Thời gian sạc sẽ được giải quyết với công nghệ điện áp 800V

Trở ngại về giá xăng và trạm sạc là điều khiến người tiêu dùng ngại tiếp cận đến xe điện. Tuy nhiên, tất cả các vấn đề liên quan đến hiệu suất như phạm vi hoạt động, thời gian sạc sẽ được giải quyết với công nghệ điện áp 800V mới giúp sạc nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn, tăng hiệu năng và giảm nhiều chi ph phát sinh không đáng có.

Một vấn đề mấu chốt của ngành công nghiệp xe điện mà các hãng xe đang phấn đấu để vượt qua mặt nhau đó là cho người dùng thấy rằng xe điện thậm chí còn hơn xe động cơ đốt trong nhiều mặt. Và vấn đề chính của những chiếc xe điện hiện nay vẫn là phạm vi hoạt động. Sẽ chẳng ai muốn xe của mình đang chạy giữa đường sắp hết pin nhưng không có trạm sạc.

1. Phương án tăng phạm vi hoạt động cho xe điện?

Hiện nay, các nhà sản xuất đã có hai phương án để tăng phạm vi hoạt động cho xe điện nhưng nó vẫn chưa khả thi. Tại sao?

• Phương án 1: Nâng cấp khối pin.
• Phương án 2: Nâng cấp sạc nhanh.

Phương án đầu tiên đó là cung cấp thêm các khối pin lớn. Như vậy sẽ có thể tăng thêm được lượng pin dữ trữ cho xe. Trớ trêu thay, việc làm này vô tình tăng khối lượng cho xe, và trọng lượng của xe luôn là vấn đề muôn thuở từ xe động cơ đốt trong đến xe điện. Vì một chiếc xe có khối lượng vùa phải nó sẽ giúp tiết kiệm nhiên liệu. Ngoài ra, việc tăng thêm số lượng pin cũng nâng giá thành lên cao. Vì vậy đây cũng chưa phải là một giải pháp tối ưu.

Các trạm sạc điện 800V vẫn còn rất khan hiếm.

Phương pháp thứ 2 có vẻ sẽ hữu hiệu hơn tuy nhiên vẫn chưa được áp dụng nhiều. Đó là phương pháp sạc nhanh. Với khả năng sạc nhanh của dòng điện 1 chiều, và những trạm sạc được đầu tư lắp đặt như những cây xăng thì chẳng có việc gì phải lo lắng khi dùng một chiếc xe điện cả.

Phương án khác khả thi hơn?

Phương án giảm thời gian sạc được các hãng đặc biệt lưu tâm. Và đây cũng sẽ là xu hướng phát triển chung của ngành công nghiệp xe điện. Hướng đi chung của các nhà khoa học là cải tiến công nghệ pin hoặc ứng dụng kỹ thuật sạc lượng tử.

Hầu hết các hãng đã sản xuất xe điện đều không sử dụng công nghệ điện 800V. Kể cả Tesla, họ cũng chỉ sử dụng công nghệ điện áp 400V. Nhưng công nghệ điện áp 800V có khả năng cho con người thực hiện 2 phương án kể trên một cách dễ dàng hơn. Porsche đã gây ấn tượng với cả các đối thủ lẫn người tiêu dùng với công nghệ điện áp 800V dành cho chiếc Porsche Taycan – Chiếc xe điện tối tân nhất thế giới.

Sở dĩ Porsche sử dụng công nghệ trên cho mẫu xe Porshce Taycan là vì Porsche lấy cảm hứng từ chiếc xe đua LMP-1 của hãng, để mang đến công nghệ điện áp cao cho xe thể thao thông thường.

2. Lợi ích mà công nghệ điện áp 800V mang lại?

Trước khi có công nghệ điện áp 800V đó là hệ thống điện áp 400V được nhiều hãng xe tin dùng. Sự ra đời của công nghệ điện áp 400 V gắn liền với nhiều mẫu xe hybrid đầu tiên được sản xuất hàng loạt – Toyota Prius.

Động cơ điện và pin của Prius sử dụng hệ thống 400V và nó tiêu chuẩn dùng chung cho các dòng xe điện khác. Hệ thống này cũng tương thích với cơ sở hạ tầng điện hiện có.

Việc sử dụng điện áp cao cho xe điện sẽ mang đến một sức nẩy cho xe điện. Điều này đã được chứng minh bởi xe điện của Lucid Motors. Hãng đã mang lên dòng xe Air với công nghệ điện áp 924V, giúp chiếc xe này đạt phạm vi hoạt động cực khủng là 837 km. Và hiện nay, Lucid là hãng có xe điện với phạm vi hoạt động lớn nhất, vượt mặt của Tesla.

Lucid Air - Một trong những xe điện với phạm vi hoạt động khủng nhất hiện nay.

3. Phát triển công nghệ điện áp 800V bằng cách nào?

Theo các chuyên gia, lợi thế của công nghệ 800 Volt trên xe điện là rất nhiều, do chúng có thể cung cấp cùng một lượng điện năng song ở mức dòng điện thấp hơn.

Người đứng đầu bộ phận điện tử, công suất đổi mới của công ty Vitesco, Alexander Reich chia sẻ: “Bằng cách tăng gấp đôi điện áp và có cùng dòng điện, sẽ có được năng lượng gấp hai lần năng lượng của một chiếc xe”.

