Công nghệ lái tự động: Gánh nặng điện năng khiến xe điện sụt giảm tầm hoạt động
Hệ thống máy tính và cảm biến phức tạp trên xe tự lái tiêu thụ lượng điện lớn, có thể làm giảm gần 50% phạm vi di chuyển của xe điện. Nghiên cứu mới chỉ ra thách thức về hiệu suất năng lượng khi ngành công nghiệp chuyển dịch sang robotaxi.
Trong khi người dùng xe điện thường lo ngại về thời tiết lạnh hay việc sử dụng điều hòa làm hao pin, một "kẻ sát thủ" thầm lặng khác đang đe dọa phạm vi hoạt động của xe chính là công nghệ lái tự động. Hệ thống này đòi hỏi lượng điện năng khổng lồ để thu thập dữ liệu, vận hành trí tuệ nhân tạo (AI) và các bộ xử lý công suất cao.
Thách thức năng lượng từ trí tuệ nhân tạo
Theo nghiên cứu từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nếu mục tiêu phổ cập xe tự lái cho mọi gia đình trở thành hiện thực, lượng năng lượng mà các phương tiện này tiêu thụ có thể vượt qua tổng mức tiêu thụ của tất cả các trung tâm dữ liệu trên thế giới cộng lại trong năm 2023. Điều này đặt ra bài toán khó cho các nhà sản xuất trong việc cân bằng giữa trí thông minh nhân tạo và hiệu quả sử dụng năng lượng.
Đáng chú ý, các dịch vụ taxi tự lái (robotaxi) dự kiến sẽ hoạt động liên tục tới 23 giờ mỗi ngày. Ông Kay Stepper, Phó chủ tịch phụ trách ADAS và lái xe tự động tại Lucid Motors, cho biết nhu cầu về bộ nhớ và khả năng tính toán đang gia tăng theo cấp số nhân. Với robotaxi, mỗi phút dành cho việc sạc pin là một phút mất đi doanh thu, do đó hiệu suất năng lượng của hệ thống lái là yếu tố sống còn.
Tầm hoạt động có thể giảm tới 46%
Dữ liệu thực tế từ các mẫu xe tự lái đời đầu cho thấy những con số đáng báo động. Các mẫu xe Chevy Bolt của Cruise từng tiêu thụ từ 1,5 đến 3 kilowatt (kW) chỉ để cảm nhận môi trường xung quanh. Ở mức 2 kW, một chiếc xe hoạt động trong ca trực 20 giờ sẽ tiêu tốn khoảng 40 kWh điện, tương đương hai phần ba dung lượng của một bộ pin 60 kWh thông thường.
Cụ thể hơn, cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) Mỹ ước tính mẫu Hyundai Ioniq 5 trang bị công nghệ tự lái chỉ đạt phạm vi hoạt động 279 km. Con số này thấp hơn tới 46% so với mức 490 km trên phiên bản dân dụng dành cho người tiêu dùng. Sự sụt giảm này cho thấy gánh nặng khủng khiếp mà hệ thống phần cứng tự lái đặt lên vai bộ pin xe điện.
Bảng so sánh mức tiêu thụ năng lượng dự kiến
| Mẫu xe/Hệ thống | Mức tiêu thụ năng lượng (kW) | Ghi chú |
|---|---|---|
| Chevy Bolt (Cruise) đời đầu | 1,5 – 3,0 | Tiêu thụ điện năng cực cao |
| Hyundai Ioniq 5 AV | - | Phạm vi hoạt động giảm 46% |
| Mục tiêu của Rivian (Cấp độ 4) | Khoảng 1,1 | Dự kiến ra mắt năm 2028 |
| Waymo (Jaguar I-Pace) | Khoảng 1,0 | Sử dụng 29 camera và 5 lidar |
Cuộc đua tối ưu hóa hiệu suất
Để giải quyết vấn đề này, các hãng xe đang nỗ lực giảm mức tiêu thụ điện của hệ thống xuống ngưỡng tối ưu. Rivian đặt mục tiêu mức tiêu thụ chỉ khoảng 1,1 kW cho hệ thống lái tự động cấp độ 4, tương đương 22 kWh cho mỗi ca làm việc 20 giờ. Lucid cũng đang hợp tác với Nuro để hướng tới những con số tương tự.
Lý giải về việc tiêu tốn năng lượng, ông Kay Stepper phân tích rằng một camera thông thường có tốc độ 30 khung hình/giây với 5-8 triệu pixel mỗi khung hình. Khi nhân con số này với hệ thống 14 camera, cộng thêm dữ liệu từ lidar, radar và siêu âm, khối lượng dữ liệu cần xử lý là vô cùng lớn, đặc biệt là trong môi trường đô thị phức tạp.
Bên cạnh đó, các thế hệ phần cứng mới như hệ thống Driver thế hệ thứ sáu của Waymo đang cho thấy những tín hiệu tích cực khi duy trì mức tiêu thụ quanh ngưỡng 1 kW dù sở hữu dàn cảm biến hùng hậu. Việc giảm mức tiêu thụ năng lượng của máy tính điều khiển không chỉ giúp tăng tầm hoạt động mà còn giảm nhiệt lượng tỏa ra, từ đó giảm áp lực cho hệ thống làm mát của xe.
Nhìn chung, công nghệ lái tự động vẫn đang là một bài toán đánh đổi giữa sự tiện nghi, an toàn và hiệu suất năng lượng. Tuy nhiên, với sự gia nhập của các ông lớn như Uber thông qua các hợp đồng tỷ USD với Lucid và Rivian, ngành công nghiệp đang chuyển dịch mạnh mẽ sang việc tối ưu hóa phần cứng để hiện thực hóa kỷ nguyên robotaxi trong thập kỷ tới.
