Pin xe điện
Pin là "bình nhiên liệu" của xe tay ga điện. Nó lưu trữ năng lượng tiêu thụ bởi động cơ DC, đèn, bộ điều khiển và các phụ kiện khác.

Hầu hết xe tay ga điện đều sử dụng pin lithium-ion do mật độ năng lượng và tuổi thọ cao. Nhiều xe tay ga điện dành cho trẻ em và các mẫu xe giá rẻ khác sử dụng pin axit chì. Trong xe tay ga, bộ pin được cấu tạo từ các tế bào riêng lẻ và hệ thống điện tử gọi là hệ thống quản lý pin (BMS) giúp đảm bảo hoạt động an toàn.
Các bộ pin lớn hơn có dung lượng cao hơn, được đo bằng watt giờ, và cho phép xe điện di chuyển xa hơn. Tuy nhiên, chúng cũng làm tăng kích thước và trọng lượng của xe — khiến việc mang theo trở nên khó khăn hơn. Thêm vào đó, pin là một trong những bộ phận đắt tiền nhất của xe điện và tổng chi phí cũng tăng lên tương ứng.

Các loại pin
Bộ pin xe điện được cấu tạo từ nhiều cell pin riêng lẻ. Cụ thể hơn, chúng được làm từ các cell 18650, một loại pin lithium ion (Li-Ion) có kích thước hình trụ 18 mm x 65 mm.

Mỗi viên pin 18650 trong bộ pin khá bình thường — tạo ra điện thế khoảng 3,6 volt (danh nghĩa) và có dung lượng khoảng 2,6 ampe giờ (2,6 A·h) hoặc khoảng 9,4 watt-giờ (9,4 Wh).

Pin hoạt động ở điện áp từ 3,0 volt (0% dung lượng) đến 4,2 volt (100% dung lượng).

Ion Liti
Pin Li-Ion có mật độ năng lượng tuyệt vời, tức là lượng năng lượng được lưu trữ trên mỗi trọng lượng vật lý của chúng. Chúng cũng có tuổi thọ cao, nghĩa là chúng có thể được xả và sạc lại nhiều lần mà vẫn duy trì được dung lượng lưu trữ.

Thực tế, Li-ion đề cập đến nhiều loại hóa chất pin khác nhau có chứa ion liti. Dưới đây là một danh sách ngắn:

Liti mangan oxit (LiMn2O4); còn được gọi là: IMR, LMO, Li-mangan
Liti mangan niken (LiNiMnCoO2); còn gọi là INR, NMC
Liti niken coban nhôm oxit (LiNiCoAlO2); hay còn gọi là NCA, Li-nhôm
Liti niken coban oxit (LiCoO2); hay còn gọi là NCO
Liti coban oxit (LiCoO2); còn được gọi là ICR, LCO, Li-coban
Liti sắt photphat (LiFePO4); còn được gọi là IFR, LFP, Li-phosphate
Mỗi loại hóa chất pin này đều thể hiện sự đánh đổi giữa độ an toàn, tuổi thọ, dung lượng và công suất dòng điện.

Lithium Mangan (INR, NMC)
May mắn thay, nhiều xe tay ga điện chất lượng cao đang sử dụng công nghệ pin INR — một trong những công nghệ an toàn nhất. Loại pin này cung cấp dung lượng và dòng điện đầu ra cao. Sự hiện diện của mangan làm giảm điện trở trong của pin, cho phép dòng điện đầu ra cao trong khi vẫn duy trì nhiệt độ thấp. Do đó, điều này làm giảm nguy cơ quá nhiệt và cháy nổ.

Một số mẫu xe tay ga điện sử dụng công nghệ INR bao gồm WePed GT 50e và Dualtron.

Axit chì
Pin axit chì là một loại pin có công nghệ hóa học rất cũ, thường được tìm thấy trong ô tô và một số xe điện lớn hơn, như xe golf. Chúng cũng được sử dụng trong một số xe tay ga điện; đáng chú ý nhất là các loại xe tay ga giá rẻ dành cho trẻ em từ các công ty như Razor.

Pin axit chì có ưu điểm là giá thành rẻ, nhưng lại có nhược điểm là mật độ năng lượng rất thấp, nghĩa là chúng nặng hơn nhiều so với lượng năng lượng mà chúng lưu trữ. Ngược lại, pin lithium-ion có mật độ năng lượng cao gấp khoảng 10 lần so với pin axit chì.

