Xu thế chuyển dịch sang sử dụng xe ô tô điện thay thế các loại xe dùng nhiên liệu hóa thạch trong tương lai là tất yếu. Trong đó, pin ô tô điện được coi là công nghệ lõi của ngành công nghiệp xe điện.
Pin ô tô điện là gì?
Với dòng xe ô tô điện, pin chính là “linh hồn”, là công nghệ lõi của thiết kế xe điện, chiếm tỷ trọng lớn trong giá bán xe ô tô điện cũng như đòi hỏi trình độ khoa học - công nghệ cao
Xe ô tô điện sử dụng pin sẽ trở thành xu hướng tất yếu trong tương lai
Pin trên ô tô điện là loại pin sạc (hay còn gọi là ắc quy hay pin thứ cấp), là các loại pin có thể lặp đi lặp lại chu trình sạc bằng cách cắm pin và bộ sạc vào nguồn điện. Cấu tạo pin ô tô điện gồm nhiều ngăn chứa các tế bào pin được lắp nối tiếp nhau, gồm điện cực dương (ca-tốt) và điện cực âm (a-nốt) cùng dung dịch điện ly.
Các loại pin ô tô điện
Pin Lithium-ion: Đây là loại pin được dùng trong hầu hết các loại xe điện hiện nay. Công nghệ pin Lithium-ion (hay Li-ion) cũng chính là công nghệ pin được dùng cho các dòng điện thoại thông minh hay máy tính xách tay trên thị trường.
Pin Lithium-ion gồm 2 cực: Cực dương sử dụng hợp chất oxit kim loại chuyển tiếp (Mn, Co, Ni) cùng với Liti (hợp kim Lithium (nguyên tố Liti với kí hiệu hóa học Li); cực âm dùng Graphite và sử dụng chất điện li dạng lỏng.
Mô hình minh họa quá trình sạc và xả của pin Lithium-ion (Nguồn: Sưu tầm)
Ưu điểm nổi bật nhất của pin Lithium-ion đó chính là tốc độ tự xả thấp và mật độ năng lượng cao. Do đó, đây là loại pin được ưu tiên sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất pin cho ô tô điện.
Pin hydride nickel-kim loại: Đây là loại pin sạc được sử dụng trong các dòng xe hybrid, tàu điện sàn thấp cũng như một số thiết bị điện tử.
Pin hydride nickel-kim loại tương tự như pin nickel cadmi (NiCd) song thay cadmi - một kim loại nặng độc hại bằng hỗn hợp hấp thu hidrua cho cực âm (a-nốt). Không chỉ không gây ô nhiễm cho môi trường mà 1 pin NiMH có thể có điện dung lớn gấp 2-3 lần so với pin NiCd cùng kích thước.
Tuy nhiên, pin NiMH có tốc độ tự xả cao hơn hẳn so với pin Lithium-ion cũng như hiệu suất sạc pin thấp nên ít được dùng cho các loại pin ô tô điện trên thị trường hiện nay.
Pin LFP (Lithium Iron Phosphate): Đây cũng là loại pin được các nhà sản xuất ưa chuộng và ứng dụng phổ biến trên ô tô điện hiện nay. LFP có tuổi thọ lên đến 5000 chu kỳ sạc - xả ở mức độ 80 phần trăm mà không giảm hiệu suất vận hành. Loại pin này có giá thành rẻ, không cần bảo trì, cực kỳ an toàn và nhẹ góp phần tối ưu trọng lượng của xe. LFP có khả năng sạc đầy chỉ trong thời gian ngắn, ứng dụng với nhiều loại sạc khác nhau và vẫn duy trì độ bền vốn có.
Pin Ternary Lithium: Được chế tạo từ các vật liệu như ternary niken, coban và mangan với những ưu điểm như cải thiện độ dẫn điện, cải thiện hiệu suất tuần hoàn và hiệu suất vận hành của hệ thống pin. Ternary có khả năng chịu nhiệt tốt, hạn chế cháy nổ và tính ổn định cao.
Sạc nhanh có làm chai pin ô tô điện không?
Với công nghệ pin Lithium-ion hiện nay, các nhà sản xuất đều khẳng định rằng việc sạc nhanh không ảnh hưởng tới chất lượng cũng như tuổi thọ pin.
Thay vào đó, để tránh việc bị “chai pin” (pin bị giảm dung lượng nhanh), người tiêu dùng được khuyến cáo không nên xả pin cạn kiệt. Chỉ nên xả pin đến mức được khuyến cáo (khoảng 20-25%). Ngoài ra, pin ô tô điện cũng được các nhà sản xuất thiết kế để sạc đến 85% dung lượng thay vì 100% dung lượng, nhằm kìm hãm lại quá trình chai pin.
