Pin ô tô điện hoạt động như thế nào?

Pin lithium-ion cung cấp năng lượng cho bất kỳ loại xe điện nào. Ngay từ đầu, nó đã tự khẳng định mình là một công nghệ tham chiếu trên thị trường xe điện. Làm thế nào nó hoạt động? Các chuyên gia của mạng IZI by EDF sẽ cung cấp cho bạn thông tin cập nhật về hoạt động, đặc điểm, ưu nhược điểm của ắc quy xe điện.

Tóm tắt thông tin

Pin xe điện hoạt động như thế nào?

Nếu đầu máy sử dụng xăng hoặc dầu diesel làm năng lượng thì điều này không áp dụng cho xe điện. Chúng được trang bị một loại pin có khả năng tự chủ khác nhau, phải được sạc tại một trạm sạc.

Bất kỳ chiếc xe điện nào thực sự đều được trang bị một số loại pin:

• Pin bổ sung;
• Và một pin kéo.

Vai trò của chúng là gì và chúng hoạt động như thế nào?

Pin bổ sung

Giống như một máy ảnh nhiệt, một chiếc xe điện có một pin bổ sung. Ắc quy 12V này được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phụ kiện trên ô tô.

Pin này đảm bảo hoạt động chính xác của các thiết bị điện khác nhau, chẳng hạn như:

• Cửa sổ điện tử;
• Đài ;
• Các cảm biến khác nhau của một chiếc xe điện.

Vì vậy, sự cố của ắc quy phụ của xe điện có thể gây ra những sự cố nhất định.

Pin kéo

Yếu tố trung tâm của một chiếc xe điện, pin kéo, đóng một vai trò thiết yếu. Thật vậy, nó lưu trữ năng lượng tích điện trong trạm sạc và cung cấp năng lượng cho động cơ điện khi di chuyển.

Hoạt động của ắc quy đầu kéo khá phức tạp, vì vậy bộ phận này là một trong những bộ phận đắt tiền nhất của xe điện. Chi phí này hiện cũng đang cản trở sự phát triển của điện cơ trên toàn thế giới. Một số đại lý cung cấp một hợp đồng cho thuê pin kéo khi mua một chiếc xe điện.

Cho đến nay, pin lithium-ion là loại pin được sử dụng rộng rãi nhất trên xe điện. Do độ bền, hiệu suất và mức độ an toàn, nó thực sự là công nghệ tham chiếu cho hầu hết các nhà sản xuất.

Tuy nhiên, có nhiều loại pin khác nhau cho xe điện:

• Pin niken cadmium;
• Pin hyđrua kim loại niken;
• Pin Lithium;
• Pin Li-ion.

Bảng tóm tắt lợi ích của các loại pin khác nhau cho xe điện

Các loại pin	Lợi thế
Cadmi niken	Pin nhẹ với tuổi thọ sử dụng tuyệt vời.
Hiđrua kim loại niken	Pin nhẹ, ít ô nhiễm và khả năng lưu trữ năng lượng cao.
Lithium	Sạc và xả ổn định. Điện áp định mức cao. Khối lượng đáng kể và mật độ năng lượng thể tích.
Ion liti	Năng lượng riêng và thể tích cao.

Bảng tóm tắt nhược điểm của các loại pin khác nhau cho xe điện

Các loại pin	Hạn chế
Cadmi niken	Do mức độ độc hại của cadmium rất cao nên vật liệu này không còn được sử dụng nữa.
Hiđrua kim loại niken	Vật liệu đắt tiền. Hệ thống làm mát là cần thiết để bù đắp cho sự gia tăng nhiệt độ tương ứng với tải.
Lithium	Việc tái chế Lithium vẫn chưa hoàn toàn được làm chủ. Cần có quản lý điện năng tự động.
Ion liti	Vấn đề dễ cháy.

Hiệu suất pin

Công suất của động cơ điện được biểu thị bằng kilowatt (kW). Mặt khác, một kilowatt giờ (kWh) đo năng lượng mà pin của xe điện có thể cung cấp.

Công suất của động cơ nhiệt (tính bằng mã lực) có thể được so sánh với công suất của động cơ điện, tính bằng kW.

Tuy nhiên, nếu bạn muốn đầu tư vào một chiếc xe điện có tuổi thọ pin lâu nhất, bạn sẽ cần phải chuyển sang đo kWh.

Tuổi thọ pin

Tùy thuộc vào kiểu xe điện của bạn, phạm vi của nó có thể trung bình từ 100 đến 500 km. Thật vậy, pin yếu là đủ để sử dụng xe điện hàng ngày đơn giản để chở trẻ em đi học hoặc đi làm gần đó. Loại hình vận tải này rẻ hơn.

