Nếu bạn đang băn khoăn về việc sử dụng xe ô tô chạy điện có những khác biệt gì so với xe xăng/dầu truyền thống thì một trong những yếu tố cần quan tâm nhất là các cấp độ sạc xe điện từ chậm đến nhanh, khả năng hỗ trợ cấp độ sạc của từng loại xe như thế nào và cơ sở hạ tầng liên quan ra sao.
Lâu nay, mọi người đã quen với việc chạy những chiếc xe dùng xăng/dầu cho đến khi kim báo nhiên liệu xuống mức thấp rồi tìm kiếm một trạm nhiên liệu (“cây xăng”) để đổ đầy bình nhanh chóng trong vòng vài phút là có thể tiếp tục hành trình. Nhưng với xe điện thì không đơn giản như vậy, khi phần lớn các mẫu xe đòi hỏi khoảng thời gian khá dài, từ vài chục phút cho đến vài tiếng đồng hồ, để nạp lại đủ năng lượng cho xe di chuyển được quãng đường tương đối dài. Còn nếu muốn đang từ gần cạn pin về lại mức 100%, thời gian chờ có thể lên đến… nửa ngày hoặc hơn nữa!
Không cần phải là nhà khoa học với bằng cấp chuyên môn cao để có thể hiểu cách sạc một chiếc xe ô tô chạy điện thông thường, vốn đang ngày càng trở nên phổ biến hơn trong vòng vài năm trở lại đây. Việc cắm sạc cho một chiếc xe điện về bản chất không thực sự khác biệt so với thao tác đổ thêm nhiên liệu cho một mẫu xe sử dụng động cơ đốt trong. Mặc dù vậy, mọi thứ có thể trở nên khá rắc rối nếu bạn tìm hiểu sâu hơn về những trang bị cần thiết để sạc xe và ảnh hưởng của chúng đối với tốc độ sạc.
Những biệt ngữ như SAE J1772, sạc nhanh DC hay sạc Cấp độ 1 và 2 có thể khiến ta cảm thấy việc sạc một chiếc xe điện phức tạp hơn nhiều so với tưởng tượng. Sự thật là, việc sạc xe điện được cho là không khó hơn sạc điện thoại di động của bạn, mặc dù việc này có thể mất nhiều thời gian hơn một chút tùy thuộc vào thiết lập sạc cụ thể mà ô tô của bạn đã cắm vào.
Những cấp độ sạc xe điện
Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE International) đưa ra ba cấp độ sạc xe điện: Cấp độ 1, Cấp độ 2 và Cấp độ 3. Cấp độ bạn sử dụng tại một thời điểm nhất định có thể phụ thuộc vào một số yếu tố, chẳng hạn như hệ thống điện trong nhà của bạn và cấu trúc của các khu vực công cộng sẵn có, chẳng hạn như chuẩn sạc ở một địa phương nhất định.
Cấp độ 1
Các nhà sản xuất xe hơi thường trang bị hệ thống sạc Cấp độ 1 kèm theo mỗi chiếc xe mới bán ra. Hệ thống này có thể cắm vào nguồn điện dân dụng thông thường, tùy theo quy định của từng quốc gia. Phần lớn sử dụng mức điện áp cho các hộ gia đình ở dạng xoay chiều AC 220V-240V (Việt nam là 220V), một số ít quốc gia sử dụng điện áp xoay chiều AC 110V-120V như Nhật Bản hay Mỹ.
Khi mua xe điện, các hãng xe thường cung cấp sẵn cho người mua bộ cáp sạc di động 2,4 kW tương thích với ổ cắm điện gia dụng, nên người dùng cũng không cần tốn chi phí lắp đặt. Sự phổ biến của nó giúp cho những hệ thống sạc Cấp độ 1 hết sức thuận tiện cho người sử dụng, dù cho tốc độ sạc của nó rất chậm.
Mỗi giờ sạc chỉ đủ để bổ sung thêm được từ 3 tới 7 km vào quãng đường đi, tùy thuộc vào hiệu năng vận hành của từng mẫu xe. Ngay cả khi bạn để ô tô cắm điện qua đêm, chưa chắc xe có thể đầy pin vào buổi sáng hôm sau. Đó là bởi vì nó bị giới hạn ở dòng điện 10-12A nhằm mục đích không làm quá tải hệ thống điện của nhà bạn.
