Cách phân biệt trạm sạc xe điện AC và DC

AC và DC là 2 trạm sạc phổ biến nhất trong hạ tầng trạm sạc xe điện toàn thế giới. Tuy nhiên, không phải người dùng nào cũng hiểu rõ về 2 loại trạm sạc này, cũng như cách phân biệt chi tiết. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích giúp bạn sự khác nhau giữa 2 loại trạm sạc AC và DC. 

Tìm hiểu về trạm sạc xe điện AC

Trạm sạc AC là gì?

Trạm sạc AC là loại trạm sạc sử dụng dòng điện xoay chiều (AC) từ lưới điện để sạc đầy pin cho xe điện thông qua bộ chuyển đổi (On-Board Charger - OBC) dòng điện AC/DC tích hợp trong xe. 

AC là dạng dòng điện tiêu chuẩn được cấp bởi lưới điện, tuy nhiên pin của xe điện chỉ có thể nhận dòng điện 1 chiều DC. Vì vậy để có thể lưu trữ trong pin xe điện, dòng AC cần được chuyển đổi thành dòng DC. Quá trình này được đánh giá là hiệu quả nhưng tốn thời gian, đây là nguyên nhân sạc AC còn được gọi là sạc chậm. Bù lại, sạc AC là lựa chọn tối ưu giúp tiết kiệm chi phí cũng như bảo vệ tuổi thọ của pin EV. 

Nguyên lý hoạt động của trạm sạc AC

Trạm sạc AC hoạt động bằng cách cung cấp nguồn điện xoay chiều cho bộ chuyển đổi OBC để tạo ra dòng điện một chiều phù hợp với pin xe điện. 

Quá trình này đòi hỏi sự giao tiếp đồng bộ và nhanh chóng giữa bộ điều khiển sạc và hệ thống điều khiển trên xe. Sau khi OBC thực hiện quá trình chuyển đổi, bộ điều khiển nguồn sẽ nhận thông tin từ Hệ thống quản lý pin (BMS) để tự động điều chỉnh điện áp, dòng điện phù hợp cho pin và kiểm soát toàn bộ quá trình sạc pin gồm nhiệt độ, mức sạc và các thông số khác. BMS còn có khả năng kích hoạt mạch bảo vệ trong bộ sạc để cách ly pin nếu phát hiện quá tải. 

Phân loại trạm sạc AC

Tổ chức Kỹ thuật điện Quốc tế (IEC) phân chia trạm sạc AC thành 3 cấp như sau:  

• Cấp 1: Sạc chậm từ ổ cắm điện thông thường.
• Cấp 2: Sạc chậm từ ổ cắm thông thường, có thêm chế độ bảo vệ cho xe điện.
• Cấp 3: Sạc AC chậm hoặc nhanh bằng ổ cắm nhiều chân chuyên dụng có chức năng điều khiển và bảo vệ. 

Trong khi đó, Hiệp hội Kỹ sư ô tô (SAE International) lại phân loại trạm sạc AC thành 2 cấp theo tiêu chuẩn SAE J1772:

• Trạm sạc AC cấp độ 1: Sử dụng nguồn điện dân dụng 120V (tiêu chuẩn Bắc Mỹ), tương thích với bất kỳ ổ cắm điện thông thường nào, có khả năng cung cấp dòng điện 6 - 16A tùy thuộc vào công suất của mạch chuyên dụng. Tuy nhiên, tốc độ của trạm sạc loại này tương đối chậm, thường mất từ 8 đến 20 tiếng mới sạc đầy pin cho xe điện. 
• Trạm sạc AC cấp độ 2: Sử dụng nguồn điện 240V (một pha) hoặc 208V (ba pha) để cung cấp dòng điện từ 6 - 80A với tốc độ sạc tăng đáng kể so với sạc AC cấp độ 1. Đây là trạm sạc xe điện phổ biến nhất hiện nay, thường xuất hiện ở các trung tâm thương mại, khu dân cư, bãi đậu xe doanh nghiệp, cho khả năng sạc đầy chỉ từ 6 - 9 tiếng, phù hợp để di chuyển quãng đường từ 120 - 170km.

Tìm hiểu về trạm sạc xe điện DC

Trạm sạc DC là gì?

