EN
Liên kết nhanh
Ngày càng nhiều đội xe thương mại đang chuyển sang sử dụng pin lithium-ion 48V thay vì các loại pin chì-axit cũ vì những hệ thống mới này có mật độ năng lượng tốt hơn và hoạt động hiệu quả với các thiết bị tiêu thụ nhiều điện năng. Hãy xem xét các con số: khoảng 85 phần trăm tất cả các xe giao hàng điện mới xuất xưởng hiện nay đều được tích hợp sẵn hệ thống 48V. Những hệ thống này giúp cung cấp năng lượng cho các thiết bị như trợ lực lái điện, hệ thống sưởi và làm mát, cũng như các hệ thống định vị hiện đại mà không cần phải điện khí hóa toàn bộ phương tiện. Tuy nhiên, điều thực sự quan trọng đối với chủ doanh nghiệp chính là khoản tiết kiệm về lâu dài. Sau đúng năm năm lưu hành, các hệ thống 48V dùng công nghệ lithium vẫn giữ được khoảng 60 đến 70 phần trăm giá trị ban đầu, so với chỉ 20 đến 30 phần trăm ở các loại pin chì-axit truyền thống. Sự khác biệt như vậy sẽ cộng dồn rất nhanh khi quản lý các đội xe lớn.
Chuyển sang hệ thống 48V mang lại công suất cao hơn khoảng bốn lần so với các hệ thống truyền thống 12V, trong khi chỉ cần một phần tư lượng dây đồng. Điều này giúp giảm cả trọng lượng xe lẫn chi phí sản xuất cho các nhà chế tạo. Điện áp cao hơn cũng cho phép dễ dàng tích hợp các tính năng như hệ thống phanh tái sinh và bộ tăng áp điện. Theo số liệu gần đây từ Báo cáo Hiệu quả Vận hành Xe, những nâng cấp này có thể tăng mức tiết kiệm nhiên liệu từ 12% đến 18% đối với nhiều phương tiện thương mại hybrid hiện nay. Điều làm nên sự khác biệt của hệ thống 48V so với công nghệ 12V cũ là khả năng mở rộng linh hoạt khi cần thiết. Với nhiều pin hoạt động song song cùng nhau, cấu hình này rất phù hợp với các loại xe tải lạnh cần lượng điện thay đổi trong suốt quá trình vận hành hoặc các thiết bị hạng nặng dùng tại công trường xây dựng, nơi nhu cầu điện liên tục biến đổi theo từng nhiệm vụ khác nhau.
Một công ty logistics lớn có trụ sở tại Đức gần đây đã nâng cấp toàn bộ 500 xe tải trong đội xe vận chuyển của họ bằng các pin lithium 48 volt mới. Họ đã chứng kiến một điều khá ấn tượng xảy ra sau khi thực hiện việc chuyển đổi này – mức tiêu thụ nhiên liệu giảm khoảng 22% cho mỗi dặm di chuyển. Các hệ thống pin này thực sự cung cấp năng lượng cho thiết bị nâng hạ hàng hóa điện và máy tính trên xe dùng để tính toán các tuyến đường tối ưu nhất. Bây giờ, các tài xế có thể đi thêm khoảng 31 dặm mỗi ngày trước khi cần nạp nhiên liệu, đồng thời động cơ cũng giảm đáng kể thời gian chạy không tải vô ích. Tuy nhiên, điểm thay đổi mang tính bước ngoặt thực sự nằm ở hệ thống quản lý pin tích hợp, có khả năng giám sát mọi thứ theo thời gian thực. Trong vòng một năm rưỡi qua, công nghệ này đã giúp giảm khoảng 40% các sự cố hỏng hóc bất ngờ tại các trung tâm dịch vụ, từ đó tiết kiệm cả thời gian lẫn chi phí cho công ty.