Bộ pin
Để tạo ra một bộ pin có dung lượng hàng trăm hoặc hàng nghìn watt giờ, nhiều cell Li-ion 18650 riêng lẻ được lắp ráp lại với nhau thành một cấu trúc giống như viên gạch. Bộ pin hình viên gạch này được giám sát và điều chỉnh bởi một mạch điện tử gọi là hệ thống quản lý pin (BMS), kiểm soát dòng điện vào và ra khỏi pin.
Các cell riêng lẻ trong bộ pin được mắc nối tiếp (nối tiếp nhau) để cộng tổng điện áp của chúng. Đây là lý do tại sao có thể có xe tay ga với bộ pin 36 V, 48 V, 52 V, 60 V, hoặc thậm chí lớn hơn.

Các chuỗi riêng lẻ này (nhiều pin mắc nối tiếp) sau đó được kết nối song song để tăng dòng điện đầu ra.

Bằng cách điều chỉnh số lượng pin mắc nối tiếp và song song, các nhà sản xuất xe điện có thể tăng điện áp đầu ra hoặc dòng điện tối đa và dung lượng amp giờ.

Việc thay đổi cấu hình pin sẽ không làm tăng tổng năng lượng lưu trữ, nhưng nó cho phép pin cung cấp phạm vi hoạt động xa hơn với điện áp thấp hơn và ngược lại.

Điện áp và phần trăm còn lại
Thông thường, mỗi cell trong bộ pin hoạt động từ 3,0 volt (0% dung lượng) đến 4,2 volt (100% dung lượng).

Điều này có nghĩa là bộ pin 36V (với 10 pin mắc nối tiếp) hoạt động từ 30V (0% dung lượng) đến 42V (100% dung lượng). Bạn có thể xem phần trăm dung lượng còn lại tương ứng với điện áp pin (một số xe tay ga hiển thị trực tiếp thông tin này) cho từng loại pin trong biểu đồ điện áp pin của chúng tôi.

Sụt áp
Mọi loại pin đều sẽ gặp phải hiện tượng gọi là sụt áp.

Hiện tượng sụt áp là do nhiều yếu tố gây ra, bao gồm thành phần hóa học của pin lithium-ion, nhiệt độ và điện trở. Điều này luôn dẫn đến sự biến thiên điện áp của pin theo hướng phi tuyến tính.

Ngay khi có tải tác động lên pin, điện áp sẽ giảm ngay lập tức. Hiệu ứng này có thể dẫn đến việc ước tính sai dung lượng pin. Nếu bạn đọc trực tiếp điện áp pin, bạn sẽ nghĩ rằng mình đã mất ngay lập tức 10% dung lượng hoặc hơn.

Khi ngắt tải, điện áp của pin sẽ trở lại mức thực tế.

Hiện tượng sụt áp cũng xảy ra trong quá trình xả pin kéo dài (ví dụ như trong một chuyến đi dài). Quá trình hóa học của lithium trong pin cần một khoảng thời gian để bắt kịp tốc độ xả. Điều này có thể dẫn đến việc điện áp pin giảm nhanh hơn nữa vào giai đoạn cuối của một chuyến đi dài.

Nếu để pin nghỉ ngơi, nó sẽ trở lại mức điện áp thực và chính xác của nó.

Xếp hạng công suất
Dung lượng pin của xe điện được đánh giá bằng đơn vị watt giờ (viết tắt là Wh), một đơn vị đo năng lượng. Đơn vị này khá dễ hiểu. Ví dụ, pin có dung lượng 1 Wh lưu trữ đủ năng lượng để cung cấp một watt điện năng trong một giờ.

Dung lượng pin càng lớn thì công suất (watt giờ) càng cao, điều này đồng nghĩa với quãng đường di chuyển của xe điện càng xa, với cùng một kích thước động cơ. Một chiếc xe điện thông thường sẽ có dung lượng khoảng 250 Wh và có thể di chuyển khoảng 10 dặm với tốc độ trung bình 15 dặm/giờ. Những chiếc xe điện hiệu suất cao có thể có dung lượng lên đến hàng nghìn watt giờ và quãng đường di chuyển lên đến 60 dặm.

Các thương hiệu pin
Các viên pin Li-ion riêng lẻ trong bộ pin xe điện được sản xuất bởi chỉ một số ít các công ty nổi tiếng quốc tế. Các viên pin chất lượng cao nhất được sản xuất bởi LG, Samsung, Panasonic và Sanyo. Loại pin này thường chỉ được tìm thấy trong các bộ pin của những chiếc xe điện cao cấp.

Hầu hết các loại xe tay ga điện giá rẻ và xe tay ga điện dành cho người đi làm đều sử dụng bộ pin được làm từ các cell pin sản xuất tại Trung Quốc, có chất lượng rất khác nhau.

Sự khác biệt giữa xe tay ga sử dụng pin của các thương hiệu nổi tiếng và xe tay ga Trung Quốc không rõ nguồn gốc nằm ở việc các thương hiệu đã có tên tuổi đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt hơn. Nếu điều đó vượt quá ngân sách của bạn, hãy đảm bảo rằng bạn mua xe tay ga từ một nhà sản xuất uy tín, sử dụng các linh kiện chất lượng và có các biện pháp kiểm soát chất lượng (QC) tốt.

