Xe điện (EV) ngày càng trở nên phổ biến trên toàn cầu nhờ vào năng lượng sạch và hiệu suất vượt trội. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu sạc của lượng xe điện ngày càng tăng, việc phát triển cơ sở hạ tầng sạc là rất quan trọng. Một phần không thể thiếu trong cơ sở hạ tầng này chính là các đầu nối, ổ cắm và phích cắm sạc EV được sử dụng trên xe điện và tại các trạm sạc.
Các đầu nối EV có thể khác nhau rất nhiều tùy thuộc vào quốc gia, loại xe điện và trạm sạc. Đáng tiếc là không có một loại đầu nối EV nào phù hợp cho tất cả. Do đó, việc nắm rõ các loại đầu nối, ổ cắm và phích cắm EV trên thế giới là vô cùng cần thiết. Hơn nữa, các cấp độ trạm sạc khác nhau, như Cấp 2 và Cấp 3 (sạc nhanh DC), đòi hỏi các đầu nối EV cụ thể để đảm bảo sạc an toàn và hiệu quả.
Hiểu biết về các loại đầu nối, ổ cắm và phích cắm sạc EV là điều thiết yếu đối với chủ sở hữu xe điện, nhà cung cấp và lắp đặt trạm sạc, cũng như các nhà hoạch định chính sách. Bài hướng dẫn này sẽ khám phá sự khác biệt giữa các loại đầu nối xe điện hiện có, nơi chúng được sử dụng, tốc độ sạc và nhiều thông tin khác. Dưới đây là bản tóm tắt trực quan về các loại đầu nối xe điện đang có trên thị trường.
ĐẦU NỐI SẠC EV
Hiện nay có nhiều loại đầu nối sạc EV, mỗi loại đều có tính năng và khả năng riêng biệt. Trước khi đi sâu vào từng loại đầu nối, chúng ta cần hiểu rõ rằng có hai phương pháp sạc xe điện chính: sạc AC (dòng điện xoay chiều) và sạc nhanh DC (dòng điện một chiều). Nguồn điện từ lưới điện luôn ở dạng AC, nhưng pin của xe điện chỉ có thể lưu trữ năng lượng ở dạng DC. Vì vậy, nguồn điện phải được chuyển đổi trước khi lưu trữ vào pin.
Sạc AC dựa vào bộ sạc tích hợp trong xe để chuyển đổi nguồn AC thành DC. Ngược lại, sạc nhanh DC chuyển đổi nguồn AC thành DC tại trạm sạc trước khi truyền vào xe. Sạc nhanh DC cho phép trải nghiệm sạc nhanh hơn vì nó bỏ qua bộ sạc tích hợp trên xe, cung cấp nhiều năng lượng hơn trực tiếp cho pin. Điều này được minh họa rõ ràng trong hình dưới đây.
Bây giờ chúng ta đã biết sự khác biệt giữa sạc AC và DC, hãy xem xét kỹ hơn từng loại đầu nối sạc EV:
CÁC CẤP ĐỘ SẠC XE ĐIỆN (EV)
Hiện tại, ôtô điện có 3 cấp độ (level) sạc, được phân loại dựa trên tốc độ sạc chậm, trung bình và nhanh. Tùy cấp độ sạc, hãng sản xuất và thị trường mà xe điện sử dụng chuẩn kết nối khác nhau.
Sạc Cấp 1 (120 Volts):
Tại Mỹ, đây là cấp sạc cơ bản, sử dụng điện sinh hoạt trong các hộ gia đình. Ưu điểm là bất kỳ nguồn điện nào có sẵn cũng có thể dùng để sạc pin cho xe. Khuyết điểm là sạc Level 1 rất chậm.
Cấp độ sạc 1 chủ yếu xuất hiện ở các quốc gia và khu vực sử dụng điện áp 110-120 V như Bắc Mỹ, Trung Mỹ, Nam Mỹ hay Nhật Bản.
