EN
Liên kết nhanh
Vấn đề với việc duy trì điện tích trong các pin điện 48V này thường biểu hiện theo một vài cách. Một số pin chỉ đơn giản là bị xả nhanh, mất một nửa năng lượng trong vòng chưa đầy nửa giờ, trong khi những pin khác dường như không bao giờ đạt được điện áp tối đa ngay cả sau khi sạc. Theo các nghiên cứu về tuổi thọ pin được thực hiện năm 2023, khoảng 38 trên mỗi 100 sự cố là do các tế bào trong cụm pin bị lệch cân bằng. Phần còn lại thường xảy ra khi các vật liệu bên trong các điện cực bắt đầu bị phân hủy theo thời gian. Nếu ai đó nhận thấy dấu hiệu bất thường từ sớm, họ có thể thấy đèn sạc nhấp nháy các mẫu lỗi kỳ lạ hoặc phát hiện các cực của pin chỉ đạt khoảng 45 volt thay vì mức mong đợi khi được cho là đã sạc đầy.
Một quy trình kiểm tra điện áp hệ thống giúp xác định chính xác các thành phần bị lỗi:
| Thành phần | Mức độ an toàn | Ngưỡng lỗi |
|---|---|---|
| Đầu ra sạc | 53-54V | <50V |
| Các thiết bị đầu cuối pin | 48-52V | <46V |
| Liên tục cáp | điện trở 0ÎΩ | >0,5ÎΩ |
Thực hiện theo trình tự chẩn đoán này:
Theo phân tích Lưu trữ Năng lượng năm 2024, 62% các trường hợp báo lỗi "hỏng bộ sạc" thực tế bắt nguồn từ các đầu nối Anderson bị ăn mòn chứ không phải do lỗi ở bộ sạc.
Chỉ khớp điện áp là chưa đủ để sạc ổn định. Các yếu tố tương thích quan trọng bao gồm:
Việc sử dụng bộ sạc không tương thích làm tăng tốc độ suy giảm dung lượng lên đến 19% mỗi chu kỳ, dựa trên dữ liệu thử nghiệm điện hóa học.
Áp dụng phương pháp loại trừ để tránh việc thay thế không cần thiết:
Phương pháp này cho thấy 41% các thành phần ban đầu bị đánh dấu là lỗi hoạt động bình thường trong điều kiện kiểm soát, giảm thiểu việc thay thế linh kiện không đáng có.
Theo thời gian, hầu hết các pin điện 48V bắt đầu cho thấy dấu hiệu tuổi tác thông qua sự suy giảm hiệu suất rõ rệt. Người dùng thường nhận thấy quãng đường di chuyển giữa các lần sạc giảm khoảng 15 đến 25 phần trăm, đồng thời cảm giác xe tăng tốc chậm hơn khi chở tải nặng. Thời gian sạc cũng kéo dài hơn. Nguyên nhân bên trong hiện tượng này được gọi là suy giảm dung lượng, về cơ bản có nghĩa là các chất hóa học bên trong pin mất dần khả năng lưu trữ điện theo thời gian. Những dấu hiệu khác cần lưu ý bao gồm điện áp giảm bất ngờ trong quá trình sử dụng cường độ cao hoặc pin không đạt mức sạc đầy dù đã cắm sạc hàng giờ với bộ sạc phù hợp.
Về cơ bản có ba cách mà pin lithium-ion bị suy giảm theo thời gian. Thứ nhất là hiện tượng gọi là lớp giao diện điện phân rắn hay lớp SEI tiếp tục phát triển và làm hao mòn lượng lithium hoạt tính bên trong. Tiếp theo là các hạt điện cực bị nứt vỡ, điều này cũng không tốt chút nào. Và cuối cùng, chính chất điện phân cũng bắt đầu bị phân hủy. Các nghiên cứu chỉ ra rằng khi những hệ thống 48 volt vận hành ở nhiệt độ cao hơn 25 độ C, lớp SEI phát triển nhanh hơn khoảng 40 phần trăm so với tốc độ ở nhiệt độ lý tưởng từ 15 đến 20 độ. Điều gì xảy ra nếu ai đó thường xuyên để pin xả cạn xuống dưới 20 phần trăm? Khi đó sẽ xảy ra hiện tượng gọi là mạ lithium. Về cơ bản, các lớp kim loại bắt đầu hình thành trên các điện cực, và một khi đã xảy ra, pin sẽ không còn giữ được nhiều điện tích như trước, đồng thời trở nên có điện trở trong cao hơn khiến mọi thứ kém hiệu quả hơn.
Mặc dù các nhà sản xuất thường tuyên bố 2.000–3.000 chu kỳ sạc đầy (5–8 năm), nhưng trong thực tế sử dụng, tuổi thọ lại ngắn hơn:
| Nguyên nhân | Điều kiện kiểm tra trong phòng thí nghiệm | Hiệu Suất Thực Tế |
|---|---|---|
| Tuổi thọ chu kỳ trung bình | 2.800 chu kỳ | 1.900 chu kỳ |
| Giữ dung lượng | 80% sau 2.000 chu kỳ | 72% sau 1.500 chu kỳ |
| Nhiệt độ tiếp xúc | 25°C không đổi | 12–38°C theo mùa |
Những khác biệt này xuất hiện do độ sâu xả điện thay đổi, dao động nhiệt độ và chế độ hoạt động ở trạng thái sạc một phần. Duy trì mức pin trong khoảng từ 30% đến 80%, cùng với kiểm soát nhiệt độ chủ động, có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng thêm 18–22% so với các mẫu sử dụng không theo cấu trúc.