Việc loại bỏ các thiết bị truyền động bằng dây đai cùng với số chu kỳ tải động cơ ít hơn có nghĩa là các hệ thống 48V giảm hao mòn cơ học khoảng 27 phần trăm trong những chuyến đi thành phố tắc nghẽn, lúc ngừng lại rồi lại tiếp tục di chuyển. Các pin 48V hiện đại được trang bị hệ thống quản lý nhiệt thông minh, giúp duy trì hoạt động ổn định trong dải nhiệt độ rộng từ khoảng âm 20 độ C đến 55 độ C. Điều này giúp bảo vệ khỏi tình trạng suy giảm nhanh dung lượng pin khi phải chịu điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Nhìn vào dữ liệu thực tế từ các đội xe vận hành cho thấy một điều khá ấn tượng: các phân tích dự đoán được tích hợp trong các hệ thống quản lý pin đã giảm sự cố hỏng hóc trên đường do vấn đề pin xuống còn khoảng một phần ba kể từ đầu năm 2021.
Chuyển sang hệ thống pin 48V có nghĩa là các phương tiện thương mại giờ đây có thể vận hành những bộ phận nặng này bằng điện thay vì phụ thuộc vào các hệ thống cơ khí. Hãy nghĩ đến những thứ như trợ lực lái, máy nén điều hòa không khí và nhiều loại thiết bị phụ trợ khác. Khi các nhà sản xuất thay thế các bộ phận cơ khí cũ bằng các phiên bản điện tương ứng, họ thực sự tiết kiệm được khoảng 18% năng lượng bị lãng phí đồng thời đạt được khả năng kiểm soát tốt hơn nhiều đối với các hệ thống này. Lấy hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) làm ví dụ. Với nguồn điện 48V, tài xế không cần phải để động cơ chạy liên tục chỉ để duy trì nhiệt độ thoải mái bên trong xe tải giao hàng, từ đó tiết kiệm được từ 3% đến 5% nhiên liệu. Và cũng đừng quên cả các hệ thống lái nữa. Việc chuyển sang hệ thống điện mở ra cơ hội cho các công nghệ hỗ trợ người lái thông minh hơn và loại bỏ hoàn toàn việc bảo dưỡng chất lỏng thủy lực rườm rà mà các kỹ thuật viên trước đây rất ghét.
các hệ thống phụ 48V hoạt động rất hiệu quả khi kết hợp với các thiết lập lai điện áp cao. Chúng tự xử lý tất cả các tải phụ thêm, từ đó giảm áp lực lên các cụm pin chính. Chúng ta đang nói đến việc kéo dài tuổi thọ pin khoảng từ 15 đến thậm chí 20 phần trăm trong điều kiện lái xe bình thường. Điều làm nên sự đặc biệt của hệ thống điện áp kép này là khả năng cho phép năng lượng thu hồi trong quá trình phanh cung cấp năng lượng cho các thiết bị như đèn, quạt và các thành phần nhỏ khác. Các bài kiểm tra cho thấy phương tiện vận hành hiệu quả hơn khoảng 8 điểm phần trăm so với việc chỉ sử dụng 12 volt hoặc sử dụng toàn bộ điện áp cao. Hơn nữa, các quản lý đội xe rất thích thực tế rằng các hệ thống 48 volt này giúp việc nâng cấp các xe tải diesel cũ lên một phiên bản có khả năng điện hóa trở nên dễ dàng hơn nhiều mà không cần phải xây dựng lại hoàn toàn từ đầu.
Các hệ thống quản lý pin hoặc BMS đóng vai trò quan trọng trong việc khai thác tối đa hiệu suất của các pin 48V được sử dụng trong môi trường thương mại. Những hệ thống hiện đại này theo dõi điện áp từng tế bào, nhiệt độ và mức dòng điện chạy qua với độ chính xác khoảng 1%. Chúng ngăn ngừa các sự cố như sạc quá mức và các hiện tượng nhiệt nguy hiểm, đồng thời đảm bảo năng lượng được phân bổ đều giữa các tế bào. Theo nghiên cứu do SAE công bố năm ngoái, các công ty sử dụng các hệ thống BMS 48V tiên tiến này đã kéo dài tuổi thọ pin lên khoảng 40% so với những công ty vẫn dùng hệ thống 12V cũ kỹ. Điều này xảy ra vì các hệ thống mới quản lý mức sạc hiệu quả hơn rất nhiều.