Sạc Cấp 2 (240 Volts):
Sạc cấp độ 2 sẽ giúp xe nạp năng lượng nhanh hơn nhiều so với Level 1. Hình thức sạc này cần có trạm sạc – xuất hiện phổ biến tại các điểm sạc công cộng ở tòa nhà văn phòng, chung cư và bãi đỗ xe. Nếu tại Mỹ, khách hàng sẽ phải đầu tư thêm tiền để nâng bộ sạc lên level 2 để dùng ở nhà.
Về cơ bản, ở châu Âu và hầu hết các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam đều sử dụng điện áp trên 200 V (220-240 V) nên Level 2 sẽ là cấp độ sạc cơ bản.
Sạc Cấp 3 (480 Volts)
Sạc cấp độ 3 là loại sạc nhanh, sử dụng điện một chiều (DC) điện áp cao thay vì điện xoay chiều (AC). Cấp độ sạc Level 3 này thường chỉ có ở các trạm sạc nhanh được các công ty điện hoặc hãng xe xây dựng.
Việc sạc nhanh cũng đòi hỏi chuẩn cáp sạc riêng (đầu cắm sạc), nên loại sạc nhanh này phân hóa ra nhiều chuẩn sạc.
ĐẦU NỐI SAE J1772 – LOẠI 1
Đầu nối SAE J1772, còn được gọi là đầu nối J Plug hoặc Loại 1, là tiêu chuẩn sạc phổ biến ở Bắc Mỹ và Nhật Bản. Đầu nối này có năm chân và có khả năng sạc lên tới 80 amps với đầu vào 240 volt, cung cấp công suất đầu ra tối đa cho bộ sạc EV là 19,2 kW. Đầu nối J1772 hỗ trợ sạc AC một pha cho bộ sạc EV Cấp 1 và Cấp 2. Tuy nhiên, một hạn chế của phích cắm Loại 1 là chỉ hỗ trợ sạc một pha và không có cơ chế khóa tự động như đầu nối Loại 2 (Mennekes) sử dụng ở Châu Âu.
Hầu hết các xe điện hoặc plug-in hybrid ở Bắc Mỹ đều được trang bị phích cắm Loại 1, ngoại trừ Tesla. Tesla sử dụng tiêu chuẩn sạc độc quyền của riêng mình, nhưng họ cung cấp bộ chuyển đổi tương thích để người lái xe Tesla có thể sử dụng các bộ sạc J1772.
| Loại đầu nối EV | SAE J1772 (Loại 1) |
| Loại hiện tại đầu ra | AC (Dòng điện xoay chiều) |
| Cung cấp đầu vào | 120 Volts hoặc 208/240 Volts (Chỉ một pha) |
| Dòng điện đầu ra tối đa | 16 Ampe (120 Vôn) 80 Ampe (208/240 Vôn) |
| Công suất đầu ra tối đa | 1,92 kW (120 Vôn) 19,2 kW (208/240 Vôn) |
| (Các) Cấp sạc EV | Cấp 1, Cấp 2 |
| Các nước chính | Mỹ, Canada, Nhật Bản |
ĐẦU NỐI MENNEKES – LOẠI 2
Đầu nối Loại 2, hay còn gọi là đầu nối Mennekes, là tiêu chuẩn sạc phổ biến ở Châu Âu. Đầu nối này có bảy chân và có khả năng sạc lên tới 32 amps với đầu vào 400 volt, cung cấp công suất tối đa 22 kW. Đầu nối Loại 2 hỗ trợ sạc AC cả một pha lẫn ba pha cho bộ sạc Cấp 2. Đặc biệt, các phích cắm Loại 2 có các lỗ bên cạnh cho phép chúng tự động khóa vào vị trí khi kết nối với EV để sạc. Chức năng khóa tự động này ngăn không cho cáp sạc bị tháo ra trong quá trình sạc, đảm bảo an toàn và tính liên tục.