Bên cạnh đó, phương pháp lái xe cũng ảnh hưởng nhiều tới tuổi thọ pin xe điện. Người dùng nên nên giữ tốc độ ổn định, không nên tăng tốc quá nhanh, tránh làm giảm tuổi thọ của pin.
Các đặc điểm pin ô tô điện VinFast
Hiện nay, các dòng xe điện VinFast đều được trang bị loại pin Lithium-ion, LFP và lithium có dung lượng lớn và hiệu suất vận hành cao, cho khả năng sạc nhanh và vận hành hiệu quả trên mọi địa hình.
| Loại xe | Loại pin | Công suất tối đa | Thời gian sạc nhanh nhất | Quãng đường di chuyển sau 1 lần sạc đầy |
| VF e34 |
Lithium - ion |
110 kW/147 hp | ~18 phút sạc (đi được khoảng 180km) |
~285km |
| VF 8 | Lithium - ion | 260kW (Eco) 300kW (Plus) |
≤24 phút (10-70%) |
420km (Eco) |
| VF 9 | Lithium - ion | 300kW | 26 phút (10-70%) |
438km (Eco) |
|
VF 5 Plus |
Lithium | 100kW | 30 phút (10-70%) | >300km |
Bên cạnh việc tự sạc xe tại nhà, người dùng có thể chủ động sạc tại các trạm sạc VinFast phủ sóng khắp 63/63 tỉnh thành cả nước, được lắp đặt tại các cây xăng, bãi đỗ xe ngoài trời, trung tâm thương mại, đường cao tốc, quốc lộ,... Mật độ trạm dày đặc tương tự cây xăng truyền thống sẽ giúp người tiêu dùng an tâm sử dụng ô tô điện mà không lo pin xe ô tô điện VinFast bị hết giữa đường hay gặp sự cố.
Cũng giống như nhiên liệu đối với xe động cơ đốt trong, cụm pin chính là "trái tim" của ô tô điện.
Nếu như với ô tô động cơ đốt trong, khi ghé trạm nhiên liệu, bạn cần chọn đúng loại dầu hoặc xăng phù hợp, thì với ô tô điện cũng vậy. Nếu muốn xe điện vận hành trong trạng thái tốt nhất, ổn định, và kéo dài tuổi thọ pin thì trước tiên bạn cần đảm bảo sạc pin đúng cách.
Hầu hết ô tô điện trên thị trường hiện nay sạc pin bằng hai phương thức - sạc bằng nguồn điện xoay chiều (AC) và nguồn điện một chiều (DC). Tại sao lại như vậy? Hãy tìm hiểu từng loại.
Sạc thường AC hay sạc nhanh DC?
Dù là AC hay DC, chỉ có thể thực sự sạc pin bằng dòng điện một chiều. Điểm khác biệt nằm ở sự chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều (AC) sang một chiều (DC) - ở trạm sạc trước khi dòng điện truyền vào xe, hoặc ở hệ thống sạc của xe khi điện đã vào.
Dòng điện xoay chiều chủ yếu được sử dụng tại các hộ gia đình, do tính hiệu quả và khả năng dễ dàng chuyển đổi thành các mức điện áp khác nhau, có thể truyền tải ở khoảng cách xa mà ít hao hụt. Do khoảng cách từ các trạm điện tới hộ gia đình rất xa, nên việc lựa chọn dòng điện xoay chiều là hợp lý.
Ở hệ thống sạc thường AC, điện được truyền tới bộ điều khiển sạc của xe để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều (từ AC sang DC) rồi sạc pin cho ô tô điện. Hệ thống sạc sẽ điều chỉnh điện áp phù hợp với xe.
Trong khi đó, ở hệ thống sạc nhanh DC, có sự kết nối trực tiếp giữa trạm sạc với cụm pin điện áp cao. Thay vì phải chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều sang một chiều ngay trên xe, các trạm sạc nhanh DC cung cấp luôn dòng điện một chiều thẳng tới cụm pin của xe, bỏ qua bộ điều khiển sạc.
Việc truyền điện trực tiếp giúp tăng tốc độ sạc pin so với sạc thường AC. Do đó, sạc nhanh DC thường được dùng cho những hành trình dài, hoặc khi xe cần sạc nhanh. Tuy nhiên, hệ thống sạc nhanh cần có cơ sở hạ tầng chuyên biệt đắt đỏ hơn, phức tạp hơn và cũng tốn diện tích hơn.