Một số ví dụ về các công ty có khả năng kiểm soát chất lượng tốt là Xiaomi và Segway.

Hệ thống quản lý pin
Mặc dù pin Li-ion 18650 có nhiều ưu điểm vượt trội, nhưng chúng lại dễ hỏng hơn các công nghệ pin khác và có thể phát nổ nếu sử dụng không đúng cách. Chính vì lý do này mà chúng hầu như luôn được lắp ráp thành các bộ pin có hệ thống quản lý pin.

Hệ thống quản lý pin (BMS) là một linh kiện điện tử giám sát bộ pin và điều khiển quá trình sạc và xả. Pin Li-ion được thiết kế để hoạt động trong khoảng điện áp từ 2,5 đến 4,0 V. Sạc quá mức hoặc xả hết hoàn toàn có thể làm giảm tuổi thọ pin hoặc gây ra hiện tượng quá nhiệt nguy hiểm. BMS có nhiệm vụ ngăn ngừa tình trạng sạc quá mức. Nhiều hệ thống BMS cũng ngắt nguồn trước khi pin xả hết hoàn toàn để kéo dài tuổi thọ. Mặc dù vậy, nhiều người vẫn rất cẩn thận với pin của mình bằng cách không bao giờ xả hết hoàn toàn và cũng sử dụng bộ sạc chuyên dụng để kiểm soát chính xác tốc độ và lượng sạc.

Các hệ thống quản lý pin tiên tiến hơn cũng sẽ theo dõi nhiệt độ của bộ pin và kích hoạt chế độ ngắt nếu xảy ra hiện tượng quá nhiệt.

C-rate
Nếu bạn đang nghiên cứu về sạc pin, bạn có thể sẽ bắt gặp thông số C-rate. C-rate mô tả tốc độ sạc đầy hoặc xả hết pin. Ví dụ, C-rate 1C có nghĩa là pin được sạc đầy trong một giờ, 2C có nghĩa là sạc đầy trong 0,5 giờ và 0,5C có nghĩa là sạc đầy trong hai giờ. Nếu bạn sạc đầy pin 100 A·h bằng dòng điện 100 A, sẽ mất một giờ và C-rate sẽ là 1C.

Thời lượng pin
Pin Li-ion thông thường có thể chịu được từ 300 đến 500 chu kỳ sạc/xả trước khi dung lượng giảm. Đối với một chiếc xe tay ga điện trung bình, con số này tương đương với 3000 đến 10.000 dặm! Cần lưu ý rằng "giảm dung lượng" không có nghĩa là "mất hết dung lượng", mà là sự sụt giảm đáng kể từ 10 đến 20% và tình trạng này sẽ tiếp tục xấu đi theo thời gian.

Các hệ thống quản lý pin hiện đại giúp kéo dài tuổi thọ pin và bạn không cần phải quá lo lắng về việc giữ gìn nó cẩn thận.

Tuy nhiên, nếu bạn muốn kéo dài tuổi thọ pin càng lâu càng tốt, có một số việc bạn có thể làm để vượt quá 500 chu kỳ sạc. Những việc đó bao gồm:

Không nên cất giữ xe tay ga khi đã sạc đầy hoặc khi đang cắm sạc trong thời gian dài.
Không nên cất giữ xe điện khi pin đã cạn kiệt hoàn toàn. Pin Li-ion sẽ bị suy giảm hiệu suất khi điện áp giảm xuống dưới 2,5 V. Hầu hết các nhà sản xuất khuyên nên cất giữ xe với mức sạc khoảng 50%, và sạc đầy lại đến mức này định kỳ đối với việc cất giữ lâu dài.
Không nên vận hành ắc quy xe tay ga ở nhiệt độ dưới 32°F hoặc trên 113°F.
Hãy sạc xe tay ga của bạn ở tốc độ C thấp hơn, nghĩa là sạc pin với tốc độ thấp hơn so với dung lượng tối đa của nó để bảo tồn/cải thiện tuổi thọ pin. Sạc ở tốc độ C dưới 1 là tối ưu. Một số bộ sạc cao cấp hoặc tốc độ cao cho phép bạn điều chỉnh tốc độ này.
Tìm hiểu thêm về cách sạc xe tay ga điện.

Bản tóm tắt

Điều quan trọng cần nhớ ở đây là đừng lạm dụng pin và nó sẽ bền suốt vòng đời sử dụng của xe. Chúng tôi nhận được rất nhiều phản hồi từ khách hàng về những chiếc xe điện bị hỏng và hiếm khi đó là vấn đề về pin!