Để nạp năng lượng cho xe động cơ diesel thì chỉ có duy nhất một cách là đổ xăng hoặc dầu. Trong khi đó, có nhiều cách để sạc năng lượng cho xe điện.
• Một số thách thức của công nghệ sạc nhanh ô tô điện
• 2020s: Thập kỷ phát triển mạnh mẽ của công nghệ xe điện và đề xuất lộ trình phát triển ô tô điện tại Việt Nam
Một trong những câu hỏi đầu tiên khi đề cập đến xe điện thường là: “tôi có thể sạc xe ở đâu?
Đa số câu trả lời là: “Nơi mà bạn đậu xe”. Một nghiên cứu vào năm 2013 của đại học Carnegie Mellon tính toán được rằng 79% các hộ gia đình ở Mỹ có chỗ đậu xe riêng, ở gara hoặc ở gần nơi có các nguồn điện để sạc xe qua đêm. Những người sử dụng xe điện nhanh chóng học được cách cần phải sạc xe sau khi sử dụng xe lần cuối trong ngày.
Trên thực tế, dữ liệu cho thấy khoảng 80% tổng quãng đường xe điện bao phủ trên khắp nước Mỹ được sạc tại nhà. Đối với những người sống ở chung cư không có chỗ đậu xe riêng thì sẽ đối mặt với nhiều vấn đề hơn.
Tạm thời, việc lái một chiếc xe điện sẽ trở nên dễ dàng nếu chúng ta có chỗ đậu xe. Khi đã sở hữu một chiếc xe như vậy, bạn cần phải nắm rõ: cách thức, địa điểm và thời gian nào thì cần phải sạc pin cho xe.
1) Sạc xe điện như thế nào?
Mỗi chiếc xe điện được trang bị một cổng sạc, thường nằm phía sau một nắp đậy trên tấm chắn bùn. Thỉnh thoảng, cổng sạc có thể ở phía trước hoặc sau xe.
Quy trình sạc đơn giản: đầu tiên mở nắp đậy cổng sạc, lấy miếng nhựa che cổng sạc ra (nếu có). Cắm dây sạc vào và đợi đến khi đèn xe sáng lên, điều này báo hiệu xe đang bắt đầu được sạc. Bạn cũng có thể nghe một âm thanh phát ra từ xe hoặc từ trạm sạc.
2) Có phải tất cả các trạm sạc đều giống nhau?
Câu trả lời là không. Trạm sạc có 2 dạng: sạc nguồn xoay chiều AC và sạc nhanh nguồn một chiều DC.
Sạc nguồn xoay chiều AC chậm hơn và mất thời gian lâu hơn để sạc đầy pin, tuy nhiên phần lớn xe được sạc qua đêm nên đây là kiểu sạc phổ biến. Chi phí lắp đặt cũng ít tốn kém hơn nên phần lớn các trạm sạc công cộng và trạm sạc tư nhân hiện nay thường là sạc nguồn xoay chiều AC.
Sạc nhanh nguồn một chiều DC ít phổ biến hơn, thường được sử dụng dọc theo các tuyến đường chính hoặc tại các giao lộ lớn. Các hãng xe điện khác nhau sử dụng các chuẩn đầu nối nguồn DC khác nhau.
3) Các phương án khi sạc xe tại nhà hoặc nơi làm việc?
Phía Bắc Mỹ, sạc nguồn AC có 2 cấp điện áp: 120 V (mức độ 1) và 240 V (mức độ 2); cấp điện áp sẽ thay dổi tùy thuộc vào tiêu chuẩn điện tại mỗi quốc gia. Mỗi chiếc xe điện đều đi kèm với một dây sạc di động (thường được để dưới sàn xe) cho phép thưc hiện chức năng sạc cơ bản. Ở Bắc Mỹ, xe sẽ chạy thêm được từ 3 km đến 8 km sau mỗi giờ sạc ở cấp điện áp mức độ 1.