Cầu dao sử dụng trong gia đình thường nằm ở dòng diện 15-20A. Thông thường các cầu dao này dùng chung với các thiết bị gia dụng khác, vì vậy tốt nhất bạn nên sử dụng một đường điện chuyên dụng để phục vụ cho việc sạc pin xe điện.
Sạc Cấp độ 1 là không đủ để đáp ứng nhu cầu của hầu hết các chủ xe điện. Tuy nhiên, nếu quãng đường di chuyển hàng ngày dưới 30 km, có lẽ sạc Cấp độ 1 là đủ.
Có một lưu ý là không được cắm dây sạc Cấp độ 1 vào một dây nối dài, bởi độ dài tăng thêm đó có thể dẫn tới việc tăng điện trở, gây quá nhiệt cho phần dây nối dài, từ đó khiến hệ thống sạc có thể bị hỏng và ngừng hoạt động.
Cấp độ 2
Sạc Cấp độ 2 sử dụng dòng điện xoay chiều AC 240V và thường có cường độ dòng điện cao hơn từ 3 đến 4 lần các hệ thông sạc Cấp độ 1, đạt mức công suất trong khoảng 11-12 kW. Vì vậy, chúng có khả năng sạc lại pin cho xe điện nhanh hơn khoảng 6 đến 8 lần so với hệ thống Cấp độ 1, tức là nạp lại đủ năng lượng để xe đi thêm được từ khoảng 20 đến 50 km cho mỗi giờ sạc.
Sạc Cấp độ 2 hiện đang là chuẩn sạc phổ biến nhất được tìm thấy tại các trạm sạc công cộng cũng như tại các điểm dừng nghỉ hoặc bãi đậu xe của khách sạn/khu nghỉ dưỡng cao cấp. Vì hầu như tất cả các loại xe điện phổ biến hiện nay đều hỗ trợ khả năng sạc Cấp độ 2 nên việc đầu tư chuẩn này cho trụ sạc công cộng trở thành điều hiển nhiên.
Phần đầu dây nối với xe cũng sẽ trông giống với hệ thống sạc tại nhà. Những thiết bị sạc Cấp độ 2 có khả năng đem lại quãng đường đáng kể cho xe sau vài giờ sạc. Tốc độ sạc của các hệ thống Cấp độ 2 không hẳn giống nhau hoàn toàn. Một thiết bị 240V, 24A có thể sản sinh mức công suất liên tục gần 6 kW, trong khi hệ thống sạc Cấp độ 2 nhanh nhất có cường độ 80A, sản sinh công suất lên đến 22 kW ở điện áp 3-pha, tức nhanh hơn gần 4 lần so với hệ thống nêu trên.
Hệ thống phần cứng trên xe sẽ quyết định tốc độ sạc của hệ thống sạc Cấp độ 2. Không phải chiếc xe nào cũng có khả năng sạc với mức công suất tối đa lên đến 22 kW, vậy nên bạn cần lựa chọn các thiết bị sạc phù hợp với xe để tránh bỏ tiền cho những thiết bị không sử dụng được.
Để sử dụng trong gia đình, bạn sẽ cần phải bỏ chi phí để lắp đặt, tại Việt Nam dao động trong khoảng vài chục triệu đồng tùy thuộc vào thương hiệu, xếp hạng công suất và yêu cầu lắp đặt. Yêu cầu cho việc lắp đặt bộ sạc Cấp độ 2 là cần có một đường điện chuyên dụng, tối thiểu là dòng điện 50A.
Với bộ sạc Cấp độ 2, mỗi giờ sạc sẽ giúp xe đi được từ 16-40 km. Như vậy nếu sạc pin tại nhà, chỉ cần từ 3-5 tiếng là đủ đáp ứng nhu cầu di chuyển hàng ngày. Nếu đi cùng một quãng đường với khoảng cách giống nhau, chi phí cho xe điện sẽ thấp hơn với xe dùng xăng/dầu.
Cấp độ 3 – sạc nhanh DC
Đây là hệ thống sạc nhanh nhất hiện nay dành cho xe điện. Thay vì truyền dòng điện xoay chiều AC như các Cấp độ 1 và Cấp độ 2, sạc Cấp độ 3 chuyển sang nạp năng lượng trực tiếp cho xe bằng điện một chiều DC, nhờ đó có thể tăng mức điện áp cũng như cường độ dòng điện lên những ngưỡng rất cao, tạo ra công suất sạc lớn, giúp giảm thiểu thời gian cần để sạc đầy pin.