| Loại đầu nối EV | Menneke (Loại 2) |
| Loại hiện tại đầu ra | AC (Dòng điện xoay chiều) |
| Cung cấp đầu vào | 230 Volts (Một pha) hoặc 400 Volts (ba pha) |
| Dòng điện đầu ra tối đa | 32 Ampe (230 Vôn) 32 Ampe (400 Vôn) |
| Công suất đầu ra tối đa | 7,6 kW (230 Vôn) 22 kW (400 Vôn) |
| (Các) Cấp sạc EV | Cấp độ 2 |
| Các nước chính | Châu Âu, Vương quốc Anh, Trung Đông, Châu Phi, Úc |
Cả hai đầu nối EV Loại 1 và Loại 2 đều sử dụng chung một giao thức tín hiệu để giao tiếp giữa bộ sạc EV và xe điện. Điều này cho phép các nhà sản xuất xe điện sản xuất xe với một quy trình thống nhất. Trong giai đoạn sản xuất cuối cùng, họ chỉ cần bổ sung đầu nối EV phù hợp với thị trường đích của xe. Nhờ đó, việc sản xuất và phân phối xe điện trở nên linh hoạt và hiệu quả hơn.
ĐẦU NỐI CCS – LOẠI 1
Đầu nối CCS Type 1 (Hệ thống sạc kết hợp) hay còn gọi là CCS Combo 1 hoặc SAE J1772 Combo, kết hợp phích cắm J1772 Loại 1 với hai chân sạc nhanh DC tốc độ cao. CCS 1 là tiêu chuẩn sạc nhanh DC cho Bắc Mỹ, có khả năng cung cấp tới 500 amps và 1000 volt DC, với công suất tối đa lên đến 360 kW.
Hệ thống sạc kết hợp sử dụng giao thức liên lạc tương tự như đầu nối SAE J1772 Loại 1, cho phép các nhà sản xuất ô tô trang bị cho xe một cổng sạc duy nhất có thể sạc cả AC và DC thay vì phải có hai cổng riêng biệt.
Hiện nay, hầu hết các xe điện ở Bắc Mỹ đều sử dụng phích cắm CCS 1. Các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản như Nissan đã chuyển từ tiêu chuẩn CHAdeMO sang CCS 1 cho tất cả các mẫu xe mới ở Bắc Mỹ. Tuy nhiên, giống như với phích cắm SAE J1772 Loại 1, Tesla vẫn sử dụng tiêu chuẩn sạc độc quyền của riêng mình cho thị trường Bắc Mỹ.
| Loại đầu nối EV | CCS 1 |
| Loại hiện tại đầu ra | DC (Dòng điện một chiều) |
| Cung cấp đầu vào | 480 Volt (ba pha) |
| Dòng điện đầu ra tối đa | 500 Ampe |
| Công suất đầu ra tối đa | 360 kW |
| Điện áp đầu ra tối đa | 1000 Vôn DC |
| (Các) Cấp sạc EV | Cấp 3 (sạc nhanh DC) |
| Các nước chính | Mỹ, Canada, Hàn Quốc |
ĐẦU NỐI CCS – LOẠI 2
Đầu nối CCS Loại 2, còn được gọi là CCS Combo 2, là tiêu chuẩn sạc nhanh DC chính được sử dụng ở Châu Âu. Giống như CCS Loại 1, kết hợp phích cắm AC với hai chân sạc tốc độ cao, CCS 2 kết hợp phích cắm Mennekes Loại 2 với hai chân sạc tốc độ cao bổ sung. Với khả năng cung cấp dòng điện lên tới 500 amps và 1000 volt DC, bộ sạc CCS 2 cũng có thể cung cấp công suất tối đa 360 kW.