Một giải pháp thay thế sạc AC mức độ 2 là sử dụng dây sạc di động. Dây sạc di động cho phép hoạt động trên cả 2 cấp điện áp và đang dần được trang bị phổ biến trong các xe điện đời mới hiện nay. Đi kèm với dây sạc là phần đầu nối dây phía nguồn điện AC. Phần đầu nối này được trang bị nhiều bộ đầu nối chuyển đổi cho phép kết nối với nhiều loại ổ cắm khác nhau. Ở Bắc Mỹ, cấp điện áp 120 V sử dụng ổ cắm tiêu chuẩn 3 chấu hoặc ổ cắm NEMA 14-50 (thường sử dụng) cho cấp điện áp 240 V.
Sạc AC mức độ 2 thường sử dụng cho hệ thống từ 7.2 ~ 19 kW phụ thuộc vào loại xe và trạm sạc. Bất kì ai sử dụng xe điện di chuyển với quãng đường thường ngày trên 60 km nên xem xét lắp đặt trạm sạc ở cấp điện áp này. Tùy thuộc vào xe và trạm sạc, sạc ở mức điện áp 240 V giúp xe chạy thêm quãng đường dài từ 16 km đến 97 km sau mỗi giờ sạc và có thể lên đến 320 km khi sạc qua đêm. Trạm sạc mức độ 2 thường được lắp đặt trên tường hoặc trên cột.
4) Sạc xe cho chuyến đi dài
Khi xe di chuyển trên quãng đường dài thì đây là lúc loại sạc thứ 2 xuất hiện, được gọi là sạc nhanh DC.
Sạc nhanh DC sử dụng nguồn điện một chiều, công suất khá lớn và thường được sử dụng trong các chuyến đi đường dài vượt quá phạm vi năng lượng pin. Lưu ý, sạc nhanh chỉ hiệu quả khi dung lượng pin đạt đến 80 % và 20 % dung lượng còn lại vẫn mất thời gian sạc lâu hơn, giống với cách sạc pin trong điện thoại di động.
Người sỡ hữu xe không có gara hoặc chỗ đậu xe riêng để sạc qua đêm thì sạc nhanh DC có thể là một phương án lựa chọn. Tuy nhiên, sạc nhanh DC cần một nguồn công suất khá lớn vì vậy hầu như kiểu sạc này đều tập trung ở các điểm sạc chuyên dụng và không được lắp đặt trong các tòa nhà hoặc bãi đậu xe nơi làm việc.
Dải công suất sạc nhanh DC hiện nay thay đổi từ 24 kW đến 350 kW. Những chiếc xe điện đời mới thường sạc nhanh ở mức công suất 100 kW đến 125 kW và có thể lên đến mức công suất 150 kW trong một số trường hợp nhất định. Tùy thuộc vào tốc độ sạc, xe có thể di chuyển trên quãng đường 290 km hoặc xa hơn chỉ trong thời gian sạc từ 30 phút đến 40 phút.
Để hoạt động được ở các mức công suất trên, đòi hỏi trạm sạc phải có khả năng cung cấp đủ dòng điện và xe điện cần phải chịu được mức năng lượng đó. Những xe đời cũ thường bị giới hạn công suất sạc nhanh đến 50 kW và một vài trạm sạc đời cũ thì cũng chỉ có mức công suất 24 km hoặc 50 kW.
Một số ít xe điện hiện nay có công suất thiết kế ở mức sạc cao hơn. Ví dụ, chiếc Porsche Taycan trang bị hệ thống pin 800 V, có thể chịu được công suất lên đến 270 kW (đa số các xe điện chỉ có hệ thống pin 400 V). Công suất càng cao chứng tỏ xe càng mạnh, các dòng xe tương lai của các hãng sản xuất như GM, Hyundai, Kia và một số hãng khác có khả năng sạc ở mức công suất từ 250 kW đến 350 kW, cho phép xe chạy thêm quãng đường 320 km chỉ mất thời gian khoảng 18 phút hoặc 20 phút cho mỗi lần sạc.
5) Tất cả các loại xe điện đều có thể sạc được ở tất cả các trạm sạc?
Câu trả lời là không. Ở Bắc Mỹ, tất cả các hãng xe đều có thể sử dụng sạc nguồn xoay chiều AC ngoại trừ hãng Tesla. Tesla sử dụng chuẩn đầu nối dây phía xe, SAE J-1772, và trang bị thêm một bộ chuyển đổi đầu nối J-1772 để có thể kết nối với ổ cắm trên xe của hãng này.
