Pin là một trong những thành phần quan trọng nhất của bất kỳ chiếc xe điện nào, cũng như đắt nhất. Nó cũng là yếu tố quyết định xe có thể đi được khoảng cách bao nhiêu trước khi cần sạc lại, xe hoạt động được bao lâu, trọng lượng bao nhiêu v.v. Nhìn chung, khi bạn chọn xe điện thì pin là bộ phận bạn phải quan tâm đầu tiên.
Có những loại pin xe máy điện nào và sự khác nhau giữa chúng
Việc chọn loại pin tốt sẽ quyết định hiệu suất của pin và quãng đường bạn có thể di chuyển trong một lần sạc. Ngay cả với cùng kích thước và trọng lượng, các loại pin khác nhau có thể hoạt động hoàn toàn khác nhau tùy thuộc vào loại và cấu trúc. Tất cả các loại pin đều có các đặc điểm bao gồm dung lượng, điện áp, kích thước, trọng lượng, thời gian sạc và tuổi thọ của pin đến khi phải thay thế.
Điện áp của pin
Hầu hết các bộ pin xe điện đều có một dải điện áp hoạt động chính xác. Một chiếc xe điện 36V thông thường cần pin cung cấp năng lượng trong giải từ 30V đến 42V. Bộ pin 36V sẽ đạt mức 42V khi được sạc đầy 100% ; ở 30V nó sẽ tắt và ngừng cấp nguồn trước khi gây hư hỏng vĩnh viễn. Con số ’36V’ là điện áp hoạt động trung bình, đôi khi được gọi là điện áp danh định.
Điện áp danh định của pin sẽ quyết định cấu hình mắc của cụm pin bên trong, thông thường pin xe điện được cấu thành từ nhiều tế bào pin nhỏ được mắc nối tiếp và song song với nhau.
Dung lượng của pin
Là mức lượng năng lượng có thể được lưu trữ trong pin. Đây là đặc điểm chính của bất kỳ loại pin nào, thường được đo bằng đơn vị ampe-giờ (Ah). Giá trị này là thước đo số ampe cố định mà pin có thể xả ra liên tục trong 1 giờ (tốc độ C).
Pin có tuổi thọ được tính bằng chu kỳ xả-sạc nhất định, sau đó dung lượng bắt đầu giảm theo thời gian. Một chu kỳ được tính nếu pin đã xả hết 100% và được sạc lại thì coi như đã hoàn thành một chu kỳ.
Tuổi thọ của pin trước khi cần phải thay thế được xác định bởi số chu kỳ và nó phụ thuộc vào điều kiện hoạt động của pin. Pin được xả càng lâu thì số chu kỳ sẽ càng thấp.
Pin ac quy chì (Pb)
Đây là loại pin được sử dụng lâu đời nhất, hiện nay có rất ít xe điện sử dụng loại pin này. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến việc này, nguyên nhân chính là do công suất thấp. Ác quy chì nặng hơn rất nhiều khiến trọng lượng tổng thể của xe rất nặng. Ngoài ra, nó sạc chậm, loại pin này cũng có tuổi thọ ngắn, chỉ 150-200 chu kỳ xạc xả.
Pin Li-ion (Li-ion)
Loại pin phổ biến và tối ưu nhất cho xe điện hiện nay. Pin lithium có sự kết hợp tốt nhất giữa tổng trọng lượng và dung lượng. Dung lượng riêng của pin lithium-ion là cao nhất trong số các loại hiện có và đây là ưu điểm chính của chúng. Pin lithium-ion không bị hiệu ứng ‘ghi nhớ’ như các loại thế hệ cũ, điển hình là Ni-Mh và Ni-Cd.
Nhược điểm của loại này là độ nhạy với điều kiện nhiệt độ và không có khả năng sạc nhanh. Pin lithium-ion cũng nhạy cảm với hiện tượng quá nhiệt và cần phải kiểm soát chặt chẽ chế độ xả. Hiện tượng chai pin xảy ra theo thời gian, thông thường sau khoảng 400 chu kỳ sạc xả, gấp hai lần rưỡi so với ác quy axit chì.
Pin lithium-ion cho xe điện phải được thiết kế đặc biệt nó cần có hệ thống quản lý pin (BMS) bao gồm bên trong mỗi gói pin. Bo mạch này phải được thiết lập phù hợp để kiểm soát lượng dòng điện mà động cơ yêu cầu và hạn chế khả năng phóng điện quá mức. BMS cũng rất quan trọng trong việc cân bằng điện áp giữa các tế bào bên trong gói pin, điều này để duy trì tuổi thọ của pin theo thời gian.
