So sánh trạm sạc 800V và 400V
Công nghệ xe điện (EV) đang phát triển nhanh chóng, cách mạng hóa phương tiện giao thông bền vững. Một khía cạnh quan trọng của sự chuyển đổi này là sự tiến bộ của pin EV, đặc biệt là sự chuyển dịch sang hệ thống pin điện áp cao hơn.
Sự xuất hiện của kiến trúc EV 800V đánh dấu bước tiến đáng kể, hứa hẹn cải thiện hiệu suất của xe và tăng hiệu quả cũng như tốc độ sạc EV.
Bài viết này đi sâu vào sự khác biệt giữa kiến trúc EV 400V và 800V. Chúng ta sẽ khám phá cách các hệ thống này tác động đến việc sạc EV, từ tốc độ và hiệu quả đến yêu cầu về cơ sở hạ tầng, cung cấp sự so sánh rõ ràng và toàn diện.
Kiến trúc pin xe điện
Kiến trúc thiết kế EV phức tạp và bao gồm nhiều thành phần khác nhau, bao gồm pin, động cơ, bộ biến tần, cảm biến, bộ điều khiển, hệ thống dây điện và hệ thống phụ trợ. Các thông số kỹ thuật và loại thành phần cũng như cách chúng được thiết kế để hoạt động cùng nhau sẽ phụ thuộc vào việc xe có pin 400 volt hay 800 volt.
Ngày nay, hầu hết các xe điện đều được chế tạo với kiến trúc 400 vôn; tuy nhiên, ngày càng nhiều nhà sản xuất thiết kế lại xe của họ và chuyển sang kiến trúc 800 vôn. Sự thay đổi này là do hiệu suất tăng lên, hiệu suất được cải thiện và khả năng sạc nhanh hơn mà pin điện áp cao hơn có thể cung cấp.
Kiến trúc 400V so với 800V
Kiến trúc pin 400V
Mặc dù thuật ngữ này có thể gợi ý khác, nhưng kiến trúc 400 volt không có điện áp pin cố định là 400V. Phạm vi điện áp của nó nằm trong khoảng từ 300 đến 500 volt; điện áp sẽ thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm trạng thái sạc (SoC) của pin, nhiệt độ, tuổi thọ và điều kiện hoạt động; bất kỳ thứ gì trong phạm vi này đều được coi là kiến trúc 400 volt.
Hệ thống 400V từ lâu đã là tiêu chuẩn trong công nghệ EV, cung cấp năng lượng cho xe điện. Chúng được hưởng lợi từ chi phí thấp hơn hệ thống 800V do quy trình sản xuất được thiết lập tốt và chuỗi cung ứng mạnh mẽ sử dụng các thành phần khối lượng lớn. Chi phí sản xuất thấp hơn chuyển thành khoản tiết kiệm cho người tiêu dùng và giá mua EV 400V thấp hơn giá mua EV 800V.
Xe điện sử dụng kiến trúc hệ thống này có bộ pin 400 volt làm nguồn điện cho động cơ điện của xe và tương thích với cả trạm sạc nhanh DC 400V và 800V. Mặc dù tương thích với các trạm sạc EV 800V, nhưng chúng sẽ bị giới hạn ở đầu ra 400 Vdc, điều này có thể dẫn đến tốc độ sạc chậm hơn dự kiến tùy thuộc vào dòng điện đầu ra của bộ sạc.
Kiến trúc pin 800V
Tương tự như kiến trúc 400 volt, kiến trúc 800 volt có phạm vi điện áp thay vì điện áp pin cố định. Phạm vi của nó năm trong khoảng từ 600 đến 900 volt.
Xe điện có kiến trúc 800V hiện có trên thị trường; tuy nhiên, hiện chỉ có một số nhà sản xuất cung cấp chúng. Những chiếc
EV 800V này có được lợi thế cạnh tranh so với đối thủ 400V bằng cách cải thiện trải nghiệm của khách hàng với phạm vi mở rộng và khả năng sạc nhanh hơn, mặc dù giá cao hơn. Chi phí cao hơn là do kiến trúc 800V là công nghệ mới hơn đòi hỏi phải đầu tư vào các thành phần mới và chuỗi cung ứng đang phát triển. Theo thời gian, khi nhiều nhà sản xuất chuyển sang 800V, giá sẽ giảm và trở nên phải chăng hơn.
Kiến trúc 800V trong EV có thể tăng hiệu suất và giảm trọng lượng. Bằng cách tăng điện áp, dòng điện cần thiết sẽ thấp hơn nhiều, cho phép sử dụng cáp mỏng hơn và các linh kiện điện tử nhỏ hơn. Điều này làm giảm trọng lượng của xe và giảm thiểu tổn thất năng lượng thành nhiệt, do đó tăng hiệu suất tổng thể và phạm vi hoạt động của pin. Pin điện áp cao hơn cũng có thể cung cấp nhiều năng lượng hơn cho động cơ điện, cho phép tăng tốc nhanh hơn và thu năng lượng cao hơn từ phanh tái tạo .