Vì quá trình chuyển đổi dòng điện diễn ra bên trong trạm sạc rộng lớn, chứ không phải trong xe, nên có thể sử dụng các bộ biến áp lớn hơn để chuyển đổi dòng điện xoay chiều cực nhanh. Kết quả là một số trạm sạc nhanh DC có thể đạt công suất 350kW và sạc đầy pin ô tô điện chỉ trong 15 phút.
Tuy nhiên, cũng có một số yếu tố khác có thể ảnh hưởng tới tốc độ sạc, như phần trăm pin (mức sạc), tình trạng pin, và thời tiết.
Điện từ điện lưới, như trong ổ cắm tại các hộ gia đình, luôn là dòng điện xoay chiều AC, còn điện lưu trong cụm pin là dòng điện một chiều DC (Ảnh minh họa: WapCar).
Cấp độ sạc
Dựa trên tốc độ và công suất, mức sạc điện được chia thành 3 cấp độ.
Cấp độ 1 (Level 1 - L1) - 120V
Xe điện nào cũng đi kèm một cáp sạc L1, để bạn có thể cắm sạc ở bất kỳ ổ điện nào trên tường. Điểm yếu của Cấp độ 1 là tốc độ sạc chậm. Ví dụ, nếu sạc chiếc Ford Mustang Mach-E 2021 lắp gói pin 88kWh với dòng điện 110-120V thì sẽ mất 63 giờ mới đầy, theo kết quả thử nghiệm của trang Electrek.
Tùy dung lượng pin, tốc độ sạc bằng cáp L1 sẽ khác nhau, nhưng trung bình mỗi giờ sạc ở cấp độ này sẽ chỉ giúp xe đi được 3-8 km.
Như vậy, hiểu một cách đơn giản hơn, cáp sạc L1 chỉ được dùng như giải pháp khẩn cấp khi chủ xe đi làm mà quên sạc pin trước khi đi học, đi làm, trong khi gần khu vực trường học hoặc công sở lại không có trạm sạc nhanh, thì có thể cắm sạc vào bất kỳ ổ điện nào suốt buổi, để khi tan học, tan làm có thể lái xe về nhà.
Cấp độ 2 (Level 2 - L2) - 240V
Sạc cấp độ 2 nhanh hơn cấp độ 1 do điện áp cao gấp đôi. Bộ sạc L2 khá phổ biến ở các trạm sạc công cộng trên đường hoặc trong hầm chung cư, tòa nhà văn phòng. Với công suất sạc 11-12kW, ví dụ như chiếc Mustang Mach-E như trên sẽ mất 11,5 giờ để sạc đầy pin.
Với bộ sạc L2, mỗi giờ sạc sẽ giúp ô tô điện đi được 16-40 km.
Cấp độ 3 (Level 3 - L3) - điện một chiều (DC)
Đây là cấp độ sạc nhanh nhất hiện nay dành cho ô tô điện, đòi hỏi nguồn cấp điện riêng, với dòng xoay chiều AC lớn hơn 480V và hơn 100A.
Bộ sạc nhanh DC có thể cung cấp 50-350kW điện, thậm chí lên tới 400kW ở một số nước châu Âu, nên chỉ mất 15-30 phút để sạc đầy pin. Loại sạc này thường được lắp tại các trạm dừng nghỉ trên đường cao tốc hoặc các trung tâm mua sắm, phục vụ nhu cầu sạc nhanh của những người di chuyển đường dài hoặc cần sạc gấp.
Tùy vào nhu cầu và điều kiện, người dùng ô tô điện sẽ chọn cách sạc thuận tiện và phù hợp nhất (Ảnh minh họa: TC Motor).
Có những loại cổng sạc nào?
Cổng sạc chính là bộ phận kết nối xe với nguồn điện bên ngoài để sạc pin. Trên thế giới hiện có 6 loại cổng sạc khác nhau, phù hợp với tiêu chuẩn của từng thị trường và từng hãng xe.
Cổng sạc Type 1 J1772: Cho tốc độ sạc Cấp độ 1 và Cấp độ 2, hiện được dùng phổ biến cho các trạm sạc thường AC tại Nhật và Bắc Mỹ.
Cổng sạc Type 2 Mennekes: Thuộc Cấp độ 3 (sạc nhanh), sử dụng điện áp 600V-800V, có cơ chế khóa sẵn để đảm bảo an toàn khi sử dụng tại các trạm sạc công cộng. Đây là loại được sử dụng phổ biến ở châu Âu và châu Á (trừ Nhật Bản và Trung Quốc).
Cổng sạc kết hợp CCS: Hỗ trợ cả sạc AC và DC với công suất 50-350kW, phổ biến ở hầu hết các thị trường (trừ Nhật Bản và Trung Quốc). Đây cũng là loại hãng xe VinFast của Việt Nam đang sử dụng.
