Các cấp độ sạc xe điện

Không cần phải là nhà khoa học để có thể hiểu cách sạc một chiếc xe điện. Việc cắm sạc cho một mẫu EV không thực sự khác biệt so với đổ xăng cho một mẫu xe sử dụng động cơ đốt trong. Mặc dù vậy, mọi thứ có thể trở nên rối rắm nếu tìm hiểu sâu hơn về những trang bị để sạc 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. Vì lí do đó, trong bài viết này, cùng tìm hiểu những định nghĩa cơ bản của sạc xe điện và những cấp độ sạc.

1. Những cấp độ sạc xe điện

Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE) liệt kê ba cấp độ sạc cho xe điện. Việc chúng ta sạc ở cấp độ nào phụ thuộc vào một số yếu tố, chẳng hạn như hệ thống điện trong gia đình hay đặc tính của những trụ sạc công cộng nơi ta sinh sống.

1.1. 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 120V thông thường. Sự phổ biến của nó giúp cho những hệ thống sạc cấp độ một hết sức thuận tiện cho người sử dụng, dù cho tốc độ sạc của nó rất chậm.

Mỗi giờ sạc chỉ thêm được từ 3 tới 7 km vào quãng đường đi, tùy thuộc vào hiệu suất của từng mẫu xe. Kiểu sạc này sẽ chậm hơn, ít hiệu quả hơn và đi cùng với mức giá đắt đỏ hơn so với sạc cấp độ 2.

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.

1.2. Cấp độ 2

Sạc cấp độ 2 sử dụng dòng 240V và thường có cường độ dòng điện cao hơn từ ba đến bốn lần các hệ thông sạc cấp 1. Vì vậy, hầu hết chúng có khả năng sạc pin cho EV nhanh hơn khoảng sáu đến tám lần hệ thống cấp độ 1, tức khoảng 20 đến 50 km cho mỗi giờ sạc.

Nhưng tốc độ sạc của các hệ thống cấp độ 2 cũng rất khác nhau. Một thiết bị 240V, 24A có thể sản sinh mức công suất liên tục gần 6kW, trong khi hệ thống sạc cấp độ 2 nhanh nhất có cường độ 80A, sản sinh 19.2kW, tức nhanh hơn 3 lần so với hệ thống nêu trên.

Hệ thống phần cứng trên xe sẽ quyết định tốc độ sạc của hệ thống sạc cấp 2, và hầu hết các xe không có khả năng sạc với mức công suất 19.2kW, vậy nên chúng ta cần lựa chọn các thiết bị sạc phù hợp với xe để tránh bỏ tiền cho những thiết bị không sử dụng được.

Nếu có điều kiện, chủ xe nên trang bị hệ thống sạc cấp 2 tại nhà. Nếu dây dẫn đi kèm theo xe không tương thích với nguồn điện 240V, chủ xe sẽ cần mua thêm các thiết bị sạc cấp 2 phù hợp để sử dụng tại nhà. Ngoài ra, nếu có ý định sạc tại nhà, chủ xe cũng cần đảm bảo hệ thống điện có khả năng đáp ứng với mức công suất yêu cầu đó.

Sạc cấp độ 2 cũng phổ biến ở những địa điểm công cộng, ví dụ như bãi gửi xe hay ga-ra. 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.

1.3. Sạc cấp độ 3 (hệ thống sạc nhanh một chiều)

Đây là hệ thống sạc nhanh nhất trong danh sách. Còn được gọi là hệ thống sạc nhanh một chiều (DC fast-charging), 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.

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 hiệu điện thế cao (thông thường từ 400 tới 800V).

Mạng lưới hệ thống sạc Supercharger của Tesla cung cấp sạc cấp độ 3, mặc dù hãng cung cấp phích cắm riêng chỉ phù hợp với các mẫu xe của họ. Tuy nhiên, chủ phương tiện các hãng khác vẫn có thể sử dụng tiêu chuẩn sạc cấp độ 3 ở một số trạm sạc khác.

Công suất sạc của hệ thống cấp độ 3 dao động trong khoảng từ 50kW tới 350kW, tùy thuộc vào thiết bị. Tuy nhiên, 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 50kW 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 350kW.

Hơn thế nữa, 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.

Đó là lí do mà khi đi đường dài với một mẫu xe điện, để tiết kiệm thời gian, ta không nên sạc quá 80% pin.

2. Có phải tất cả xe điện đều dùng chung một đầu cắm không?

Như đã nói ở trên, xe điện Tesla dùng một đầu cắm riêng để sạc. Ngoài ra, có những bộ chỉnh lưu (adapter) cho phép xe Tesla sạc điện ở những trụ sạc không dùng đầu cắm đó. Thêm nữa, có những bộ chỉnh lưu khác cho phép các phương tiện không thuộc Tesla sử dụng hệ thống sạc của họ ở mức 1 hoặc 2.

Hầu hết xe điện sử dụng chung đầu cắm. Đối với các hệ thống sạc mức 1 và 2, cổng sạc tròn này có mã J1772. Cổng sạc nhanh được đặt tên là SAE Combo hoặc CCS, sử dụng chung socket J1772 như hai chuẩn sạc mức 1 và 2 nhưng bổ sung thêm hai chân cắm cho phép sạc nhanh bằng dòng một chiều.

Đầu cắm thứ ba dành cho sạc nhanh mang tên CHAdeMO. Chỉ một số ít xe sử dụng bộ chỉnh lưu này, bao gồm mẫu Nissan Leaf, dù nó vẫn được trang bị cổng J1772 để dùng cho các hệ thống sạc mức 1 và 2. Trên mẫu Ariya mới, Nissan đang bỏ socket CHAdeMO và cũng chuyển sang sử dụng cổng CCS.