Không giống như ở Bắc Mỹ, chủ sở hữu Tesla 3 và Y ở Châu Âu có thể sạc xe của họ bằng trạm sạc CCS Loại 2 và chủ sở hữu Tesla S và X có thể sử dụng bộ chuyển đổi.
| Loại đầu nối EV | CCS 2 |
| Loại hiện tại đầu ra | DC (Dòng điện một chiều) |
| Cung cấp đầu vào | 400 Volt (ba pha) |
| Dòng điện đầu ra tối đa | 500 Ampe |
| Công suất đầu ra tối đa | 360 kW |
| Điện áp đầu ra tối đa | 1000 Vôn DC |
| (Các) Cấp sạc EV | Cấp 3 (sạc nhanh DC) |
| Các nước chính | Châu Âu, Vương quốc Anh, Trung Đông, Châu Phi, Úc |
Điều quan trọng cần lưu ý là trạm sạc nhanh CCS DC sẽ yêu cầu cáp sạc làm mát bằng chất lỏng khi cung cấp dòng điện trên 200 amps. Các loại cáp làm mát bằng chất lỏng này được áp dụng cho cả bộ sạc xe điện CCS 1 và CCS 2. Việc sử dụng cáp làm mát bằng chất lỏng giúp ngăn ngừa quá nhiệt và đảm bảo an toàn, hiệu quả trong quá trình sạc nhanh.
KẾT NỐI CHAdeMO
Đầu nối CHAdeMO là chuẩn sạc nhanh DC ban đầu do các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản phát triển và phát hành trước CCS. Nó có khả năng sạc xe điện lên tới 400 amps, cung cấp công suất tối đa 400 kW. Để đạt được công suất này, các trạm sạc CHAdeMO cần sử dụng cáp làm mát bằng chất lỏng tương tự như CCS.
CHAdeMO là tiêu chuẩn phổ biến cho sạc nhanh DC tại Nhật Bản. Tuy nhiên, các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản đang dần điều chỉnh các mẫu xe của họ để phù hợp với đầu nối CCS cho thị trường Bắc Mỹ và Châu Âu. Do đó, số lượng bộ sạc CHAdeMO bên ngoài Nhật Bản có thể sẽ giảm dần theo thời gian. Dù không phổ biến như CCS, nhưng giao thức CHAdeMO vẫn đang được phát triển, với công nghệ “ChaoJi” hợp tác cùng GB/T nhằm cho phép sạc nhanh hơn nữa.
Sự khác biệt chính giữa CCS và CHAdeMO là đầu nối CCS cho phép các nhà sản xuất ô tô trang bị một cổng sạc EV duy nhất, có thể chấp nhận cả sạc AC và DC. Trong khi đó, với CHAdeMO, cần có một cổng sạc riêng cho AC, dẫn đến việc xe phải có hai cổng sạc.
| Loại đầu nối EV | CHAdeMO |
| Loại hiện tại đầu ra | DC (Dòng điện một chiều) |
| Cung cấp đầu vào | 400 Volt (ba pha) |
| Dòng điện đầu ra tối đa | 400 Ampe |
| Công suất đầu ra tối đa | 400 kW |
| (Các) Cấp sạc EV | Cấp 3 (sạc nhanh DC) |
| Các nước chính | Nhật Bản (các mẫu xe điện cũ đang được sử dụng trên toàn cầu) |
ĐẦU NỐI GB/T
Ở Trung Quốc, chỉ có hai loại đầu nối EV được sử dụng, cả hai đều được gọi là GB/T (Guobiao tiêu chuẩn quốc gia). Một đầu nối dành cho sạc loại AC và một dành cho sạc loại DC. Đầu nối AC GB/T có thể cung cấp công suất đầu ra lên tới 7,4 kW với đầu vào một pha. Hình dáng của nó tương tự như phích cắm Mennekes được sử dụng ở Châu Âu, nhưng cấu hình cáp bên trong có thứ tự khác nên không tương thích.
