Ắc quy là bộ phận quan trọng đối với xe điện do đó các quy định về kỹ thuật và quy định về quản lý ắc quy xe điện được đưa ra nhằm đảm bảo ắc quy sử dụng cho xe điện được sản xuất, lắp ráp cũng như nhập khẩu đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn khi vận hành.

Đặc biệt yêu cầu an toàn đối với hệ thống hoán đổi ắc quy xe điện lại càng phải đặt lên hàng đầu. Do đó, để đáp ứng được yêu cầu an toàn này khi lắp giáp, sửa chữa hay sử dụng nên tuân theo hướng dẫn tại Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13755-2:2023 IEC 62840-2:2016 do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành.

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu an toàn đối với hệ thống hoán đổi ắc quy, để thực hiện hoán đổi ắc quy cho xe điện (EV) trang bị hệ thống ắc quy có thể hoán đổi được (SBS). Hệ thống hoán đổi ắc quy được thiết kế để kết nối với nguồn điện xoay chiều có điện áp đến 1000 V hoặc nguồn điện một chiều có điện áp đến 1500 V theo TCVN 7995 (IEC 60038). Tiêu chuẩn này cũng áp dụng cho các hệ thống hoán đổi ắc quy được cấp nguồn từ các hệ thống lưu trữ trên xe (ví dụ các ắc quy đệm).

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các vấn đề liên quan đến bảo dưỡng và dịch vụ của trạm hoán đổi ắc quy (BSS); Ô tô điện bánh lốp chở khách (chạy bằng nguồn điện từ một đường dây dẫn điện), phương tiện đường sắt và các phương tiện được thiết kế chủ yếu để sử dụng trên đường địa hình; Bảo dưỡng và dịch vụ của xe điện.

Quá trình lắp giáp, sử dụng và sửa chữa hệ thống hoán đổi ắc quy nên tuân theo tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn. Ảnh minh họa

Hệ thống hoán đổi ắc quy phải được đánh giá cho một hoặc một dải các điện áp danh định tiêu chuẩn theo TCVN 7995 (IEC 60038). Hoạt động an toàn của hệ thống hoán đổi ắc quy đạt được do đáp ứng các yêu cầu liên quan được quy định trong Tiêu chuẩn này và kiểm tra sự phù hợp bằng cách thực hiện tất cả các thử nghiệm liên quan.

Hệ thống hoán đổi ắc quy phải được thiết kế và có kết cấu sao cho có hiệu suất tin cậy trong hoạt động bình thường và giảm thiểu rủi ro nguy hiểm cho con người, thiết bị và môi trường xung quanh. Phải phù hợp với TCVN 12669-1 (IEC 60204-1), IEC 61511-1 và TCVN 7384-1 (ISO 13849-1). Các yêu cầu cụ thể được quy định trong Tiêu chuẩn này.

Đối với hệ thống làn đường tại lối vào làn đường, thông tin về hệ thống hoán đổi ắc quy phải được nhận biết và nhập vào hệ thống điều khiển và giám sát để sử dụng các thông số và phụ kiện phù hợp với loại xe đó. Làn đường này có thể bao gồm trạm làm sạch nhằm vệ sinh hệ thống hoán đổi ắc quy/các bộ phận của ắc quy trước khi bắt đầu quá trình hoán đổi ắc quy. Tất cả các bộ phận của hệ thống làn đường phải có khả năng chịu được các dung môi và môi chất sử dụng trên ô tô.

Người lái xe và hành khách được phép ngồi trên xe trong quá trình hoán đổi ắc quy. Hệ thống làn đường phải được xây dựng theo cách để người và hệ thống hoán đổi ắc quy không gặp rủi ro khi có sự dịch chuyển của các phần cơ hoặc do mở các khoang ngầm ở dưới đất.

Trong từng giai đoạn của quá trình hoán đổi ắc quy, người lái xe (nếu ngồi trên xe) và người vận hành hệ thống phải có quyền truy cập tức thời vào các nút dừng khẩn cấp để dừng tất cả các chuyển động tự động trong trường hợp khẩn cấp. Làn đường phải được trang bị các lối thoát nạn và cửa thoát hiểm phù hợp cho phép người (nếu ngồi trên xe), kể cả người khuyết tật, trẻ em và trẻ sơ sinh có thể sơ tán khỏi khu vực làn đường trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn hoặc các trường hợp khẩn cấp khác. Tất cả các ghi nhãn, định tuyến và hình dạng của lối thoát nạn và cửa thoát hiểm phải được tuân theo quy định địa phương.

Hệ thống tháo lắp ắc quy ở chế độ tự động, cửa hoặc hệ thống cảm biến phải được lắp đặt nhằm ngăn chặn người không có thẩm quyền tiếp cận khu vực hoán đổi ắc quy. Hệ thống tháo lắp ắc quy chỉ được phép hoạt động khi xe đứng yên và/hoặc hệ thống động lực của xe đã ngắt. Trong quá trình tháo lắp ắc quy, cần thực hiện các biện pháp để đảm bảo xe đứng yên trong làn đường (ví dụ: chèn hoặc khóa bánh, phanh tay, ngắt hệ thống động lực). Các hệ thống tháo lắp ắc quy phải có quy trình khẩn cấp khi SBS được tháo ra khỏi xe gặp sự cố dính tiếp điểm.