Hệ thống BMS 48V thế hệ tiếp theo tích hợp các thuật toán học máy phân tích các chu kỳ sạc trong quá khứ và điều kiện môi trường để dự đoán nhu cầu bảo trì. Các đơn vị vận hành đội xe sử dụng hệ thống này báo cáo giảm 22% thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch (Frost & Sullivan 2024), với việc phân bổ tải thích ứng góp phần kéo dài tuổi thọ linh kiện thêm 18%.
Trong các môi trường công nghiệp, pin 48V phải đối mặt với những biến động nhiệt độ nghiêm trọng, có thể xuống thấp tới âm 30 độ Celsius và lên tới mức nóng bỏng 60 độ. Điều này đồng nghĩa với việc chúng thực sự cần các hệ thống quản lý nhiệt hiệu quả. Các công ty am hiểu vấn đề này đang giải quyết thách thức bằng nhiều cách tiếp cận khác nhau. Trước hết, có những vật liệu chuyển pha đặc biệt có khả năng hấp thụ nhiệt cao hơn khoảng 25 phần trăm so với các lựa chọn thông thường. Tiếp theo là các hệ thống làm mát bằng chất lỏng dành cho khoang pin, giúp giảm nhiệt độ các điểm nóng khoảng từ 15 đến thậm chí 20 độ Celsius. Cuối cùng, ngày nay nhiều nhà sản xuất sử dụng các mô hình dự đoán nhiệt giúp tiết kiệm chi phí năng lượng liên quan đến điều khiển khí hậu, giảm thiểu lãng phí ở mức khoảng 30%. Những chiến lược kết hợp này đảm bảo pin luôn hoạt động trong phạm vi an toàn bất chấp điều kiện khắc nghiệt.
Các nghiên cứu điển hình cho thấy kiến trúc BMS tập trung giảm độ phức tạp của hệ thống dây điện tới 35% trong các phương tiện thương mại nhẹ, trong khi các hệ thống phân tán cho phép cách ly sự cố nhanh hơn 50% ở máy móc hạng nặng. Theo Báo cáo Phân tích Telematic 2024, các phương pháp lai kết hợp cả hai chiến lược này đạt được thời gian hoạt động hệ thống lên tới 92% trong các hoạt động đội xe đa dạng.
Các hệ thống pin 48V mới hơn dựa vào các bộ chuyển đổi DC-DC tinh vi để xử lý sự chênh lệch mức điện áp giữa các bộ phận chính có điện áp cao của xe và những thành phần nhỏ hơn hoạt động ở điện áp thấp. Các hệ thống này giảm dòng điện khoảng ba phần tư trong khi vẫn cung cấp cùng một lượng công suất, nghĩa là tổn thất do điện trở ít hơn và tổng thể sinh nhiệt ít hơn. Khi được thiết lập đúng cách, các mạng 48V cùng với bộ chuyển đổi DC-DC hai chiều của chúng có thể đạt hiệu suất từ khoảng 92% đến 95% khi vận hành thực tế trên thực địa. Điều đó tương đương với việc hao phí năng lượng ít hơn khoảng 18% đến 22% so với công nghệ cũ. Hiệu suất cải thiện này tạo nên sự khác biệt lớn đối với các hệ thống như phanh tái tạo và tăng áp điện, vốn cần nguồn điện ổn định để hoạt động đáng tin cậy hàng ngày.
Khi chuyển các bộ phận như máy nén điều hòa, cụm lái điện và bơm làm mát sang nguồn điện 48V thay vì dựa vào các hệ thống truyền thống, chúng ta thấy mức giảm khoảng 15% ở hiện tượng được gọi là tổn hao công suất động cơ do tải phụ. Một số nghiên cứu gần đây từ năm ngoái đã xem xét các đội xe tải thực tế và phát hiện ra điều khá thú vị. Những phương tiện giao hàng loại 6 này, khi các hệ thống phụ của chúng hoạt động bằng nguồn điện 48V, thực tế đã tiêu thụ ít hơn khoảng 1.200 lít nhiên liệu mỗi năm so với các mẫu tiêu chuẩn. Điều khiến công nghệ này trở nên hiệu quả chính là khả năng quản lý thông minh các tải điện. Trong những thời điểm vận hành khó khăn khi xe tải cần thêm công suất để tăng tốc hoặc leo dốc, hệ thống có thể phân bổ năng lượng đến những nơi cần thiết nhất, đồng nghĩa với việc người lái phải phụ thuộc ít hơn vào động cơ xăng cũ để đảm nhận toàn bộ công việc.
