Chúng ta đang sạc xe điện sai cách
(spectrum.ieee.org)> "Hạ tầng sạc phức tạp và tốn kém đang hạn chế việc phổ cập xe điện (EV)"
- Để tăng tốc quá trình chuyển đổi sang xe điện, điều quan trọng nhất là xây dựng một hạ tầng sạc EV công cộng vững mạnh, nhưng chi phí xây dựng các trạm sạc xe điện công cộng là rất cao
- Người tiêu dùng kỳ vọng xe điện sẽ đáp ứng mọi nhu cầu như xe truyền thống, bao gồm cả những chuyến đi đường dài
- Hiện nay tại các nước phát triển, khoảng 90% việc sạc diễn ra tại nhà, nhưng 10% sạc công cộng còn lại lại rất quan trọng đối với người lái xe điện
- Việc thiếu hạ tầng sạc công cộng là vấn đề đối với xe tải giao hàng, taxi, cư dân chung cư, sinh viên, các gia đình đi du lịch, v.v.
- Theo khảo sát của Forbes năm 2022, 62% chủ sở hữu xe điện từng thay đổi kế hoạch du lịch vì vấn đề sạc
- Theo báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), tại Trung Quốc, đầu tư vào hạ tầng sạc hiệu quả hơn gấp 4 lần so với trợ cấp trong thành công của xe điện
Nguyên lý sạc xe điện
- Trạm sạc có vai trò chuyển đổi điện AC sang điện DC để cấp cho pin
- Khi sạc, cần đáp ứng các điều kiện sau
- Điện áp pin không được vượt quá ngưỡng tới hạn
- Nhiệt độ pin không được vượt quá giới hạn đã đặt
- Dòng điện từ lưới điện không được vượt quá một giá trị nhất định
- Nối đất (grounding) là yếu tố quan trọng để ngăn ngừa điện giật
- Nếu nối đất bị mất, cổng sạc sẽ bảo vệ an toàn thông qua cách ly galvanic (Galvanic Isolation)
- Cách ly galvanic tách biệt vật lý các mạch để dòng điện không thể chạy giữa chúng
- Cách ly galvanic trong trạm sạc được thực hiện bằng máy biến áp (transformer)
- Máy biến áp thực hiện cách ly thông qua nguồn điện đã được chuyển đổi sang dòng xoay chiều (AC) tần số cao
Cách ly galvanic cực kỳ đắt đỏ
- Cách ly galvanic chiếm khoảng 60% chi phí thiết bị sạc
- Chi phí thiết bị điện tử công suất cho mỗi cổng 300kW: khoảng $90,000
- Trong đó $54,000 là chi phí cho cách ly galvanic
- Tổng chi phí thiết bị điện tử công suất của một trạm sạc 4 cổng: khoảng $360,000 (chỉ riêng chi phí cách ly đã hơn $200,000)
- Chi phí thiết bị điện tử công suất cho mỗi cổng 300kW: khoảng $90,000
- Cách ly galvanic làm tăng kích thước và trọng lượng của thiết bị sạc
- Lý do sạc nhanh khó triển khai trong bộ sạc tích hợp trên xe (OBC) cũng là do kích thước và chi phí của cách ly galvanic
Có thể loại bỏ cách ly galvanic không?
- Nếu loại bỏ cách ly galvanic, chi phí thiết bị sạc và tổn thất năng lượng có thể giảm hơn một nửa
- Giải pháp cho vấn đề này:
- Nối đất kép (double ground)
- Sử dụng hai dây nối đất để nếu một đường bị đứt thì đường còn lại vẫn đảm nhiệm vai trò bảo vệ
- Bổ sung mạch phát hiện tính liên tục của nối đất → dừng sạc khi nối đất bị hỏng
- Buck Regulator
- Ngăn quá tải dòng điện khi điện áp đầu vào cao hơn điện áp pin
- Buck Regulator có chi phí dưới 10% so với cách ly galvanic hiện tại, tổn thất điện năng dưới 20%
- Nối đất kép (double ground)
Tương lai của sạc xe điện công cộng
- Các phương thức sạc onboard và sạc công cộng hiện nay đều phức tạp và có chi phí quá cao
- Trong quy trình sạc 4 bước hiện tại, có thể loại bỏ 3 bước
- Chỉ giữ lại giai đoạn active rectifier, và khi cần có thể bổ sung buck regulator chi phí thấp
- Tăng cường an toàn:
- Bổ sung nối đất kép (double ground) và phát hiện tính liên tục của nối đất
- Có thể đảm bảo mức độ an toàn cao hơn cả cách ly galvanic hiện tại
- Trong quy trình sạc 4 bước hiện tại, có thể loại bỏ 3 bước
- Ưu điểm của phương thức DPC (Direct Power Conversion)
- Giảm chi phí thiết bị: chi phí thiết bị sạc giảm hơn 50%
- Cải thiện hiệu suất năng lượng: cải thiện 2~3%
- Giảm chi phí lắp đặt và bảo trì trạm sạc → có thể mở rộng hàng nghìn trạm sạc trong vài năm
- Mở rộng hạ tầng sạc để thúc đẩy phổ cập xe điện
- Cần thảo luận về việc loại bỏ cách ly galvanic
- Đơn giản hóa quy trình sạc xe điện và giảm chi phí là điều thiết yếu
- Cộng đồng công nghệ cần thảo luận về việc loại bỏ cách ly galvanic
- Việc loại bỏ cách ly galvanic nên là bước đầu tiên để củng cố hạ tầng sạc xe điện
1 bình luận
Ý kiến Hacker News