Thực chất, hệ thống sạc Cấp độ 3 vẫn sử dụng điện áp đầu vào dạng xoay chiều AC, nhưng được chuyển đổi điện năng thành điện áp một chiều DC trước khi truyền tới pin của xe. Mức điện áp thường là từ 480V trở lên với dòng điện hơn 100A. Công suất của những hệ thống sạc Cấp độ 3 có thể dao động trong khoảng từ 50-600 kW, qua đó cho phép sạc đầy 80% pin xe điện chỉ trong vòng từ 15-45 phút.
Cần lưu ý rằng, điện sử dụng cho việc sạc pin luôn luôn phải là điện DC. Đối với các Cấp độ 1 và Cấp độ 2, nguồn điện AC sẽ được chuyển đổi thành DC thông qua cơ chế mạch biến đổi dòng điện, là thành phần gắn trực tiếp trên xe. Trong khi đó, hệ thống sạc Cấp độ 3 thực hiện quá trình chuyển đổi này ngay từ trong trụ sạc, vốn được thiết kế rất to lớn.
Sở dĩ có chuyện này là bởi vì, các hãng xe sẽ tiết kiệm được rất nhiều chi phí cũng như công sức khi chỉ cần trang bị cho xe bộ mạch chuyển đổi điện từ AC với điện áp 120V hoặc 240V sang DC, tương đối nhỏ gọn và không quá cầu kỳ. Còn nếu như phải trang bị bộ mạch chuyển đổi điện từ AC có điện áp 480V hoặc hơn nữa lên từng chiếc xe thì sẽ rất tốn kém và rất cồng kềnh, không phải là một giải pháp khả thi.
Không giống như những hệ thống sạc Cấp độ 1 và 2, Cấp độ 3 sử dụng thiết kế kết nối với xe dạng socket với nhiều chân cắm hơn để đáp ứng mức điện áp cao, có thể lên tới 800V. Hệ thống sạc Cấp độ 3 thực sự hữu dụng trong những chuyến đi xa, yêu cầu dừng lại cắm sạc giữa các địa điểm cách xa nhau, bởi hệ thống sạc này có khả năng bổ sung quãng đường di chuyển từ 160 tới 420 km trong khoảng thời gian từ 30 đến 45 phút.
Yêu cầu về công suất sạc đến từ cả hai phía. Nếu chiếc xe điện của bạn chỉ có thể đáp ứng công suất tối đa 50 kW với thiết bị sạc Cấp độ 3, chủ xe sẽ không thể sạc nhanh hơn, dù cho phích cắm có thể có công suất đầu ra lên tới 350 kW. Tốc độ sạc của một hệ thống Cấp độ 3 thay đổi tùy theo tình trạng của pin, chẳng hạn tốc độ sạc sẽ giảm dần khi pin gần đạt mức 80% nhằm tránh hiện tượng quá nhiệt và chai pin. Trong một số trường hợp, khoảng thời gian cần thiết để sạc pin từ 10% lên 80% cũng bằng với khoảng thời gian cần để sạc từ 80% đến lúc đầy 100%. Đó là lý do mà khi đi đường dài với một mẫu xe điện, để tiết kiệm thời gian, ta không nên sạc quá 80% pin.
Nếu sử dụng trạm sạc nhanh thường xuyên cũng sẽ khiến cho tuổi thọ và hiệu suất pin bị giảm nếu bạn . 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. Vì vậy, chủ xe điện cần lên kế hoạch sạc pin phù hợp, chỉ sử dụng sạc nhanh khi thực sự cần thiết để duy trì tuổi thọ pin.
Việc đầu tư cho những hệ thống sạc Cấp độ 3 đòi hỏi rất nhiều tài nguyên, cả về tiền bạc lẫn cơ sở hạ tầng. Tại Mỹ, mạng lưới hệ thống sạc Supercharger của Tesla cung cấp sạc Cấp độ 3, mặc dù hãng giới hạn phích cắm riêng chỉ phù hợp với các mẫu xe của họ. Tuy nhiên, các chủ xe điện không phải Tesla vẫn có thể sử dụng tiêu chuẩn sạc Cấp độ 3 ở một số trạm sạc khác.
Tại Việt Nam, VinFast đã cho lắp đặt các trụ sạc nhanh với các mức công suất 180 kW và 250 kW dọc đất nước. Hãng tiếp tục thử nghiệm loại trụ DC 360 kW tại TP Đà Nẵng từ tháng 3/2024.
Các chuẩn cổng sạc khác nhau
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.
Tổng hợp
Le Hai.