Giống như trái tim của con người, pin xe ô tô điện chính là trái tim của xe điện.
Pin xe điện hoạt động theo một cơ chế riêng không giống pin thông thường. Vì vậy bạn cần hiểu được cơ chế hoạt động của pin xe để biết cách sử dụng pin đúng cách. Đây chính là chìa khóa giúp bạn tránh xa các rủi ro cũng như tăng độ bền của xe bền vững nhất.
Hãy cùng DriveGreen khám phá tất cả những bí ẩn cũng như dự đoán về tương lai của pin ô tô điện nhé!
Pin ô tô điện là gì?
Pin ô tô điện là một bộ pin được ghép từ hàng nghìn quả pin (tế bào pin) riêng lẻ cùng nhau hoạt động để cung cấp năng lượng cho mô tơ của xe ô tô điện, xe Hybrid (HEV) và xe hybrid cắm sạc (PHEV). Pin ô tô điện là loại có thể sạc lại sau mỗi lần sử dụng.
Trong đời sống hàng ngày chúng ta cũng sử dụng rất nhiều đến pin. Ví dụ như pin trong bản điều khiển tivi, pin trong chuột máy tính. Tuy nhiên đây là những quả pin đơn lẻ và không thể sạc lại để sử dụng.
Pin xe điện được chế tạo theo công nghệ đặc biệt. Pin xe có dung lượng cao và tạo ra nguồn năng lượng lớn giúp xe di chuyển.
Tuy nhiên pin xe điện cũng có thời hạn sử dụng nhất định. Thời hạn này phụ thuộc vào loại pin, công nghệ và cách mà bạn sử dụng pin. Do đó việc hiểu rõ về pin xe điện là điều quan trọng giúp bạn tăng độ bền và tuổi thọ của pin xe ô tô điện.
Tìm hiểu thêm thông tin về pin xe ô tô điện tại đây.
Giải thích về dung lượng của pin xe điện ô tô điện
Phạm vi hay quãng đường di chuyển của một chiếc ô tô điện phụ thuộc chủ yếu vào dung lượng của pin xe. Dung lượng pin xe điện chính là toàn bộ năng lượng của pin xe. Dung lượng này phụ thuộc vào hai yếu tố là kích thước của pin và mức độ sử dụng năng lượng của xe điện.
Để biểu thị cho dung lượng của pin xe nhà sản xuất dùng hai đơn vị đo lường là kW và kWh, trong đó:
- Kilowatt (kW): là đơn vị đo công suất cho biết tổng năng lượng mà một thiết bị cần để hoạt động.
- Kilowatt giờ (kWh): là đơn vị đo năng lượng mà thiết bị sử dụng trong một giờ.
Ví dụ như pin dung lượng pin xe Vinfast VF6 là 59,6 kW. Điều này có nghĩa là pin xe có khả năng lưu trữ 59,6 kW điện mỗi giờ. Nếu như xe chạy 3 giờ thì lượng điện tiêu thụ sẽ cần là 59,6 x 3 = 178,8 kWh.
Tuy nhiên cần lưu ý rằng nhà sản xuất xe không phải lúc nào cũng công bố công suất thật sự. Thường sẽ có hai số liệu là công suất trên lý thuyết và công suất thực của xe. Và có thể mỗi nhà sản xuất sẽ có cách tính công suất khác nhau. Vì vậy hãy tìm hiểu thật kỹ khi so sánh số liệu về dung lượng pin của các hãng xe khác nhau.
Đối với xe ô tô điện, dung lượng pin thường được biểu thị dưới dạng % từ 0% – 100% trên màn hình. Đây là trạng thái sạc pin và người lái xe có thể nhìn thấy. Vì pin xả hết năng lượng sẽ ảnh hưởng tới tuổi thọ của pin. Do đó nhà sản xuất luôn đặt một biên độ an toàn cho pin. Nghĩa là khi màn hình báo pin còn 0% thì thực tế pin vẫn chưa hết dung lượng.
Các loại pin ô tô điện
Pin ô tô điện có nhiều loại như pin Lithium – Ion, Pin Niken-hiđrua kim loại ,Pin axit chì. Trong đó pin Lithium – Ion là loại pin được sử dụng phổ biến nhất.