Bắt đầu bằng cách quan sát kỹ cổng sạc, kiểm tra tình trạng lớp cách điện của dây cáp và các chấu kim loại nhỏ trên đầu nối. Khi dây bị bong tróc hay tiếp điểm bị cong vênh, chúng sẽ không truyền điện hiệu quả như trước nữa. Theo nghiên cứu được đăng tải bởi Electrek năm ngoái, khoảng một phần ba các sự cố sạc xảy ra là do đầu nối bị hư hỏng hoặc các đoạn dây bên trong bị đứt. Hãy dùng một chiếc đèn pin tốt để hỗ trợ phần này. Chiếu đèn vào thân cổng sạc nơi thường xuất hiện các vết nứt vi mô. Những vết nứt nhỏ này thường là nguyên nhân khiến độ ẩm lọt vào theo thời gian, cuối cùng dẫn đến hiện tượng ăn mòn mà không ai muốn phải xử lý về sau.
Khi pin bắt đầu phồng rõ rệt, điều này thường có nghĩa là áp suất bên trong đã tăng do sự hình thành khí, cho thấy các tế bào lithium ion bị hỏng đang chuẩn bị ngừng hoạt động. Để phát hiện sự cố sớm, mọi người nên dùng một dụng cụ không dẫn điện để kiểm tra các khối đầu nối, tìm bất kỳ điểm nối nào cảm giác lỏng lẻo. Những điểm yếu này thực sự có thể làm tăng điện trở đáng kể, đôi khi lên tới khoảng 0,8 ohm hoặc hơn. Với loại pin axit chì truyền thống cũ hơn, hãy nhớ kiểm tra mức điện phân mỗi tháng một lần. Nếu thấy còn lại cặn axit, hãy dùng dung dịch baking soda để làm sạch đúng cách. Việc bảo trì định kỳ như vậy sẽ góp phần rất lớn trong việc duy trì hệ thống hoạt động an toàn và tránh những sự cố bất ngờ về sau.
Theo một số phát hiện gần đây từ Energy Storage Insights năm 2024, khi các đầu cực bị ăn mòn, chúng thực sự có thể làm giảm điện áp hệ thống khoảng từ 10 đến 15 phần trăm. Trước khi bắt đầu bất kỳ công việc làm sạch nào, hãy đảm bảo nguồn điện đã được tắt hoàn toàn. Lấy một cây bàn chải dây kim loại và chà sạch các đầu cực đó thật kỹ. Sau đó, bôi một lớp mỡ cách điện để ngăn ngừa oxy hóa trong tương lai. Khi lắp ráp lại mọi thứ, đừng quên siết chặt các kết nối theo khuyến nghị của nhà sản xuất. Hầu hết các hệ thống 48V thường yêu cầu mô-men xoắn từ 5 đến 7 Newton mét. Theo số liệu ngành, những người chăm sóc đầu cực đúng cách thường thấy tuổi thọ pin kéo dài thêm từ 18 đến thậm chí 24 tháng, đặc biệt trong các hệ thống mà pin thường xuyên sạc và xả.
Hệ thống Quản lý Pin, hay còn gọi tắt là BMS, đóng vai trò như bộ não điều khiển phía sau các pin điện 48V. Hệ thống này theo dõi các yếu tố như mức điện áp, nhiệt độ của các tế bào và cường độ dòng điện đi qua chúng. BMS giúp duy trì sự cân bằng giữa các tế bào, ngăn ngừa tình trạng sạc quá mức hoặc xả cạn hoàn toàn, đồng thời phòng chống hiện tượng gọi là 'chạy nhiệt mất kiểm soát' (thermal runaway). Chạy nhiệt mất kiểm soát xảy ra khi pin bắt đầu nóng lên một cách không kiểm soát, tạo ra những tình huống nguy hiểm. Khi BMS hoạt động không đúng, nó cho phép các tế bào hoạt động vượt quá phạm vi an toàn. Điều này không chỉ khiến hiệu suất pin kém hơn mong đợi mà còn tiềm ẩn những rủi ro nghiêm trọng về an toàn.
Khi có sự cố xảy ra với Hệ thống Quản lý Pin (BMS), thường sẽ có những dấu hiệu nhận biết rõ ràng. Hệ thống có thể tự động tắt đột ngột, hiển thị các con số sạc bất thường trên màn hình hoặc nhấp nháy thông báo lỗi như "Overvoltage Protection Triggered". Nếu điều này xảy ra, hãy thử thực hiện thiết lập lại toàn bộ ngay lập tức. Tháo pin hoàn toàn và để ngắt kết nối khoảng mười phút. Việc này thường giúp khắc phục các lỗi tạm thời gây ra những vấn đề trên. Sau khi thiết lập lại, hãy sử dụng các công cụ chẩn đoán để kiểm tra mức độ giao tiếp giữa BMS và bộ sạc. Một yếu tố quan trọng khác là xem xét sự chênh lệch điện áp giữa các cell trong từng nhóm. Bất kỳ giá trị nào vượt quá ±0,5 volt đều có thể cho thấy các vấn đề nghiêm trọng hơn cần được xử lý.