EV 800V có thể hỗ trợ thời gian sạc nhanh hơn với bộ sạc có khả năng cung cấp đầu ra 800 Vdc cần thiết. Tuy nhiên, xe cần phần cứng bổ sung, bao gồm bộ chuyển đổi DC/DC, như một phần trong thiết kế của nó để điều chỉnh điện áp sạc trên bộ sạc EV 400V hiện có. Điều quan trọng cần lưu ý là hầu hết các bộ sạc nhanh DC công cộng được lắp đặt hiện được thiết kế cho kiến trúc 400V chứ không phải 800V. Chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về điều này sau.
Dưới đây, chúng tôi đã biên soạn một bảng tóm tắt sự khác biệt giữa kiến trúc 400V và 800V.
Sạc 800V
Việc chuyển đổi từ kiến trúc pin 400V sang 800V mang lại những lợi ích không thể bàn cãi. Tuy nhiên, vẫn cần giải quyết những thách thức để đảm bảo triển khai thành công trên thị trường. Một trong những thách thức lớn nhất là cơ sở hạ tầng sạc. Thật tốt khi có một chiếc xe điện 800 vôn có thể sạc nhanh hơn ở điện áp cao hơn; tuy nhiền, nó chỉ có lợi nếu có thể sạc ở mức điện áp cao cần thiết.
Hiện nay, khoảng 1,5% bộ sạc nhanh DC được triển khai tại Hoa Kỳ, có khả năng cung cấp điện áp đầu ra 800V; tương tự, tại Liên minh Châu Âu (EU), chỉ có khoảng 3%. Có sự gia tăng ổn định tại EU; tuy nhiên, tại Hoa Kỳ, tốc độ tăng trưởng của bộ sạc 800V đang trì trệ.
Sự chênh lệch hiện tại giữa các trạm sạc 400V và 800V đặt ra thách thức khi các nhà sản xuất xe điện tìm cách tung ra nhiều xe 800V hơn. Cơ sở hạ tầng sạc công cộng hiện tại được xây dựng cho xe điện 400V và cần được cải thiện để hỗ trợ hiệu quả cho xe điện 800V. Cần có bộ sạc mạnh hơn với dải điện áp đầu ra cao hơn để tận dụng tối đa khả năng sạc nhanh hơn.
Việc nâng cấp hoặc thay thế các trạm sạc hiện có để hỗ trợ sạc 800V sẽ là một khoản đầu tư đáng kể. Nhu cầu cung cấp điện cao hơn của các trạm sạc 800V có thể gây căng thẳng cho lưới điện khi xử lý các yêu cầu về tải tăng. Những cải tiến về cơ sở hạ tầng này, cùng với việc triển khai các trạm sạc tương thích 800V, đòi hỏi phải đầu tư tài chính từ cả khu vực công và tư, tạo ra rào cản, đặc biệt là ở những khu vực có nguồn lực hạn chế hoặc nơi việc áp dụng EV vẫn đang trong giai đoạn đầu.
Cần có một cách tiếp cận đa hướng để giải quyết những thách thức về cơ sở hạ tầng. Chính phủ, các công ty tiện ích và các công ty tư nhân phải hợp tác để phát triển các kế hoạch cơ sở hạ tầng toàn diện, xác định các vị trí chiến lược và ưu tiên các khu vực có nhu cầu cao để triển khai trạm sạc điện áp cao hơn. Việc cung cấp các ưu đãi sạc dành riêng cho các trạm sạc 800V có thể đẩy nhanh quá trình triển khai. Một chiến lược triển khai theo từng giai đoạn, dần dần giới thiệu các trạm sạc 800V ở những khu vực có nhu cầu cao hoặc cơ sở hạ tầng lưới điện có năng lực, có thể tạo điều kiện cho quá trình chuyển đổi dễ quản lý hơn. Việc khám phá các giải pháp sáng tạo, như trạm sạc di động và tận dụng tích hợp năng lượng tái tạo và hệ thống lưu trữ năng lượng pin, có thể giúp giảm nhu cầu nâng cấp lưới điện tốn kém đồng thời giải quyết nhu cầu điện năng tăng cao của sạc 800V.
Tại sao sạc 800V lại nhanh hơn?