Pin Lithium-Ion
Pin Lithium-ion là loại pin có chứa các ion lithium trong thành phần. Lithium là kim loại nhẹ. Tuy nhiên trong pin Lithium – Ion không chứa kim loại Lithium mà chỉ chứa các ion. Ion hay còn gọi là điện tích sinh ra khi nguyên tử hoặc phân tử bị mất đi hoặc thu nhận thêm electron tạo ra.
Ưu điểm của pin Lithium – Ion là có mật độ năng lượng lớn so với pin Niken-hiđrua kim loại và pin axit chì. Pin có kích thước nhỏ gọn hơn và độ xả tự nhiên thấp hơn.
Pin Niken-hiđrua kim loại
Pin Niken- hiđrua kim loại là loại pin có tuổi thọ cao, chịu đựng được điều kiện khắc nghiệt của thời tiết. Pin có khả năng tái chế dễ dàng hơn so với các loại pin khác. Pin được sử dụng trên các dòng xe hybrid, máy tính và thiết bị y tế.
Tuy nhiên pin Niken- hiđrua kim loại lại có hạn chế là giá thành cao, tốc độ xả tự nhiên lớn. Trong quá trình sử dụng pin sinh nhiệt lớn nên sẽ đòi hỏi phải có bộ phận làm mát riêng.
Pin axit chì
Pin axit chì là loại pin có rất nhiều ưu điểm như công suất lớn, an toàn, dễ tái chế và giá thành rẻ. Tuy nhiên nhược điểm của pin là năng lượng riêng khá thấp, pin hoạt động kém khi gặp thời tiết lạnh. Ngoài ra pin axit chì có tuổi thọ khá ngắn.
Tuy nhiên hiện nay pin axit chì đang được cải tiến để làm phụ tải cho các phương tiện chạy bằng điện. Pin axit chì cũng được sử dụng trong các loại xe chạy bằng động cơ đốt trong để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu khi xe dừng – khởi động lại.
Thành phần cấu tạo pin xe điện
Vì hiện nay pin Lithium – Ion đang được sử dụng nhiều nhất trong xe ô tô điện. Nên ở phần này DriveGreen sẽ tập trung phân tích cấu tạo pin Lithium-ion.
Pin ô tô điện được tạo thành bởi hàng nghìn tế bào pin được tập hợp với nhau thành một bộ pin. Khi chúng ta nói tới cấu tạo pin xe điện là thực chất đang nói tới các thành phần hóa học và vật lý tạo lên các tế bào pin xe. Thành phần của pin xe điện sẽ bao gồm thành phần hóa học và thành phần vật lý. Thành phần hóa học của pin rất quan trọng. Những thành phần này sẽ tạo ra điện năng từ các phản ứng hóa học.
Mỗi tế bào Pin Lithium-ion trong xe ô tô điện cấu tạo gồm 4 thành phần chính là:
- Điện cực dương hay còn gọi là cực Âm: được làm từ Lithium, Mangan, Niken và Coban
- Điện cực âm hay còn gọi là cực Dương: thường được làm từ than chì và Lithium.
- Dải phân cách siêu thấm: làm nhiệm vụ tách biệt cực dương và cực âm của pin
- Chất điện phân: gồm dung dịch muối Lithium hay còn có tên gọi khác là Lithium hexafluorophosphate.
Các tế bào pin Lithium – ion trong một bộ xe ô tô điện sẽ cần khoảng 7,7095 kg Lithium Carbonate, 34,92 kg Niken, 19,954 kg Mangan, 13,605 kg Coban.
Hoạt động của pin xe ô tô điện
Bộ pin Lithium-Ion là nơi cung cấp năng lượng điện cho mô tơ và toàn bộ hệ thống điện trên xe. Nhìn bề ngoài chúng ta sẽ tưởng pin ô tô xe điện là một khối pin khổng lồ. Tuy nhiên thực chất bộ pin xe điện gồm hàng ngàn các quả pin (tế bào pin) lithium-ion riêng lẻ được ghép lại với nhau. Tất cả các tế bào pin này hoạt động động nhịp nhàng để tạo ra nguồn năng lượng cho xe.