Trạm sạc DC là trạm sạc nhanh cho xe điện, cung cấp trực tiếp dòng điện 1 chiều cho pin xe mà không cần thông qua bộ chuyển đổi dòng điện OBC tích hợp trên xe. Sạc DC cho phép sạc xe điện ở công suất cao, giúp rút ngắn thời gian sạc đáng kể. 

Nguyên lý hoạt động của trạm sạc DC 

Trạm sạc xe điện DC hoạt động theo quy trình như sau:

• Chuyển đổi dòng điện: Trạm sạc DC vẫn kết nối với nguồn điện xoay chiều của lưới điện nhưng quá trình chuyển đổi từ dòng AC thành DC được thực hiện bởi bộ biến đổi (inverter) được tích hợp sẵn tại trạm. 
• Tự động nhận diện: Trạm sạc DC có khả năng tự động nhận diện cổng kết nối của xe điện, sau đó sẽ điều chỉnh dòng điện và điện áp phù hợp để đảm bảo quá trình sạc tối ưu và an toàn. 
• Sạc pin cho xe: Thay vì phải qua bộ biến đổi OBC trên xe, dòng điện DC sẽ được đưa trực tiếp từ trạm sạc vào pin xe điện. Với công suất lớn, sạc DC cho phép sạc đầy xe điện trong thời gian ngắn.

Theo cách phân loại của IEC, sạc nhanh DC thuộc cấp độ 4 trong các loại trạm sạc xe điện phổ biến, với khả năng sạc đầy 80% pin xe chỉ trong khoảng nửa tiếng tùy thuộc vào công suất của từng loại xe. 

Trạm sạc xe điện AC - DC có gì khác nhau?

Trạm sạc xe điện AC và DC ngoại trừ có chung nhiệm vụ là cung cấp năng lượng cho pin của xe điện thì khác nhau ở rất nhiều tiêu chí. 

Quá trình chuyển đổi dòng điện

Cơ bản, trạm sạc AC và DC đều lấy nguồn điện đầu vào là nguồn xoay chiều và nguồn đầu ra dùng cho pin xe điện là nguồn một chiều.

Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi dòng điện từ AC - DC tại trạm sạc AC được diễn ra trong bộ chuyển đổi OBC tích hợp sẵn trong xe điện. Trong khi đó, trạm sạc DC có khả năng chuyển đổi dòng xoay chiều sang một chiều ngay tại trạm nên rút ngắn được thao tác chuyển đổi trong xe, cho phép dòng điện DC chạy trực tiếp từ trạm vào pin. 

Đường cong sạc

Với sạc AC, dòng điện chạy từ bộ sạc đến pin xe chủ yếu là dạng phẳng, tức là trạm AC sẽ sạc với tốc độ gần như tương đương từ 0 - 100% pin. Điều này là do bộ chuyển đổi tích hợp trong xe tương đối nhỏ nên bị giới hạn về khả năng xử lý dòng điện. 

Ngược lại, bằng cách bỏ qua bộ chuyển đổi trong xe, sạc DC có thể mở khóa công suất đầu ra lớn hơn nhiều so với sạc AC, cho phép pin xe điện tiếp nhận dòng điện lớn khi mới sạc và giảm dần khi pin gần đầy. 

Do đó, với bộ sạc DC, xe điện của bạn có thể được sạc đến 80% pin chỉ trong khoảng từ 30 phút đến 1 giờ nhưng cần thêm khoảng thời gian tương ứng như vậy để làm đầy nốt 20% pin. 

Loại cổng sạc

Trạm sạc AC thường sử dụng 2 loại cổng sạc tiêu chuẩn là cổng Type 2 (khu vực châu Âu và Việt Nam) và Type 1 (khu vực Bắc Mỹ). 

Trong khi đó, trạm sạc DC lại sử dụng cổng sạc CCS (Combo Charging System) và CHAdeMO. Một số trạm sạc nhanh khác có thể có thêm cổng GB/T.

Thời gian sạc

Do có công suất thấp nên trạm sạc AC mất nhiều thời gian để làm đầy pin hơn trạm sạc DC. Một trạm sạc DC có thể sạc đầy pin chỉ sau 1 giờ hoặc ít hơn cho 80% pin. 

Tác động đến pin xe điện

Nếu sử dụng sạc DC liên tục, hiệu suất và độ bền của pin xe điện có thể bị ảnh hưởng do thường xuyên phải chịu nhiệt cao. Với trạm sạc AC, tuy thời gian sạc chậm nhưng việc tiếp nhận công suất đồng đều trong thời gian dài giúp kéo dài tuổi thọ của pin. 