Cổng sạc Chademo: Sử dụng điện áp 600V-800V từ nguồn điện một chiều (DC) với tốc độ sạc rất nhanh, chỉ phổ biến ở Nhật Bản.
Cổng sạc GB/T: Hỗ trợ cả sạc thường AC và sạc nhanh DC, chỉ được dùng ở Trung Quốc.
Cổng sạc nhanh Supercharger của Tesla: Đây là chuẩn sạc được Tesla xây dựng riêng cho xe của hãng trên toàn thế giới. Mới đây, Tesla đã cam kết chia sẻ hệ thống sạc với các nhà sản xuất khác, sử dụng bộ chuyển đổi.
Hình minh họa các loại cổng sạc ô tô điện hiện nay trên thế giới (Ảnh: Enel-X).
"Bí kíp" tăng tuổi thọ pin ô tô điện
Chỉ sạc tối đa 80% dung lượng pin
Hầu hết ô tô điện hiện nay sử dụng pin lithium-ion. Nếu bạn thường xuyên sạc đầy 100% pin, rồi dùng đến cạn, thì pin sẽ rất chóng hỏng, có thể chỉ sau vài năm.
Tất cả các nhà sản xuất ô tô đều khuyến cáo chỉ nên sạc đến 80% dung lượng pin. 30-80% là ngưỡng lý tưởng để xe điện hoạt động tốt nhất, pin bền nhất.
Tuy nhiên, cũng không nên vì điều này mà quá "căng thẳng" khi sử dụng ô tô điện. Nếu điều kiện không cho phép, như khi lái xe đường dài, bạn có thể yên tâm đi tiếp dù pin giảm xuống dưới mức 30%, hoặc sạc pin lên hơn 80% để không phải lo lắng bị hết pin giữa đường. Chỉ cần nhớ đừng thường xuyên làm như vậy.
Không sạc pin quá thường xuyên
Đừng vì lo lắng xe hết pin giữa đường mà cắm sạc quá thường xuyên. Nếu không cần thiết phải cắm sạc, ví dụ như trường hợp chuẩn bị đi xa, thì thông thường chỉ nên sạc ô tô điện cách ngày.
Nếu được sử dụng đúng cách, pin ô tô điện có thể đạt tuổi thọ 10 năm (Ảnh minh họa: VF).
Nếu bạn ở nhà riêng và có lắp đặt trụ sạc thì hãy sạc pin 2 ngày/lần. Nếu phải phụ thuộc vào trạm sạc công cộng, hãy lên kế hoạch sạc pin cho phù hợp, thay vì tranh thủ cắm sạc "mọi nơi, mọi lúc".
Có một lợi thế nữa của việc không sạc pin quá thường xuyên cho ô tô điện là có tăng cường thu hồi năng lượng phanh, từ đó giảm chi phí sạc. Khi pin đầy hoặc gần đầy, hệ thống phanh tái tạo năng lượng sẽ bị ngắt để tránh tình trạng sạc pin quá ngưỡng.
Sạc nhanh quá nhiều
Sử dụng sạc nhanh DC rất tiện nếu bạn đi xa và cần nạp năng lượng cho xe giữa đường khi di chuyển trong ngày, hoặc chỉ đơn giản là do bạn quên sạc vào hôm trước và pin sụt xuống dưới mức 30%. Một lần sạc nhanh chỉ mất khoảng 30 phút.
Tuy nhiên, tuổi thọ và hiệu suất pin sẽ giảm nếu bạn thường xuyên sử dụng trạm sạc nhanh. Hãy lên kế hoạch sạc pin phù hợp, hạn chế sử dụng sạc nhanh để tăng tuổi thọ pin. Theo tính toán của các nhà sản xuất và chuyên gia về xe điện, sạc nhanh quá 1-2 lần/ngày bị coi là nhiều, sẽ làm giảm 1% công suất pin mỗi năm.
Không cắm sạc ngay sau khi vừa tắt máy
Pin lithium-ion nói chung và pin ô tô điện nói riêng rất nhạy cảm với nhiệt độ. Điều kiện lý tưởng là 20-40 độ C. Do đó, nếu ô tô điện vừa chạy quãng đường cả trăm km, nhất là vào mùa hè, đừng vội cắm sạc ngay khi vừa dừng xe, tắt máy. Hãy đợi một lúc cho pin nguội bớt.
Cũng vì lý do này, không nên để ô tô điện cắm sạc pin lâu ngoài trời nắng.
Nguồn: https://dantri.com.vn/o-to-xe-may/tat-tat-ve-sac-pin-o-to-dien-20230801004714331.htm
