng một số bộ phận sử dụng điện áp 48V đều được thiết kế dành riêng cho chiếc xe bán tải điện. Tuy nhiên, số bộ phận của cụm cảm biến radar trên Cybertruck lại có mã sản phẩm giống với Model Y, điều này có thể có nghĩa là bộ phận này sẽ sử dụng điện áp 12V hoặc 5V. Vì vậy, những gì Tesla đang làm ở đây dường như không khác biệt hoàn toàn so với những gì các nhà sản xuất ô tô khác đã làm. 

Hệ thống 48V của Cybertruck hỗ trợ cho vô lăng điều khiển điện tử mà không có trục lái truyền thống (Steer By Wheel). Tuy nhiên, theo video của Tesla giới thiệu hệ thống này, chúng ta thấy logo "ZF" xuất hiện trên nhưng bộ phận của hệ thống này. Nhiều khả năng, Tesla không tự mình sản xuất ra hệ thống này mà sử dụng công nghệ của ZF.

Hệ thống 48V rõ ràng không phải không có lợi ích - chi ít đó là cách duy nhất Tesla có thể hiện thực hóa hệ thống vô lăng điều khiển điện tử. Nhưng ngoài điều đó ra, thật khó để thấy những gì Tesla đang làm khác biệt như thế nào so với các nhà sản xuất ô tô khác khi sử dụng hệ thống 48V và lợi ích của xe điện thậm chí còn chưa rõ ràng.