Chi phí

Trạm sạc DC có chi phí đầu tư lẫn chi phí sạc đắt hơn nhiều so với sạc AC nên chỉ thích hợp để sạc trong tình huống di chuyển đường dài hoặc có thời gian chờ đợi gấp gáp. 

Vị trí lắp đặt

Trạm sạc AC rất dễ bắt gặp tại nhiều khu vực trong nội đô như trung tâm thương mại, bãi đỗ xe, tòa chung cư, thậm chí là tại các hộ gia đình. Trong khi trạm sạc DC thường được đặt tại các tuyến quốc lộ, cao tốc, trạm dịch vụ, nơi có nhu cầu sạc nhanh. 

Tóm lược sự khác biệt giữa trạm sạc AC và DC trong bảng dưới đây:

Tiêu chí	Trạm sạc AC	Trạm sạc DC
Quá trình chuyển đổi AC - DC	Thực hiện tại bộ biến đổi OBC tích hợp sẵn trong xe	Thực hiện tại bộ biến đổi tích hợp trong trạm, cung cấp dòng DC trực tiếp cho pin
Cấp độ sạc	Cấp 1, Cấp 2	Cấp 3 hoặc Cấp 4 (theo IEC)
Thời gian sạc	8-12 giờ (Cấp 1), 3-8 giờ (Cấp 2)	30 phút - 1 giờ hoặc ít hơn cho 80% pin
Kích thước	Nhỏ gọn, có loại di động	Lớn hơn, không thể di động
Chi phí đầu tư và phí sạc	Thấp	Cao
Cổng sạc	Type 1, Type 2	CHAdeMO, CCS
Vị trí lắp đặt	Nhà ở, văn phòng, bãi đỗ xe, trạm sạc công cộng	Trạm sạc công cộng tại đường cao tốc, quốc lộ

Nên chọn sạc chậm AC hay sạc nhanh DC?

Để lựa chọn được loại trạm sạc phù hợp, trước hết bạn cần phân định rõ ưu, nhược điểm của 2 loại trạm sạc thông dụng này, sau đó xem xét trên nhu cầu thực tế để quyết định chọn sạc nhanh hay sạc chậm. 

Ưu, nhược điểm của trạm sạc AC

Ưu điểm: 

• Tương thích với nhiều loại xe: Do hầu hết xe điện hiện nay đều có bộ chuyển đổi OCB tích hợp sẵn nên một trạm sạc AC có thể phục vụ nhiều dòng xe điện khác nhau, mang lại tính linh hoạt và khả năng tiếp cận cao hơn.
• Tiết kiệm chi phí lắp đặt: Việc lắp đặt trạm sạc AC thường đơn giản và ít tốn kém hơn các trạm sạc DC. Nguyên nhân là do sạc AC có thể tận dụng được nguồn điện lưới sẵn có, hạn chế chi phí nâng cấp hạ tầng đặc thù như sạc DC.
• Hoạt động bền bỉ, ổn định: Bộ sạc AC thường có tính thân thiện với lưới điện hơn sạc DC, kéo theo hoạt động của trạm sạc AC cũng ổn định và bền bỉ hơn. Ngoài ra, sạc chậm là giải pháp tối ưu để duy trì tuổi thọ của pin EV. 
• Chi phí sạc rẻ: Phí sạc của trạm AC rẻ hơn nhiều so với trạm DC, là lựa chọn kinh tế khi có nhu cầu sạc hàng ngày. 

Nhược điểm lớn nhất của sạc AC là tốc độ sạc chậm. Một trạm sạc AC thường mất trung bình từ 4 - 10 giờ mới có thể sạc đầy xe điện nên không phù hợp với nhu cầu sạc tức thời. 

Do đó, trạm sạc AC sẽ là lựa chọn lý tưởng cho nhu cầu sạc hàng ngày, sạc qua đêm tại nhà, chung cư hoặc nơi làm việc. Đối với các hộ gia đình, trạm sạc AC cũng là giải pháp lắp đặt và sử dụng tiết kiệm và hiệu quả..

