(News.oto-hui.com) – Câu trả lời là có, cũng như bao loại ô tô khác, ô tô điện có acquy 12V. Vậy lý do nào mà ô tô điện sử dụng loại bình acquy này? Không sử dụng acquy 12V dùng acquy 24V, 48V hay không dùng acquy có được hay không?
Hiện nay, các nhà sản xuất ô tô điện đang đầu tư một khoản tiền lớn vào công nghệ pin nhằm tối đa hóa phạm vi hoạt động và hiệu suất của những chiếc xe. Tuy nhiên, nếu ta mở nắp capo của một chiếc xe điện hiện đại nhất, ta vẫn có thể tìm thấy một bình acquy 12 Volt giống với xe hơi thông thường. Đến đây ta sẽ có thắc mắc rằng, ô tô điện đã có các tấm pin điện áp cao đủ để dùng rồi, nhưng tại sao nó vẫn trang bị acquy 12V này? Loại bình acquy 12v này để làm gì trên một chiếc ô tô điện?
Đọc giả có thể xem Video hoặc đọc chi tiết bài viết “Ô tô điện có acquy 12V không?” bên dưới:
1. Trước khi tìm hiểu vấn đề trên, ta ngược về quá khứ ở thời điểm 2012 trước khi ô tô điện có acquy 12V:
Vào năm 2012, một chủ sở hữu chiếc Tesla Roadster nguyên bản đã đỗ xe không cắm sạc trong vòng hai tháng, ở một nhà để xe. Khi quay lại ô tô điện của mình, anh ta không thể mở khóa chiếc xe vì bộ pin đã cạn hoàn toàn. Xe không thể khởi động, cũng không thể làm gì khác, nó cứ nằm đó và chờ xe cứu hộ đến.
Sau khi đến trạm sửa chữa của Tesla, các kỹ thuật viên nói rằng bộ pin của chiếc Tesla Roadster này đã không thể sạc lại, nó đã hỏng hoàn toàn. Và hãng cũng thông báo việc thay thế bộ pin Lithium-ion sẽ phải trả 40.000 USD, rất tốn kém.
2. Đến đây ta sẽ có câu hỏi rằng: Vấn đề ở đây là gì? Tại sao không thể sạc lại bộ pin xe điện đã chết?
Vào thời điểm đó, Tesla Roadster chỉ có một bộ pin chính để điều khiển và cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử trong xe.
Pin xe điện Tesla khi ấy là một hệ thống khép kín với các bộ phận để làm mát pin, Contactor,… Nếu muốn sạc lại Tesla Roadster, ECM sẽ đóng Contactor.
- Contactor là gì? Đây là một công tắc điều khiển điện được sử dụng để chuyển đổi một mạch điện, tương tự như một relay ngoại trừ với mức dòng điện cao hơn.
Tuy nhiên, do bộ pin kéo chính bị chết, hệ thống máy tính trong xe điện sẽ không thể bật lên và Contactor sẽ không thể đóng. Do đó, toàn bộ bộ pin Lithium-ion không thể hoạt động được.
Có thể bạn sẽ muốn tìm hiểu bài viết này: Vì sao ban đầu Tesla sử dụng nhiều pin Lion cỡ nhỏ nhưng không dùng cỡ lớn?
Các chuyên gia ô tô chỉ ra rằng Tesla có thể dễ dàng tránh được điều này bằng cách chỉ trang bị một ắc quy Axit-Chì 12V. Acquy 12V này có thể chạy ECM, bộ tiếp điểm sạc và các thiết bị điện tử quan trọng khác.
Sau cuộc tranh cãi đó, Tesla đã quyết định thay đổi thiết kế bên trong và bắt đầu sử dụng acquy axit-chì 12V. Tuy nhiên, đây không phải là lý do duy nhất.
3. Lý do ô tô điện có acquy 12V?
a. Chi phí sản xuất xe điện:
Chi phí là lí do đầu tiên. Giống như bất kỳ loại ô tô nào khác, xe điện EV đều có đèn pha, đèn báo, đèn phanh, cần gạt nước, kính chắn gió, hệ thống âm thanh và các thiết bị điện tử phụ khác. Với acquy 12V, các linh kiện sản xuất hàng loạt, rẻ tiền tương tự được sử dụng trên ô tô thông thường có thể được sử dụng trong EV.
Lấy hãng Tesla là minh chứng:
Bộ pin Lithium-ion chính dành cho xe Tesla thông thường được gọi là “Pin kéo điện áp cao”.