Kiến trúc 48V giúp cung cấp năng lượng cho các hệ thống xả điện hóa nhằm xử lý lượng khí thải khi khởi động lạnh, vốn là vấn đề thực sự đối với các đơn vị vận hành xe thương mại. Khi bộ xúc tác và bộ phun urea nhận nguồn điện trực tiếp từ pin 48V thay vì hệ thống 12V tiêu chuẩn, chúng nóng lên nhanh gần gấp đôi. Điều này rất quan trọng vì động cơ lạnh thải ra nhiều chất ô nhiễm hơn cho đến khi mọi thứ đủ nóng để hoạt động đúng cách. Các xe tải đông lạnh sử dụng hệ thống mới này đã cho thấy những cải thiện đáng kể trong các bài kiểm tra thực tế trên đường. Chúng ta đang nói đến khoảng 34 phần trăm lượng oxit nitơ ít hơn và gần 30 phần trăm số hạt nhỏ lơ lửng trong không khí giảm so với các hệ thống cũ. Ngoài ra, các hệ thống 48V này cũng duy trì nhiệt độ mát mẻ ngay cả khi chịu áp lực cao. Chúng vận hành thấp hơn khoảng 20 đến 25 độ Celsius so với hệ thống thông thường khi điều kiện khắc nghiệt trên đường cao tốc, đồng nghĩa với việc các bộ phận kéo dài tuổi thọ trước khi cần thay thế.
Các hoạt động công nghiệp đang chứng kiến những thay đổi lớn nhờ vào hệ thống pin 48V, đặc biệt là trong các lĩnh vực như xe nâng điện và các phương tiện tự hành (AGV) mà chúng ta thường thấy trong các kho hàng. Những viên pin này cung cấp độ ổn định điện áp tốt hơn và tích hợp nhiều năng lượng hơn trong các gói nhỏ gọn, có nghĩa là máy móc có thể nâng các tải trọng nặng hơn và hoạt động lâu hơn trong ca làm việc. Lấy ví dụ pin lithium-ion 48V, chúng đang cung cấp năng lượng cho các AGV trong kho hàng suốt cả ngày làm việc mà không cần sạc lại. Hiệu suất như vậy giúp giảm đáng kể chi phí bảo trì và thay thế, thấp hơn khoảng 25% so với những gì các công ty từng chi cho các loại pin chì-axit cũ. Hơn nữa, cách thức thiết kế của các pin này khiến chúng dễ dàng mở rộng quy mô lên hoặc xuống tùy theo nhu cầu sử dụng. Dù là băng chuyền vận chuyển sản phẩm hay cánh tay robot lắp ráp linh kiện, việc cung cấp nguồn điện đáng tin cậy và liên tục đều rất quan trọng để đảm bảo hoạt động trơn tru qua từng ngày.
Ngày nay, ngày càng nhiều trung tâm dữ liệu đang chuyển sang các hệ thống pin 48V vì họ cần xử lý nguồn điện tốt hơn và muốn có các phương án sao lưu đáng tin cậy hơn. Việc chuyển sang hệ thống một chiều (DC) 48V giúp giảm thiểu những tổn thất chuyển đổi khó chịu mà chúng ta thấy trong các hệ thống 12V cũ hơn, đôi khi lên tới khoảng 30%. Điều này tạo nên sự khác biệt lớn trong việc duy trì hoạt động ổn định của máy chủ khi xảy ra sự cố mất điện. Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây lớn đã bắt đầu kết hợp các pin 48V này với các giải pháp làm mát thông minh để hoạt động của họ không bị gián đoạn ngay cả khi lưới điện chính gặp trục trặc. Việc chuyển sang điện áp cao hơn không chỉ nhằm tăng độ tin cậy. Nó thực sự còn hỗ trợ các sáng kiến xanh, bởi vì hoạt động hiệu quả hơn với các tấm pin mặt trời và các nguồn năng lượng sạch khác, từ đó dễ dàng tích hợp năng lượng tái tạo vào cơ sở hạ tầng hiện có.