Ngoài những mẫu bình dân hoặc tầm trung, cũng có những mẫu cao cấp có giá đắt hơn rất nhiều. Giá của những chiếc xe này phần lớn bị ảnh hưởng bởi hiệu suất của pin.

Tuy nhiên, loại xe điện này có thể đi được quãng đường lên đến 500 km tùy thuộc vào cách lái xe, loại đường, điều kiện thời tiết, v.v.

Để đảm bảo khả năng tự chủ của pin trên một chặng đường dài, các chuyên gia của mạng lưới IZI by EDF khuyên bạn nên chọn cách lái xe linh hoạt và tránh tăng tốc quá nhanh.

Thời gian sạc lại pin

Các chuyên gia của mạng IZI by EDF sẽ chăm sóc, đặc biệt, lắp đặt trạm sạc cho xe điện ... Khám phá tất cả các giải pháp sạc pin hiện có cho xe điện của bạn với:

• Ổ cắm gia dụng 220 V;
• Ổ cắm sạc nhanh Wallbox;
• Và một trạm sạc nhanh.

Ổ cắm gia đình 220 V

Tại nhà, bạn có thể lắp đặt ổ cắm gia dụng 220 V. Thời gian sạc từ 10 đến 13 giờ. Sau đó, bạn có thể sạc xe qua đêm để sử dụng trong cả ngày.

Ổ cắm sạc nhanh Wallbox

Nếu bạn chọn ổ cắm sạc nhanh hay còn gọi là Wallbox, thời gian sạc sẽ được rút ngắn:

• Trong 4 giờ ở phiên bản 32A;
• Trong 8 hoặc 10 giờ ở phiên bản 16A.

Trạm sạc nhanh

Tại các bãi đậu xe chung cư hoặc trong bãi đậu xe siêu thị, kinh doanh, bạn cũng có thể sạc xe tại trạm sạc nhanh. Giá thành của thiết bị này tất nhiên là cao nhất.

Tuy nhiên, thời gian sạc đầy pin rất nhanh: mất 30 phút.

Bảng tổng hợp giá thiết bị sạc bình acquy xe điện

Loại thiết bị sạc pin	Giá (chưa bao gồm công lắp đặt)
Đầu nối sạc nhanh	Khoảng 600 euro
Trạm sạc nhanh	Khoảng 900 €

Pin lithium-ion hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của loại pin này rất phức tạp. Các electron lưu thông bên trong pin, tạo ra sự khác biệt về điện thế giữa hai điện cực. Một điện cực là âm, còn lại là dương. Chúng được ngâm trong chất điện phân: chất lỏng dẫn ion.

Giai đoạn xả

Khi pin cung cấp năng lượng cho xe, điện cực âm sẽ giải phóng các điện tử được lưu trữ. Sau đó, chúng được kết nối với điện cực dương thông qua một mạch bên ngoài. Đây là giai đoạn phóng điện.

Giai đoạn sạc

Tác dụng ngược lại xảy ra khi pin được sạc trong trạm sạc hoặc ổ cắm điện được gia cố tương thích. Do đó, năng lượng do bộ sạc truyền đi sẽ chuyển các electron có trong điện cực dương sang điện cực âm. 

Pin BMS: định nghĩa và hoạt động

Phần mềm BMS (Hệ thống Quản lý Pin) điều khiển các mô-đun và các phần tử tạo nên pin kéo. Hệ thống quản lý này giám sát pin và tối ưu hóa tuổi thọ của pin.

Khi pin bị lỗi, điều tương tự cũng xảy ra với BMS. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất xe điện cung cấp dịch vụ lập trình lại BMS. Do đó, một thiết lập lại mềm có thể tính đến trạng thái của pin tại thời điểm T.

Làm thế nào đáng tin cậy là một chiếc xe điện pin?

Pin lithium-ion nổi tiếng về độ tin cậy. Tuy nhiên, hãy cẩn thận, chế độ sạc, đặc biệt, có thể ảnh hưởng đến độ bền của nó. Ngoài ra, tuổi thọ và hiệu suất của pin bị suy giảm theo thời gian trong mọi trường hợp.

Khi một chiếc xe điện bị hỏng, nguyên nhân rất hiếm khi là do ắc quy. Thật vậy, vào mùa đông, bạn sẽ nhanh chóng nhận ra rằng ô tô điện của mình không gặp vấn đề gì khi khởi động dù trời lạnh, không giống như đầu máy diesel.

Tại sao pin lithium-ion bị hư hỏng theo thời gian?