Bộ pin này chỉ được sử dụng khi Tesla đang ở chế độ Drive hoặc trong một phiên sạc lại. Trong khi vận hành xe Tesla, bộ chuyển đổi DC-DC sẽ chuyển đổi điện áp 400V sang 12V cung cấp nguồn điện 12V từ bộ pin chính để chạy tất cả các thiết bị điện tử trên xe, tương tự như máy phát điện trên xe động cơ đốt trong (ICE).
Tuy nhiên, bộ pin chính chỉ dành riêng cho truyền động động cơ và việc sử dụng acquy 12V để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử phụ là điều hết sức cần thiết.
Vốn dĩ, ngành công nghiệp xe hơi xưa nay đã tiêu chuẩn hóa acquy 12V. Tesla sử dụng nhiều bộ phận của bên thứ 3 (OEM) trong chiếc xe của mình, và sử dụng chúng trên nguồn điện 12V.
Ví dụ, đèn, motor gạt nước/cửa sổ điện/cửa nâng điện, thiết bị điện tử ABS, điều khiển gương, quạt, tay lái trợ lực, phanh trợ lực, motor gạt nước, A/C, máy sưởi, v.v. Do đó, chúng cần nguồn điện 12V. Nếu Tesla sử dụng acquy 12V, nó sẽ giải quyết được cả hai vấn đề.
- Một, bộ pin chính sẽ không bị hư hỏng như tình trạng của chiếc Tesla Roadster 2012 ban đầu.
- Hai, vận hành tất cả các hệ thống phụ tải này.
b. An toàn nếu sử dụng cùng bộ pin Lithium-ion có điện áp cao:
Một bộ pin điện áp cao cung cấp năng lượng để truyền động cho xe điện sẽ dự trữ rất nhiều năng lượng. Nó đủ để gây ra một cú sốc điện chết người với điện áp cao (từ 300-800 V).
Bên cạnh đó, sau một vụ tai nạn nghiêm trọng, ECM Tesla đã tự động tắt nguồn pin đầu kéo chính để đề phòng hỏa hoạn có thể xảy ra.
Nếu không có bình acquy 12V, người lái xe Tesla sẽ không thể bật đèn cảnh báo nguy hiểm này. Để đảm bảo an toàn, điều cần thiết là phải có một pin phụ tải để có thể cung cấp năng lượng cho đèn pha, hệ thống phanh ABS, túi khí, cửa mở và các thiết bị điện tử khác trên xe. Và acquy 12V là pin phù hợp nhất. Trong trường hợp xảy ra tai nạn, ECM Tesla sẽ tắt pin chính.
Nếu ô tô điện không có bình acquy 12V, các túi khí sẽ được triển khai như thế nào?
Điện áp của bộ pin kéo chính trên xe Tesla là 400V. Việc chạy mọi thiết bị điện tử hoặc hệ thống điện trên bo mạch trên 400V là điều không thực tế. Và một lẽ khác là acquy 12V hoàn toàn an toàn khi chạm vào nếu có sự cố.
Như ta đã biết, điện áp lên đến 400V hoàn toàn có thể giết chết một người trưởng thành. Do đó, để đảm bảo an toàn, các dây điện chạy khắp xe điện phải được cách điện đúng kỹ thuật, không thể có rò rỉ điện áp cao.
4. Tại sao Tesla không sử dụng một phần pin Lithium-ion chính của mình để thay thế cho pin 12V?
Ta biết rằng acquy Axit Chì rất kinh khủng đối với môi trường. Tuy nhiên, acquy Axit Chì rất ổn định, có thể chịu đựng và hoạt động ở nhiệt độ khắc nghiệt, nhưng pin Lithium-ion thì không. Acquy Axit Chì không bị đóng băng cho đến -90 ° F, có thể sạc và xả trong một phạm vi nhiệt độ rộng mà không bị hỏng. Tuy nhiên, pin Lithium-ion sẽ bị hỏng – lớp mạ lithium – nếu ta cố gắng sạc lại nó ở nhiệt độ thấp (lạnh).
Theo các nhà nghiên cứu pin, mặc dù ta có thể xả pin Lithium-ion từ -20°C đến 60° C, thế nhưng chỉ có thể sạc lại nếu nhiệt độ nó ở trên 0°C. Hơn nữa, pin Lithium-ion hoạt động tốt nhất nếu nhiệt độ hoạt động từ 15°C đến 35°C. Do đó, nếu ta sử dụng pin Lithium-ion 12V, nó sẽ bị hỏng trong thời tiết khắc nghiệt. Chẳng hạn như trong những tháng mùa đông, khi nhiệt độ xuống dưới mức đóng băng.