Pin Li-Po
Loại pin này chủ yếu phổ biến trong các điện thoại di động vì nó không phù hợp với yêu cầu của xe máy điện và nó không chịu được các va đập, rung lắc trong quá trình di chuyển.
Nó cũng có thể được sử dụng trong ô tô điện với thiết kế đặc biệt, loại bỏ những rung động trong quá trình vận hành. Nó được sử dụng rất phổ biến trong các máy bay không người lái (drone) vì với các drone trọng lượng là yếu tố hàng đầu.
Đây cũng là loại pin nguy hiểm nhất về mặt cháy nổ! Trong những trường hợp không thuận lợi (đoản mạch, hỏng BMS, tai nạn) nó có nguy cơ bốc cháy cao.
Pin LiFePo4
Đây là loại pin tương đối mới nhưng hiện tại khá phổ biến. Ưu điểm của loại pin này bao gồm khả năng chống băng giá (nó hoạt động ở nhiệt độ thấp tới -30 độ C mà không bị mất dung lượng) và khả năng sạc nhanh. Loại pin này có số chu kỳ xạc xả lớn nhất, khoảng 1.000 chu kỳ. Nó ít bị lão hóa hơn Li-ion thông thường. Nó cũng không có hiệu ứng bộ nhớ. Nhược điểm của pin LiFePo4 bao gồm dung lượng riêng thấp và giá thành cao.
Đặc biệt tại thị trường Việt Nam thì hầu hết các cell pin LiFePo4 hay còn được gọi là pin sắt, pin LiFe thì đa phần là các cell giá rẻ không rõ nguồn gốc xuất xứ, được nhập về có chất lượng không ổn định nên dễ bị phồng sau thời gian ngắn sử dụng.
Các câu hỏi thường gặp trong quá trình sử dụng pin xe điện
Pin nóng lên trong khi sạc, có vấn đề gì không?
Không, không sao cả, tất cả các loại pin đều nóng lên trong quá trình sạc. Bộ sạc cũng vậy. Lưu ý, sạc pin ở nơi thoáng mát tránh quá nhiệt cho cả xe và bộ sạc.
‘Hiệu ứng bộ nhớ’ là gì?
Hiệu ứng bộ nhớ xảy ra khi pin được sạc lại trước khi xả hết. Pin “ghi nhớ” dung lượng còn lại cuối cùng trước lần sạc tiếp theo. Vì vậy, khi bạn sạc pin trước khi xả hết pin thì thời gian sử dụng pin sẽ giảm đi. Hầu hết các loại pin Li-Ion, Li-Pol không có hoặc có hiệu ứng bộ nhớ rất nhẹ.
Tự xả nghĩa là gì?
Nếu pin không được sử dụng sau khi đã được sạc đầy, pin sẽ dần mất năng lượng. Giá trị tự xả của pin Li-ion và Li-Po rất thấp và dao động tối đa khoảng 5% mỗi tháng ở nhiệt độ phòng. Nên kiểm tra dung lượng pin mỗi tháng một lần và nếu dung lượng pin giảm xuống dưới 50%, hãy sạc pin lên mức khoảng 70%. Ý kiến cho rằng xả cạn giúp kéo dài tuổi thọ pin là hoàn toàn vô nghĩa! thậm chí nó còn gây hại đối vơi các dòng pin lithium.
Một số kinh nghiệm từ Thietbiketnoi.com giúp kéo dài tuổi thọ pin xe điện.
Cố gắng không xả pin dưới 20%.
Xả sâu khiến pin khó sử dụng và giảm dung lượng trong tương lai. Pin lithium bắt đầu bị oxy hóa, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến dung lượng cũng như tuổi thọ của pin. Trong trường hợp không sử dụng, nên sạc đầy pin lên mức 70% ít nhất 90 ngày một lần.
Không sạc pin ngay sau khi sử dụng xe thời gian dài .
Pin phải nguội trước khi sạc. Nếu chúng ta bắt đầu sạc khi pin đã nóng, nó sẽ không thể hạ nhiệt và tốc độ xuống cấp (chai pin) sẽ nhanh hơn nhiều.
Không sạc đầy pin nếu không cần thiết .
Khi sạc pin trên 80% công suất thiết kế, điện trở trong của pin sẽ tăng lên, pin nóng lên nhiều hơn và điều này đẩy nhanh đáng kể quá trình xuống cấp.
Tránh nhiệt độ quá cao .