Khi một chiếc xe điện đi được nhiều km, hiệu suất của ắc quy từ từ suy giảm. Sau đó, hai yếu tố có thể nhìn thấy:

• Giảm tuổi thọ pin;
• Thời gian sạc pin lâu hơn.

Pin xe điện già đi nhanh chóng như thế nào?

Các yếu tố khác nhau có thể ảnh hưởng đến tốc độ lão hóa của pin:

• Điều kiện bảo quản xe điện (trong ga ra, trên đường phố, v.v.);
• Phong cách lái xe (với xe điện, ưu tiên lái xe màu xanh lá cây);
• Tần suất sạc tại các trạm sạc nhanh;
• Điều kiện thời tiết ở khu vực bạn lái xe thường xuyên nhất.

Làm thế nào để tối ưu hóa tuổi thọ pin của xe điện?

Bằng cách tính đến các yếu tố đã đề cập ở trên, tuổi thọ của pin kéo có thể được tối ưu hóa. Tại bất kỳ thời điểm nào, nhà sản xuất hoặc bên thứ ba đáng tin cậy có thể chẩn đoán và đo SOH (tình trạng sức khỏe) của pin. Phép đo này được sử dụng để đánh giá tình trạng của pin.

SOH so sánh dung lượng pin tối đa tại thời điểm thử nghiệm với dung lượng pin tối đa khi còn mới.

Thải bỏ: tuổi thọ thứ hai của pin xe điện

Trong lĩnh vực xe điện vấn đề thải bỏ pin lithium-ion trong xe điện vẫn là một vấn đề lớn. Thật vậy, nếu một chiếc EV sạch hơn một đầu máy diesel (vấn đề sản xuất hydrocacbon) vì nó sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo thì điện, thu hồi và tái chế lithium là một vấn đề nan giải.

Vấn đề môi trường

Pin của xe điện có thể chứa vài kg lithium. Các vật liệu khác được sử dụng như coban và mangan. Ba loại kim loại khác nhau này được khai thác và xử lý để sử dụng trong chế tạo pin.

Lithium

Hai phần ba nguồn lithium được sử dụng để phát triển pin xe điện đến từ các sa mạc muối ở Nam Mỹ (Bolivia, Chile và Argentina).

Quá trình chiết xuất và xử lý lithium cần một lượng lớn nước, dẫn đến:

• Khô cạn nước ngầm và sông ngòi;
• Ô nhiễm đất;
• Và sự gián đoạn môi trường, chẳng hạn như sự gia tăng nhiễm độc và các bệnh nghiêm trọng của người dân địa phương.

Cobalt

Hơn một nửa sản lượng coban trên thế giới đến từ các mỏ ở Congo. Điều sau nổi bật đặc biệt liên quan đến:

• Điều kiện an toàn khai thác;
• Bóc lột trẻ em để chiết xuất coban.

Sự chậm trễ trong lĩnh vực tái chế: giải thích

Nếu pin lithium-ion được bán từ năm 1991 trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, thì các kênh tái chế vật liệu này bắt đầu phát triển muộn hơn nhiều.

Nếu ban đầu lithium không được tái chế, thì điều này chủ yếu là do:

• Về tính khả dụng tuyệt vời của nó;
• Chi phí khai thác thấp;
• Tỷ lệ thu gom vẫn khá thấp.

Tuy nhiên, với sự gia tăng của điện động lực, nhu cầu cung ứng thay đổi với tốc độ nhanh chóng, do đó cần có một kênh tuần hoàn hiệu quả. Ngày nay, trung bình, 65% pin lithium được tái chế.

Giải pháp tái chế Lithium

Ngày nay, có rất ít xe điện lạc hậu so với đầu máy diesel. Điều này giúp thực tế có thể tháo rời hoàn toàn xe và các thành phần pin đã qua sử dụng.

Do đó, liti cũng như nhôm, coban và đồng có thể được thu thập và tái chế.

Pin không bị hư hỏng đi theo một mạch khác. Thật vậy, chỉ vì chúng đôi khi không còn tạo ra đủ năng lượng để cung cấp hiệu suất và phạm vi chính xác cho trình điều khiển, điều đó không có nghĩa là chúng không còn hoạt động. Vì vậy, họ được ban cho một cuộc sống thứ hai. Sau đó, chúng được sử dụng để sử dụng tại chỗ:

• Để lưu trữ các nguồn năng lượng tái tạo (mặt trời, gió, v.v.) trong các tòa nhà;
• Để cấp nguồn cho các trạm sạc nhanh.

Ngành điện vẫn chưa đổi mới để tìm ra các giải pháp thay thế cho những vật liệu này hoặc để có được chúng theo những cách khác.

Lắp đặt trạm sạc ô tô điện