Đầu nối GB/T DC có thể cung cấp công suất đầu ra lên tới 237,5 kW và là giao thức sạc nhanh DC duy nhất hiện đang được sử dụng ở Trung Quốc. Như đã đề cập trước đó, GB/T và CHAdeMO đang hợp tác để phát triển thế hệ đầu nối EV tiếp theo với khả năng cung cấp công suất đầu ra lên tới 900 kW.
| Loại đầu nối EV | GB/T (AC) | GB/T (DC) |
| Loại hiện tại đầu ra | AC (Dòng điện xoay chiều) | Dòng điện một chiều DC) |
| Cung cấp đầu vào | 250 Vôn (ba pha) | 440 Vôn |
| Dòng điện đầu ra tối đa | 32 Ampe | 250 Ampe |
| Công suất đầu ra tối đa | 7,4 kW | 237,5 kW |
| (Các) Cấp sạc EV | Cấp độ 2 | Cấp 3 (sạc nhanh DC) |
| Các nước chính | Trung Quốc | Trung Quốc |
ĐẦU NỐI TESLA
Tùy thuộc vào khu vực bạn đang ở và mẫu xe Tesla bạn lái, bạn sẽ cần loại phích cắm Tesla tương ứng. Ở Bắc Mỹ, Tesla sử dụng tiêu chuẩn sạc độc quyền của mình, được gọi là NACS (Tiêu chuẩn sạc Bắc Mỹ), trước đây được gọi là “Tesla SuperCharger” cho cả sạc AC và DC. Đầu nối NACS có thể cung cấp công suất lên tới 250 kW và chỉ tương thích với Tesla. Tuy nhiên, gần đây Tesla đã bắt đầu cung cấp đầu nối sạc EV này cho các nhà sản xuất EV khác.
Bên ngoài Bắc Mỹ, Tesla có thể được sạc bằng các đầu nối EV khác nhau. Tại Châu Âu và phần lớn các khu vực khác ngoài Bắc Mỹ, Tesla Model 3 và Model Y sử dụng đầu nối CCS Loại 2. Tuy nhiên, các mẫu Model S và Model X sử dụng phích cắm và ổ cắm Loại 2 đã được sửa đổi, với các rãnh ở đầu và giữa các chân để tránh cắm vào các ổ cắm không phải của Tesla.
| Loại đầu nối EV | Tesla NACS |
| Loại hiện tại đầu ra | AC / DC |
| Cung cấp đầu vào | Một pha hoặc ba pha |
| Dòng điện đầu ra tối đa | 48 Ampe (AC) 400 Ampe (DC) |
| Công suất đầu ra tối đa | 250 kW |
| (Các) Cấp sạc EV | Cấp 2 / Cấp 3 |
| Các nước chính | Mỹ, Canada |
Tất cả các đầu nối sạc EV đều được tích hợp các tính năng an toàn để bảo vệ chống quá dòng, chạm đất, quá áp và nhiệt độ cao. Những tính năng này bảo vệ cả xe và trạm sạc, ngăn ngừa các nguy cơ về điện. Khi sử dụng trạm sạc xe điện, điều quan trọng là phải tuân thủ tất cả các hướng dẫn an toàn và sử dụng đầu nối sạc phù hợp cho xe của mình.
Tốc độ sạc và công suất đầu ra của đầu nối sạc xe điện được xác định bởi nhiều yếu tố, bao gồm loại đầu nối, dòng điện và điện áp của trạm sạc, cũng như công suất của bộ sạc tích hợp trên xe. Mỗi đầu nối EV có những ưu và nhược điểm riêng, vì vậy, dù bạn là chủ sở hữu xe điện muốn chọn loại đầu nối phù hợp cho xe mình hay là người lắp đặt bộ sạc EV, việc hiểu rõ các loại đầu nối sạc EV khác nhau là điều cần thiết để đáp ứng tốt nhất nhu cầu của bạn.