Pin lithium rất nhạy cảm với nhiệt độ. Nhiệt độ cao và sương giá ảnh hưởng đến hiệu suất và rút ngắn tuổi thọ pin. Không bao giờ bảo quản pin trong môi trường nhiệt độ dưới 0°C. Tương tự, chúng tôi khuyên bạn không nên bảo quản pin ở nhiệt độ trên 30°C. Hơn nữa, tránh đỗ xe lâu dưới ánh nắng trực tiếp. Ở môi trường khí hậu nhiệt đới, ánh nắng có thể dễ dàng làm tăng nhiệt độ pịn lên trên 40 độ C. Đặc biệt pin xe máy, đạp điện không có hệ thống làm mát pin cưỡng bức như trên các ô tô điện.
Các sự cố điển hình trong quá trình sử dụng pin xe điện
Xe báo pin ảo
Tình trạng này thường thấy sau khi xe báo sạc đầy, nhưng khi chạy thì lập tức vạch pin tụt xuống hoặc có thể là khi chạy không tải xe vẫn báo đầy nhưng khi có tải, xe không thể di chuyển hoặc đi chuyển vài mét thì sập nguồn.
Sự cố này có thể đến từ 2 nguyên nhân, mạch xử lý trên xe hoặc bộ pin. Nhưng thông thường đến 80% là xuất phát từ bộ pin của xe điện. Với lỗi này bạn cần thay mới bộ pin trên xe hoặc liên hệ với kỹ thuật chuyên nghiệp để kiểm tra chính sác nguyên nhân lỗi bên trong khối pin
Pin bị rỉ sét mặc dù không có nước vào
Không chỉ nước từ môi trường xâm nhập mới có thể gây rỉ sét cho bộ pin xe điện. Trong một số trường hợp như xe hoạt động quá công suất, sự cố chập hoặc rò rỉ hệ thống điện trên xe dẫn đến bộ pin thường xuyên hoạt động trong tình trạng tối đa công suất có thể dẫn đến tình trạng quá nhiệt trên pin khiến lớp điện phân trong các cell pin bị sôi, hơi bốc ra ngoài hoặc sùi hẳn dung dịch điện phân ra ngoài trên cực dương của pin lithium sẽ gây ra hiện tượng rỉ sét.
Lỗi này cũng có thể đến từ bộ sạc kém chất lượng, sạc không ngắt hoặc ngắt không đúng thời điểm dẫn đến bộ pin bị sạc quá áp, hoặc sạc quá dòng khi pin đói. lúc này nhiệt độ của pin tăng lên cũng làm sôi lớp điện phân và gây sùi pin.
Hoặc đơn giản là do sử dụng các cell pin kém chất lượng, thiếu tính đồng nhất trong bộ pin, điều này sẽ làm cho các cell pin yếu hơn sẽ bị đẩy nhanh quá trình xuống cấp, tạo hiệu ứng vòng lặp, đã yếu lại càng yếu hơn đẫn đến các cell này nhanh chết hơn và sùi chất điện phân ra ngoài gây rỉ sét.
Pin sạc nhanh đầy, quãng đường di chuyển ngắn hơn so với thông số
Lỗi này có thể đến từ 2 nguyên nhân chính sau đây. Thứ nhất bộ pin đã được sử dụng một thời gian dài, thông thường đối với một bộ pin tốt (chất lượng cell pin tốt, thiết kế của khối pin tốt,….cùng nhiều yếu tố công nghệ khác), sau khoảng 2 năm sử dụng, bộ pin sẽ bắt đầu bị giảm dung lượng xuống khoảng 80% so với thiết kế. Điều này còn tùy thuộc vào các thức sử dụng và yếu tố môi trường. Nhưng hầu như với một bộ pin tốt, bạn hầu như có thể sử dụng nó tối thiểu là 2 năm, nếu 80% dung lượng vẫn đáp ứng được nhu cầu di chuyển của bạn thì đây chưa phải lúc bạn cần thay thế bộ pin.
Nguyên nhân thứ 2 có thể kể đến là do bộ pin bị lệch điện áp giữa các cụm nối tiếp bên trong. Thông thường các khối pin xe điện được thiết kế gồm nhiều tế bào pin mắc nối tiếp + song song với nhau. Với các cụm nối tiếp nếu vì một nguyên nhân nào đó điện áp không được cân bằng với nhau, mạch quản lý pin (BMS) sẽ phát hiện và khóa điện áp ra trong quá trình xả và điệp áp vào trong quá trình nạp. Điều này sẽ làm thời gian nạp ngắn hơn do mạch quản lý khóa dòng nạp mặc dù thực sự tổng thể khối pin chưa đầy dung lượng. Xe báo pin yếu sau quãng đường di chuyển ngắn hơn mặc dù bên trong vẫn còn dung lượng.