Công nghệ sạc nhanh DC khá phức tạp và cơ bản sẽ có 2 kiểu sạc: sạc siêu nhanh (supercharger) và sạc kết hợp (Combined Charging System, CCS). Hệ thống sạc siêu nhanh chỉ hoạt động cho các dòng xe Tesla (công suất sạc từ 125 kW đến 250 kW), trong khi đó hệ thống sạc kết hợp CCS phù hợp cho tất cả loại xe điện mới thương mại trên Bắc Mỹ.
Ở Nhật bản có thêm kiểu sạc thứ 3 với loại đầu nối dây khác, được gọi là CHAdeMO. Hệ thống sạc CHAdeMO được sử dụng bởi hơn 148 nghìn chiếc Nissan Leafs thương mại ở Bắc Mỹ từ năm 2011 đến 2021. Nhưng hãng Nissan nói rằng những chiếc xe mang thương hiệu hãng này trong tương lai sẽ chuyển sang sử dụng chuẩn sạc kết hợp CCS vì phần lớn các trạm sạc CHAdeMO và xe chỉ có công suất tối đa 50 kW – nhỏ hơn so với những trạm sạc sử dụng chuẩn kết hợp CCS đời mới hiện nay.
6) Tìm kiếm các trạm sạc như thế nào?
Những chiếc xe điện sản xuất gần đây được trang bị hệ thống định vị vị trí trạm sạc. Công nghệ này bắt đầu trên chiếc Tesla model S gần 10 năm về trước, người lái xe sẽ nhập vị trí cần đến vào hệ thống định vị và xe sẽ tự động xác định tuyến đường tối ưu, hướng người lái đến các trạm sạc phù hợp trên tuyến đường đó. Một số xe thậm chí còn chỉ ra cần sạc thời gian tối thiểu bao nhiêu phút để đến điểm đích mà không cần phải mất nhiều thời gian chờ xe sạc đầy ở trạm sạc.
Nhiều ứng dụng điện thoại cung cấp bản đồ vị trí trạm sạc, cho phép người dùng lọc các kết quả theo tiêu chuẩn sạc và loại đầu dây nối xe (ví dụ, sạc nhanh DC sử dụng tiêu chuẩn đầu dây nối loại sạc kết hợp CCS). Nhiều hãng sản xuất trạm sạc như ChargePoint, Electrify America, EVgo, Shell Greenlots đều có ứng dụng bản đồ trạm sạc riêng nhưng đa số người lái xe lại sử dụng một số ứng dụng bao gồm tất cả các vị trí hệ thống trạm sạc của các hãng trên (ví dụ như ứng dụng Plugshare hoặc Chargeway). Hai ứng dụng trên chỉ cho phép xác định vị trí của các trạm sạc, cũng như các tuyến đường dự định đi và chúng không được tích hợp vào hệ thống định vị trên xe điện nên một số chức năng không khả dụng ví dụ như tối ưu các tuyến đường trên thời gian thực và cho biết trạng thái năng lượng của pin khi đến các trạm sạc đó.
7) Xe điện được sản xuất ở một đất nước, vẫn có thể sử dụng ở một nước khác?
Rất tiếc câu trả lời là không. Ba thị trường xe điện lớn nhất trên thế giới đều khác nhau về chuẩn sạc và kiểu đầu nối dây. Bắc Mỹ, châu Âu dùng chung một bộ tiêu chuẩn sạc, tuy nhiên châu Âu có một chút khác biệt về đầu dây nối xe cho chuẩn sạc kết hợp CCS và Trung Quốc lại hoàn toàn khác so với 2 thị trường còn lại.
Theo John Voelcker
Dịch: Nguyễn Thế Tiên (Đại học Kyungpook), Đào Ngọc Đạt (Đại học Yeungnam, Hàn Quốc)
Email: nguyenthetien93@gmail.com; daongocdat@gmail.com.
Cộng đồng Điện tử công suất Việt Nam 
Tham khảo bài báo gốc
[1] [Online] Available: https://spectrum.ieee.org/transportation/advanced-cars/what-you-need-to-know-about-charging-before-you-buy-an-ev