Thông số chính để đo tốc độ sạc là công suất đầu ra của bộ sạc EV, được đo bằng kilowatt (kW). Dòng điện và điện áp sạc đầu ra quyết định công suất đầu ra. Khi dòng điện sạc cao hơn, nhiệt lượng tỏa ra tăng lên và năng lượng mất đi cũng tăng theo. Dòng điện càng cao, cáp phải càng dày hơn để cung cấp đủ công suất cần thiết. Khi dòng điện đạt đến mức nhất định, trạm sạc cần có thêm hệ thống làm mát bằng chất lỏng. Những yếu tố này khiến việc tăng điện áp và giảm dòng điện sạc cần thiết trở thành cách tốt hơn để tăng công suất kW và tăng tốc thời gian sạc. Với điện áp đầu ra gấp đôi và cùng một dòng điện, bạn có khả năng cung cấp gấp đôi năng lượng tính bằng kWh cho pin của xe. Cần lưu ý rằng công suất đầu ra của trạm sạc sẽ không vượt quá công suất mà pin EV có thể chấp nhận một cách an toàn. Tỷ lệ chấp nhận sạc này của EV là thông số kỹ thuật quan trọng của pin được thiết kế để đảm bảo sạc an toàn và hiệu quả.
Tính toán công suất trạm sạc EV
Để hiểu được đầu ra của trạm sạc và cách nó liên quan đến việc sạc các loại xe điện có điện áp khác nhau, bạn cần hiểu biết cơ bản về các nguyên lý điện. Các yếu tố chính trong phép tính này là điện áp của ắc quy ô tô và dòng điện (ampe), phạm vi điện áp và công suất đầu ra tối đa của trạm sạc. Sau đây là hướng dẫn đơn giản giúp ước tính đầu ra của trạm sạc và tác động của nó đến thời gian sạc.
Công thức
Công suất (tính bằng watt) do trạm sạc cung cấp được tính bằng cách nhân điện áp (tính bằng vôn) với cường độ dòng điện (tính bằng ampe):
Công suất (W) = Điện áp (V) x Dòng điện (A)
Giả sử, thông số kỹ thuật của bộ sạc EV: Công suất đầu ra tối đa = 180kW, Dải điện áp = 300 – 1000V, Dòng điện tối đa = 300A
Sạc EV 400V
Điện áp pin : 400V
Công suất lý thuyết : 400 (V) x 300 (A) = 120.000 (W) hoặc 120 kW
Công suất thực tế : Vì 120kW nhỏ hơn công suất tối đa của trạm (180kW) nên EV sẽ chỉ nhận được 120kW.
Sạc EV 800V
Điện áp pin : 800V
Công suất lý thuyết : 800 (V) x 300 (A) = 240.000 (W) hoặc 240 kW
Công suất thực tế : Vì 240kW vượt quá công suất tối đa của trạm sạc nên EV chỉ có thể nhận được công suất sạc tối đa là 180kW.
Tác động đến thời gian sạc
Thời gian sạc tỷ lệ thuận với công suất đầu ra. Công suất đầu ra cao hơn dẫn đến sạc nhanh hơn. Được tính như sau:
Thời gian sạc (giờ) = Dung lượng pin xe (kWh) / Công suất đầu ra (kW)
Điện áp của ắc quy xe càng cao thì tốc độ sạc càng nhanh vì công suất đầu ra tăng theo điện áp; tất nhiên, điều này chỉ đúng với bộ sạc EV, có phạm vi công suất đầu ra lên đến 800V.
Hãy cân nhắc công suất đầu ra tối đa của bộ sạc vì nó giới hạn công suất khả dụng, đặc biệt là đối với xe có điện áp cao hơn.
Hướng dẫn đơn giản này giúp hiểu cách điện áp của ắc quy xe, cường độ dòng điện của bộ sạc và phạm vi điện áp ảnh hưởng đến công suất đầu ra của trạm sạc và thời gian sạc tổng thể. Điều quan trọng cần lưu ý là các yếu tố bổ sung như nhiệt độ, SoC của ắc quy và giới hạn sạc trên xe cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất sạc trong điều kiện thực tế.
Sự chuyển dịch sang kiến trúc pin 800V trong EV là một bước tiến đáng kể, hứa hẹn thời gian sạc nhanh hơn và cải thiện hiệu suất của xe. Tuy nhiên, người dùng sẽ chỉ nhận ra những lợi ích này với cơ sở hạ tầng sạc phù hợp. Có một nhu cầu cấp thiết là phải đẩy nhanh việc triển khai các trạm sạc công suất cao tương thích với hệ thống 800V. Các trạm này sẽ đáp ứng nhu cầu hiện tại và rất cần thiết cho cơ sở hạ tầng EV trong tương lai, đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang phương tiện giao thông bền vững.
Nguồn: Power Sonic
Bài viết liên quan
Đầu tư trạm sạc với LITHACO – Đầu tư không đồng, lợi nhuận bền vững
Hãy để LITHACO đồng hành cùng các bạn trong hành trình chuyển đổi năng lượng, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo các cách sau:
- Hotline: 1900 25 25 27
- Số điện thoại: 0918.886.502, 094.181.2233
- Zalo: 094.181.2233
- Địa chỉ: Tầng 12 Tòa nhà BW, số 15 Võ Văn Kiệt, Phường 16, Quận 8, TP.HCM
- Website: https://lithaco.vn
- Facebook: https://www.facebook.com/Lithaco.vn/
Bài Viết Liên Quan