Chính vì thế, pin Lithium-ion 12V không phải là lựa chọn phù hợp. Hầu hết ở các quốc gia ngày nay đều dễ dàng thay thế acquy axit chì 12V nhưng với pin lithium-ion 12V thì lại không (bài toán kinh tế của Tesla). Và đó cũng là lý do tại sao xe điện Tesla và các xe điện ngày nay phải sử dụng acquy Axit Chì 12V.
Nhiều người đề xuất sử dụng pin lithium-ion 12V với hệ thống làm mát hoặc sưởi ấm trên bo mạch, tương tự như tấm pin chính của xe điện. Được biết, Bộ pin chính của xe điện thông thường sẽ tiêu hao 1% mỗi ngày, ngay cả khi xe điện đang đỗ. Sự tiêu hao này được gọi là ‘hệ thống thoát nước ảo’.
Pin lithium-ion 12V có hệ thống làm mát và sưởi ấm sẽ khiến tình trạng thoát nước này trở nên tồi tệ hơn (do pin lithium-ion không thể hoạt động dưới nhiệt độ thấp). Vì vậy, nó không phải là một giải pháp hợp lý cho mọi điều kiện thời tiết.
Acquy 24V hay 48V có phù hợp?
Có nhiều kế hoạch để chuyển nhiều ô tô điện sang hệ thống 24V hoặc 48V trong tương lai, nhưng những điện áp này vẫn cao hơn điện áp 12V trên các ô tô ngày nay. Và điều nữa là việc chi tiền cho trang bị acquy 24V hay 48V sẽ làm giá thành đội lên. Các linh kiện điện tử trên một chiếc xe điện chỉ cần 12V là đủ, không cần hơn thế nữa. Bởi vì hiện tại, acquy 12V là tiêu chuẩn của mọi xe ngày nay. Dễ dàng tìm kiếm và thay thế nhất.
5. Acquy 12V trên xe điện được sạc như thế nào?
Do xe điện liên tục tiêu hao acquy 12V khi vận hành. Vì thế, trạng thái tích điện phải được duy trì. Trong một chiếc ô tô chạy xăng, điều này được thực hiện bởi máy phát điện và một bộ điều chỉnh điện áp để giữ cho acquy 12V luôn hoạt động. Trong một chiếc ô tô điện, một máy phát điện chỉ đơn giản là vô nghĩa.
Thay vào đó, một bộ chuyển đổi DC-DC (Bộ dùng để chuyển đổi nguồn dòng điện một chiều (DC) từ mức điện áp này sang mức điện áp khác) được sử dụng. 1 dải điện áp DC ở một bên và tạo ra điện áp ổn định ở phía đầu ra. Ta có thể tìm thấy bộ chuyển đổi DC-DC cho nhiều loại điện áp đầu vào, điện áp đầu ra và công suất Amp.
Vậy bộ chuyển đổi DC-DC là gì?
Các nhà sản xuất ô tô sẽ chịu trách nhiệm tìm nguồn cung cấp bộ chuyển đổi DC-DC.
- Một số sử dụng nhầm cụm từ “Biến tần DC-DC” là không chính xác.
- Bộ biến tần nhận điện áp đầu vào DC và tạo ra điện áp đầu ra AC.
Trong trường hợp này, hộp cần chuyển đổi điện áp một chiều từ tấm pin chính (thường là 400 vôn với xe Tesla) sang điện áp 1 chiều DC 14,2 V cần thiết để sạc pin 12 vôn. Bộ chuyển đổi DC-DC trong trường hợp này cũng phải hoạt động như một bộ điều khiển sạc. Điều này có nghĩa là nó phải ngắt dòng điện sạc nếu acquy 12V được sạc đầy.
6. Kết luận về việc ô tô điện có acquy 12V hay không:
Ô tô điện có acquy 12V để cung cấp năng lượng cho máy tính và thiết bị điện tử trên bo mạch. Hơn nữa, trong trường hợp khẩn cấp, khi tấm pin chính bị lỗi hoặc tắt, acquy 12V giữ cho tất cả các bộ phận quan trọng của xe có thể hoạt động vì lý do an toàn.
Nếu không có bình acquy 12V, cả chiếc xe điện sẽ tắt máy hoàn toàn.
Hơn nữa, ngành công nghiệp tiêu chuẩn hóa các bộ phận của bên thứ 3 như túi khí, đèn, motor gạt nước, cửa sổ điện, cửa nâng điện, gương, quạt, tay lái trợ lực, phanh trợ lực, A/C,… hoạt động trên 12V.
Bài viết liên quan:
- Ảnh hưởng của nhiệt độ đến pin xe điện như thế nào?
- Vì sao ô tô điện không thể đổi pin như xe máy điện?
- Tái chế pin NiMH cho các dòng xe lai hybrid như thế nào?