Cơ chế hoạt động của pin xe ô tô điện có thể hiểu đơn giản như sau. Khi xe di chuyển, các electron sẽ di chuyển giữa hai cực của pin. Quá trình di chuyển này tạo ra dòng điện cung cấp cho mô tơ của xe. Tiếp đó mô tơ sẽ dẫn động tới các bánh xe.
Ngược lại khi bạn sạc pin, các electron sẽ di chuyển theo hướng ngược lại từ cực âm đến cực dương và tạo ra năng lượng cho pin xe. Nguồn điện sẽ được lưu trữ trong pin xe.
Chu kỳ xả và sạc liên tục của pin xe sẽ khiến cho pin xe điện giảm tuổi thọ theo thời gian. Điều này xảy ra tương tự như khi bạn sử dụng điện thoại di động vậy. Pin sẽ dần chai theo thời gian.
Pin ô tô điện dùng được bao lâu?
Pin xe điện có tuổi thọ trung bình từ 10 – 20 năm. Tuổi thọ của pin xe điện có thể kéo dài thêm nếu như xe được chăm sóc, bảo dưỡng thường xuyên. Đồng thời việc sử dụng pin và xe đúng cách cũng sẽ giúp cải thiện đáng kể thời gian sử dụng của pin xe.
Mặc dù việc pin xe ô tô điện bị giảm tuổi thọ theo thời gian là quá trình tất yếu. Tuy nhiên quá trình này sẽ bị đẩy nhanh hơn nếu như xe được quản quản không đúng cách, thời tiết khắc nghiệt. Việc thường xuyên sạc pin trực tiếp cũng khiến cho pin xe nhanh hỏng hơn.
Thời gian sạc pin ô tô điện
Thời gian sạc pin xe ô tô điện hiện nay giao động từ 15 phút – 12 tiếng. Hãng Li Auto của Trung Quốc mới cho ra đời chiếc xe ô tô điện Li Mega sạc gần 300km chỉ trong vòng hơn 10 phút.
Thời gian sạc pin xe điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Dung lượng pin: pin càng có dung lượng lớn thì thời gian sạc đầy sẽ càng lâu
- Trạng thái pin: trạng thái pin ở đây được hiểu là pin còn bao nhiêu %. Rõ ràng là nếu như pin còn một nửa sẽ sạc đầy nhanh hơn pin chỉ còn 10% hoặc pin đã cạn kiệt.
- Điểm sạc: sạc tại trạm sạc nhanh chắc chắn sẽ nhanh hơn việc sạc tại điểm sạc tại nhà hoặc sạc qua ổ cắm điện thông thường. Ví dụ xe Vinfast sạc nhanh tại trạm sạc DC chỉ mất khoảng 20 phút từ 10%-80% pin. Nhưng nếu sạc tại điểm sạc tại nhà có thể mất tới 3 – 6 tiếng.
- Tốc độ sạc tối đa của xe: Mỗi chiếc xe điện sẽ có tốc độ sạc khác nhau. Tốc độ sạc này sẽ ảnh hưởng tới thời gian sạc của pin xe.
- Thời tiết: Khi thời tiết lạnh xe điện sẽ có xu hướng sạc chậm hơn đặc biệt khi sử dụng bộ sạc nhanh.
Pin xe điện có an toàn không?
Thiết kế pin xe điện luôn được tính tới yếu tố an toàn từ vỏ pin cho đến các chất hóa học bên trong. Mặc dù pin xe điện được sản xuất đảm bảo yếu tố an toàn nhất nhưng trên thực tế đã có ghi nhận về trường hợp pin xe bốc cháy.
Nguyên nhân tiềm ẩn khiến pin xe bốc cháy thường đến từ chất điện phân bị bay hơi hoặc thiết bị phân tách bị hỏng.
Trong pin xe điện thường sử dụng chất điện phân. Chất này dễ bay hơi và có thể cháy khi gặp nhiệt độ cao. Để hạn chế rủi ro này nhà sản xuất pin xe thường gắn kèm pin với hệ thống làm mát.