Lợi ích chính của công nghệ này là thời gian sạc nhanh hơn khoảng 50% cho cùng một gói pin. Do đó, thành phần quan trọng và đắt tiền này có thể được làm nhỏ hơn, giảm trọng lượng tổng thể giúp tăng hiệu suất ô tô điện.

Điện áp cao sẽ cho phép cung cấp cùng một lượng điện năng với dòng điện thấp hơn, từ đó giảm thiểu tổn thất nhiệt trong hệ thống điện. Bên cạnh đó dòng điện thấp có thể sử dụng cấu trúc dây điện mỏng hơn. Lượng dây đồng giảm đi kéo theo trọng lượng xe nhẹ hơn. Và bài toán giảm phần nào chi phí cũng được giải quyết.

Khả năng sạc cũng phần nào được quyết định bởi lượng điện áp. Điện áp cao hơn mang đến khả năng sạc nhanh hơn. Lí do là vì dòng điện thấp hơn sẽ giúp giảm nhiệt trong cáp sạc và các phần cứng có liên quan. Tốc độ sạc nhanh hơn cho phép phục hồi năng lượng hiệu quả hơn trong quá trình phanh. Lúc này, năng lượng tỏa ra sẽ quay ngược trở lại vào pin và ít đi ra không khí dưới dạng nhiệt. Do đó, xe điện của nhiều hãng xe hiện nay vẫn phải đang tối ưu hoá hệ thống quản lý pin hơn nữa.

Mặt khác, khi kết hợp với công nghệ vi mạch silicon cacbua mới nổi, hệ thống điện áp 800 volt có thể tăng hiệu suất hệ thống truyền lực lên đến 5%. Những con chip như vậy mất ít năng lượng hơn khi chuyển mạch, và đặc biệt hiệu quả cho việc phanh tái tạo năng lượng.

Các nhà cung cấp cho biết, do các chip cacbua silicon mới sử dụng ít silicon tinh khiết hơn, chi phí có thể giảm xuống và nhiều chip hơn có thể được cung cấp cho ngành công nghiệp ô tô Volt đang rơi vào cuộc khủng hoảng chuỗi cung ứng kéo dài.

4. Tương lai của công nghệ điện áp 800V?

Ngoài Porsche, các mẫu xe khác như Audi e-tron GT được xây dựng trên nền tảng tương tự, duy chỉ có Lucid Air, Hyundai Ioniq 5 và Kia EV6 là sử dụng công nghệ điện áp 800V.

Những hãng xe đến từ xứ sở kim chi đã chứng minh được rằng việc tăng phạm vi hoạt động của xe điện tầm trung vẫn được nếu không tăng giá bán. Điển hình là Hyundai Ioniq 5 (đối thủ cực khủng với VinFast VF7) và Kia EV6 chỉ mất 5 phút sạc để đi thêm 108 km khi được kết nối với bộ sạc nhanh DC 350 kW.

Ionity là sự hợp tác của nhiều nhà sản xuất ô tô với một số điểm sạc đường cao tốc 800 Volt, 350 kW. Otmar Scharrer, Phó Chủ tịch cấp cao về công nghệ và hệ thống truyền động điện tại ZF cho biết: “Một bộ sạc 350 kW có thời gian sạc từ 5 đến 7 phút cho 100 km, nó giống như khoảng thời gian nghỉ giải lao của tài xế”.

Theo một báo cáo gần đây từ Porsche, mất khoảng 80 phút để tăng thêm 250 km phạm vi hoạt động ở một trạm 400 Volt, 50 kW. Thời gian đó giảm xuống một nửa, chỉ còn 40 phút ở một trạm sạc 800 Volt, 100 kW.

Porsche cho biết, nếu các phích cắm sạc trong tình trạng tối ưu, cộng thêm chi phí, trọng lượng và độ phức tạp của nó thì thời gian đó có thể giảm xuống còn 30 phút. Và, Porsche đã tập trung vào hiệu suất hơn là tính thực dụng, đây là một trong những hãng xe tiên phong trong hệ thống 800 Volt.

Hiện nay, rào cản của công nghệ điện áp 800V đó chính là các trạm sạc. Theo khảo sát ở các nước thịnh hành xe điện, trạm sạc 800V rất hiếm và ở Việt Nam nó lại càng hiếm hơn nữa vì cơ sở hạ tầng nước ta vốn chưa đủ mạnh. Mặc dù, có thể được sạc ở những trạm sạc 400V nhưng như vậy thì nó không thể sạc nhanh được. Và đó lại trở thanh rào cản lớn khi tiếp cận xe điện, nhất là khi ta chỉ cần bỏ vài phút là có thể bơm đầy bình xăng.

Hai hãng xe Rivian và General Motors đã tuyên bố sẽ ứng dụng điện áp cao cho các mẫu xe sắp tới. Đại diện cho khu vực châu Âu trong cuộc đua này là Volvo và Stellantis. Các nhà sản xuất Trung Quốc như XPeng, Nio, Li Auto và BYD cũng sẽ nhập cuộc. Hứa hẹn một tương lai đầy tươi sáng cho thị trường xe điện.