Ưu, nhược điểm của trạm sạc DC

Ưu điểm:

• Tốc độ sạc nhanh: Trạm sạc DC chỉ mất từ 30 phút - 1 giờ để sạc được 80% pin xe điện. 
• Tiện lợi khi di chuyển đường xa: Trạm sạc DC thường được lắp đặt tại các tuyến cao tốc, quốc lộ, cho phép sạc nhanh trong thời gian ngắn. 
• Có thể mở rộng nguồn điện: Trạm sạc DC có khả năng mở rộng công suất từ 50kW lên đến 350kW. 

Nhược điểm: 

• Chi phí đầu tư cao: Trạm sạc DC yêu cầu nguồn điện 3 pha ổn định và hạ tầng kỹ thuật tốt. 
• Chi phí sạc cao: Là sạc nhanh trong thời gian ngắn nên phí sạc DC cũng cao hơn sạc AC. 
• Không phù hợp lắp đặt tại nhà: Trạm sạc DC tiêu thụ lượng điện năng lớn nên mạng điện dân dụng không đủ công suất để phục vụ. Do đó, trạm sạc tư nhân thường không dùng sạc nhanh. Sạc DC cũng không thích hợp để di động do thiết kế, cấu trúc cồng kềnh. 
• Ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin xe: Việc thường xuyên sạc nhanh có thể sinh nhiệt và làm pin quá tải, theo thời gian sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin. 

Với ưu, nhược điểm như trên, trạm sạc nhanh thường được lắp đặt tại các trạm dừng chân trên tuyến quốc lộ, cao tốc nhằm phục vụ nhu cầu sạc gấp, sạc nhanh trong thời gian ngắn của người dùng xe điện di chuyển đường dài. Đặc biệt, loại trạm sạc này không phù hợp để lắp đặt tại nhà mà thường là lựa chọn của các chủ đầu tư trạm sạc hoặc các đơn vị vận tải để phục vụ được nhiều xe điện hơn trong cùng thời gian sạc như sạc AC. 

Câu hỏi thường gặp khi phân biệt trạm sạc xe điện AC và DC

Câu hỏi 1: Ắc quy trong ô tô xe điện dùng dòng điện AC hay DC?

Trả lời: Ắc quy của xe điện chỉ nhận dòng điện 1 chiều DC nên dòng điện xoay chiều từ điện lưới cần được chỉnh lưu mới có thể lưu trữ trong pin. 

Câu hỏi 2: Tại sao sạc DC lại nhanh hơn sạc AC?

Trả lời: Sạc DC nhanh hơn sạc AC là do quá trình chuyển đổi từ dòng điện AC sang DC diễn ra trực tiếp tại trạm sạc, bỏ qua bộ chuyển đổi tích hợp trên xe. Ngoài ra, trạm sạc DC có công suất lớn hơn, cho khả năng làm đầy pin nhanh hơn. 

Câu hỏi 3: Sạc AC hay DC tốt hơn?

Trả lời: Do mỗi loại trạm sạc đều có ưu, nhược điểm riêng nên việc sạc AC hay sạc DC, loại nào tốt hơn còn phụ thuộc vào nhu cầu của bạn. Sạc AC lý tưởng để sạc qua đêm, sạc chậm, sạc cho nhu cầu sử dụng hàng ngày. Ngược lại, sạc DC là cứu tinh cho nhu cầu sạc nhanh, trong những chuyến đi xa. 

Câu hỏi 4: Sạc DC có hại cho xe điện không?

Trả lời: Các chuyên gia trong ngành khuyến cáo nếu bạn không có nhu cầu sạc gấp, sạc nhanh trong thời gian ngắn, nên ưu tiên sử dụng sạc chậm AC hàng ngày bởi việc sạc DC liên tục có thể gây áp lực lên pin, làm tăng tốc độ hao mòn của pin xe điện, từ đó ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin xe. 

Câu hỏi 5: Các doanh nghiệp nên đầu tư vào sạc AC hay DC?

Trả lời: Sạc DC có ưu điểm vượt trội là thời gian sạc rất nhanh nhưng kéo theo loạt nhược điểm như chi phí đầu tư, vận hành cao, yêu cầu nguồn điện 3 pha ổn định, kích thước cồng kềnh và không thể di động. Do đó, nếu không kinh doanh trạm sạc, các doanh nghiệp nên đầu tư vào phương án tối ưu và tiết kiệm hơn là trạm sạc AC.