Làm thế nào để sạc pin xe điện?

Vấn đề cơ bản nhất của xe điện (EV) là nó hoạt động bằng pin, khi pin cạn, nó cần được cung cấp năng lượng. Có hai cách để giải quyết vấn đề này: Sạc lại pin và thay pin đã cạn bằng pin khác sạc đầy. Để sạc lại pin, nó được kết nối ổ cắm điện thông qua bộ sạc, là thiết bị cung cấp dòng điện và điện áp cần thiết cho pin.

Bộ sạc pin trông đơn giản nhưng vai trò nó rất quan trọng. Pin của xe điện là nguồn điện một chiều (DC), có nghĩa là pin chỉ có thể lưu trữ năng lượng ở dạng DC. Trong khi đó, lưới điện phân phối chủ yếu là nguồn điện xoay chiều (AC), có nghĩa là điện từ bất kỳ ổ cắm điện nào xung quanh bạn nhiều khả năng là nguồn AC.

Vì vậy, nguồn AC phải được chuyển đổi thành nguồn DC trước khi sạc vào pin. Trong đó, nguồn điện phải được chỉnh lưu nằm trong giới hạn dòng điện và điện áp nhất định mà pin có thể chấp nhận. Từ khái niệm căn bản trên, chúng ta biết được vì sao có hai phương pháp sạc xe điện chính: sạc AC và sạc DC.

Sạc AC dựa vào bộ sạc tích hợp trong xe điện để chuyển đổi nguồn AC thành DC. Còn sạc DC chuyển đổi nguồn AC thành DC tại trạm (điểm) sạc trước khi sạc vào pin trong xe. Sạc DC bỏ qua bộ sạc tích hợp trên xe điện, cho phép trải nghiệm sạc nhanh hơn, nên còn gọi là sạc nhanh DC.

Khi bạn kết nối EV với thiết bị cung cấp xe điện (EVSE - Electric Vehicle Supply Equipment), một số bước sẽ diễn ra để bắt đầu sạc. EVSE là thuật ngữ đề cập đến trạm sạc, điểm sạc hay đơn giản là bộ sạc. EVSE bao gồm các đầu nối, cáp, hệ thống điều khiển, cơ sở hạ tầng, tất cả được thiết kế tỉ mỉ để cung cấp nguồn điện an toàn, hiệu quả để sạc pin cho EV.

Sau khi kết nối, EVSE sẽ liên lạc với EV để xác nhận sự sẵn sàng sạc của nó. Điều này liên quan đến việc đánh giá trạng thái pin, khả năng sạc, khả năng tương thích với các giao thức liên lạc.

Để sạc AC, EVSE chuyển đổi nguồn AC từ lưới điện thành nguồn DC phù hợp với pin xe điện. Quá trình chuyển đổi này diễn ra trong mạch điều khiển của EVSE, thường bao gồm các bộ phận như bộ chỉnh lưu, máy biến áp, bộ điều chỉnh điện áp. Sau đó, EVSE cung cấp nguồn DC đã chuyển đổi tới bộ sạc tích hợp của xe điện.

Trong khi đó, sạc nhanh DC bỏ qua bộ sạc tích hợp của xe điện. Thay vào đó, EVSE cung cấp nguồn DC điện áp cao trực tiếp cho pin xe điện, dẫn đến thời gian sạc ngắn hơn đáng kể. Điều này đòi hỏi các trạm sạc nhanh DC chuyên dụng có công suất đầu ra mạnh mẽ.

Pin cũng có một thiết bị để đảm bảo việc sạc được diễn ra một cách chính xác. Điều quan trọng cần lưu ý, sạc là quá trình tạo ra rất nhiều nhiệt. Thiết bị chịu trách nhiệm kiểm soát pin được gọi là hệ thống quản lý pin (BMS).

Các cấp độ sạc pin xe điện

Hiện tại, ô tô điện có 3 cấp độ (level) sạc, được phân loại dựa trên điện áp và tốc độ sạc. Tùy cấp độ sạc, hãng sản xuất và thị trường mà xe điện sử dụng chuẩn kết nối khác nhau.

● Sạc cấp độ 1 (120 Volt) ​

Bộ sạc cấp độ 1 là cấp độ sạc cơ bản, sử dụng điện sinh hoạt 110-120 V, từ bất kỳ ổ cắm điện thông thường nào trong các hộ gia đình, gara, trạm sạc trên đường hoặc chỗ đậu xe qua đêm. Điều này khiến chúng trở thành tùy chọn sạc thuận tiện, dễ tiếp cận đối với chủ sở hữu xe điện. Sạc cấp độ 1 phổ biến ở các quốc gia và khu vực sử dụng điện áp 110-120 V như Bắc Mỹ hay Nhật Bản. Nhược điểm của bộ sạc này là tốc độ sạc khá chậm so với các bộ sạc cấp cao hơn. Chúng phù hợp cho những người có nhiều thời gian để sạc pin EV.

● Sạc cấp độ 2 (240 Volt)

Bộ sạc cấp độ 2 hoạt động bằng dòng điện xoay chiều (AC) 220-240 V, cung cấp tốc độ sạc nhanh hơn bộ sạc cấp độ 1. Loại bộ sạc này cần có thiết bị sạc chuyên dụng ở trạm sạc, thường được lắp đặt ở các điểm sạc công cộng, nơi làm việc, trung tâm thương mại, chung cư, bãi đậu xe. Nếu tại Mỹ, người dùng sẽ phải đầu tư thêm tiền để nâng bộ sạc lên cấp độ 2 để dùng ở nhà. Về cơ bản, ở châu Âu và hầu hết các nước, trong đó có Việt Nam đều sử dụng điện áp 220-240 V nên cấp độ 2 là cấp độ sạc cơ bản. Chúng phù hợp với những người cần sạc nhanh hơn do thời gian sạc giảm đáng kể.

● Sạc cấp độ 3 (480 Volt)​

Bộ sạc cấp độ 3, còn được gọi là bộ sạc nhanh, sử dụng dòng điện một chiều (DC), điện áp cao (480 V), thay vì điện xoay chiều (AC). Các bộ sạc này cung cấp khả năng sạc nhanh hơn đáng kể cho xe điện so với bộ sạc cấp độ 1 và cấp độ 2. Sạc cấp độ 3 thường chỉ có ở các trạm sạc nhanh, được các hãng xe xây dựng, chủ yếu được lắp đặt ở điểm sạc công cộng, trạm sạc trên đường cao tốc, trạm dịch vụ, khu vực thương mại, nơi cần sạc nhanh để di chuyển đường dài. Việc sạc nhanh cũng đòi hỏi chuẩn cáp sạc riêng (đầu cắm sạc). Các tùy chọn sạc nhanh DC thường đắt hơn đáng kể, cần đầu tư nhiều hơn so với các bộ sạc khác do các bộ phận phức tạp và yêu cầu nguồn điện đầu vào cao hơn.