Các dấu hiệu quá nhiệt bao gồm nhiệt độ vỏ pin trên 50°C (122°F), các cell bị phồng lên hoặc có mùi cháy khét. Các hành động cần thực hiện ngay lập tức bao gồm:
Nếu hiện tượng quá nhiệt vẫn tiếp diễn sau khi làm mát, khả năng cao là đã xảy ra hư hỏng bên trong và cần được đánh giá bởi chuyên gia.
Nghiên cứu về quản lý nhiệt cho thấy rằng duy trì nhiệt độ môi trường dưới khoảng 35 độ C, tương đương khoảng 95 độ F, có thể giảm khả năng xảy ra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt lên tới khoảng 70-75%. Đảm bảo để trống ít nhất ba inch xung quanh các pin để không khí lưu thông tốt. Việc sạc nên được thực hiện ở những nơi thông thoáng, tránh các khu vực chật hẹp. Cũng đáng cân nhắc là các thành phần BMS được nâng cấp với công nghệ MOSFET vì chúng thường xử lý nhiệt hiệu quả hơn nhiều so với loại tiêu chuẩn. Các mô-đun pin bị hư hỏng cần được thay thế nhanh chóng trước khi sự cố lan sang các bộ phận khác của hệ thống. Đối với các hệ thống hoạt động liên tục và cường độ cao, các giải pháp làm mát bằng chất lỏng cho BMS có thể là cần thiết để đảm bảo vận hành ổn định khi nhu cầu tăng đột biến.
Trước khi kết luận về một viên pin bị chết, hãy kiểm tra hệ thống sạc trước tiên. Theo một số nghiên cứu gần đây từ năm ngoái, khoảng 40 phần trăm những gì mọi người gọi là sự cố pin thực ra lại là do bộ sạc bị lỗi hoặc cáp bị hỏng. Hãy dùng đồng hồ đo điện và kiểm tra lượng điện mà bộ sạc cung cấp. Các mẫu pin 48 volt tốt thường duy trì mức điện áp giữa 54 và 58 volt trong khi đang sạc. Nếu chỉ số dao động hoặc giảm xuống dưới 48 volt, đã đến lúc cần cân nhắc thay bộ sạc mới. Khi kiểm tra trực tiếp các viên pin, hãy đo thời gian hoạt động thực tế so với lúc mới. Khi hiệu suất giảm xuống dưới 70% so với thông số kỹ thuật ban đầu, có khả năng cao là cấu trúc hóa học bên trong đã bắt đầu suy giảm vĩnh viễn.
Khi dung lượng pin giảm xuống dưới 60% hoặc chênh lệch điện áp giữa các cell vượt quá 0,5V, việc sửa chữa thường không còn hợp lý về mặt chi phí. Hầu hết mọi người cho rằng việc thay thế hệ thống là đáng giá nếu một viên pin 48V mới có thể đưa họ trở lại khoảng 80% hiệu suất ban đầu, mà không phải chi tiêu quá nửa số tiền ban đầu dùng để lắp đặt toàn bộ hệ thống. Các hệ thống đã sử dụng trên ba năm thường được hưởng lợi khi chuyển sang pin LiFePO4. Loại pin này có tuổi thọ dài gấp khoảng hai lần so với các lựa chọn truyền thống, dù đi kèm mức giá cao hơn 30%. Những thiết kế pin mô-đun mới hơn cũng đã làm thay đổi tình hình. Thay vì loại bỏ cả cụm pin khi có sự cố, kỹ thuật viên giờ đây có thể chỉ cần thay thế module 12V bị lỗi. Cách tiếp cận này giúp giảm chi phí bảo trì từ 30 đến 40 phần trăm theo thời gian.
Làn sóng mới của các hệ thống 48V đang bắt đầu bao gồm những viên pin dạng hộp có thể thay thế được, giúp việc sửa chữa nhanh hơn nhiều và giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động. Lấy ví dụ về hệ thống mô-đun của một nhà sản xuất lớn, thiết kế của họ cho phép kỹ thuật viên thay thế từng tế bào riêng lẻ trong khoảng 8 phút. Đây là sự cải thiện đáng kể so với các cụm pin hàn truyền thống trước đây, vốn mất hơn hai giờ để sửa chữa. Về mặt thực tiễn, điều này đồng nghĩa với việc giảm thiểu chất thải vì phần lớn người dùng chỉ cần thay thế khoảng một phần tư tổng số pin khi tiến hành bảo trì. Ngoài ra, các hệ thống này thường kéo dài tuổi thọ thêm từ 3 đến 5 năm vì chúng có thể được nâng cấp từng phần thay vì phải thay thế toàn bộ cùng lúc.