Ở chế độ tự động và bán tự động, hệ thống tháo lắp ắc quy phải kết nối với hệ thống điều khiển và giám sát. Người vận hành phải điều khiển hệ thống tháo lắp ắc quy từ xa qua giao diện người - máy (HMI) hoặc một thiết bị điều khiển từ xa cho phép người vận hành đứng ở vị trí có khoảng cách an toàn với các bộ phận chuyển động.

Hệ thống tháo lắp ắc quy phải có khả năng phát hiện khi SBS đã mở khóa hoàn toàn trước khi lấy SBS ra khỏi xe, và phát hiện khi SBS đã khóa sau khi lắp SBS vào trong xe. Hệ thống tháo lắp ắc quy tự động có chức năng xác định sự hiện diện của SBS trong khoang lưu trữ để ngăn chặn trường hợp lắp SBS vào khoang đã có một SBS khác.

Hệ thống tháo lắp ắc quy phải được thiết kế sao cho độ lệch của các bộ phận kết cấu gây ra bởi trọng lượng của SBS và/hoặc gia tốc của các bộ phận chuyển động của hệ thống không làm SBS rơi ra khỏi giá đỡ. Nếu hệ thống tháo lắp ắc quy sử dụng cần cẩu hoặc thiết bị nâng, các biện pháp an toàn liên quan trong hướng dẫn về máy móc khu vực phải được tuân thủ.

Yêu cầu an toàn cơ học đối với hệ thống xử lý phải phù hợp với TCVN 13229-1 (ISO 10218-1) và TCVN 13229-2 (ISO 10218-2), trong chừng mực có thể.

Trong trường hợp mất điện lưới (ngắt kết nối điện), hệ thống tháo lắp ắc quy phải có chức năng để ngăn tình trạng ngừng hoạt động không an toàn của hệ thống tháo lắp ắc quy.

Hệ thống tháo lắp ắc quy của chế độ tự động hoặc bán tự động phải có chế độ hoạt động khẩn cấp và chế độ hoạt động thủ công. Phải trang bị thiết bị dừng khẩn cấp nhằm cho phép người vận hành có thể dừng hệ thống tháo lắp ắc quy ngay lập tức trong trường hợp khẩn cấp. Cần phải khuyến nghị trang bị các thiết bị phát hiện và cảnh báo hoặc các biện pháp bảo vệ liên quan trong trường hợp có người hoặc động vật trong phạm vi không mong muốn với hệ thống.

Hệ thống lưu trữ phải có thiết kế và xây dựng phù hợp với các quy định của địa phương. Giá lưu trữ phải được trang bị thiết bị hãm nhằm ngăn chặn các chuyển động không mong muốn của SBS, và cung cấp thông tin trạng thái khóa cho hệ thống điều khiển và giám sát. Phải giám sát các thông số an toàn quan trọng trong quá trình lưu trữ SBS trên giá lưu trữ. Nếu không có quy định địa phương hoặc yêu cầu hệ thống khác, phải giám sát các thông số về nhiệt độ của các bộ phận chính; Sự cố điện; Trạng thái khóa.

Trong trường hợp khẩn cấp phải đảm bảo cách ly hoặc vận chuyển ắc quy nhanh chóng trong trường hợp khẩn cấp, bao gồm các thiết bị sau: Thiết bị phát hiện và chữa cháy trong khu vực lưu trữ/ thùng chứa ắc quy. Hệ thống phát hiện cháy phải được kết nối với hệ thống điều khiển và giám sát SBS; Khu vực quan sát được cách ly, như hầm cứu hỏa, nhằm cách ly các ắc quy bất thường. Bộ sạc SBS. Thông số sạc của bộ sạc phải đáp ứng các thông số bản thân của ắc quy theo công bố của nhà sản xuất ắc quy.

Phải trang bị các thiết bị khẩn cấp nhằm ngắt kết nối của mạng cấp nguồn AC (nguồn điện) với sạc SBS khi có rủi ro về điện giật, cháy nổ. Bộ sạc SBS phải được trang bị thiết bị bảo vệ ngăn công suất ngược từ SBS. Bộ sạc phải có tín hiệu và chỉ báo rõ ràng trong quá trình sạc, nhằm tránh các sự cố hoạt động. Bộ sạc phải được lắp đặt theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Điều này áp dụng các yêu cầu liên quan đến lắp đặt, làm mát, thông gió và các yêu cầu khác.

Quá trình sạc ắc quy chỉ được bắt đầu khi giắc nối SBS giữa giá sạc và SBS được nối chắc chắn cũng như thiết bị hãm đã khóa hoàn toàn. Đầu ra của bộ sạc sẽ ngừng hoạt động nếu xuất hiện kết nối bất thường hoặc điều kiện bất thường giữa bộ sạc và SBS.

Hệ thống ắc quy có thể hoán đổi phải có giao diện Tiêu chuẩn, đảm bảo kết nối an toàn và đáng tin cậy và cho phép hoán đổi SBS một cách thuận tiện. Thiết kế của SBS phải đáp ứng yêu cầu an toàn nội tại chịu được nhiệt độ cao vượt quá ngưỡng giới hạn cụ thể và tránh các tình huống nguy hiểm. Cần giám sát SBS trong quá trình sạc nhằm tránh các tình huống bất thường xảy ra trong SBS.

Thông tin về bất thường của SBS phải được tải lên hệ thống điều khiển và giám sát theo thời gian thực. Nếu có bất thường xảy ra, cần thực hiện các biện pháp để tránh tình trạng nguy hiểm. Việc kiểm tra và bảo trì SBS phải được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất ắc quy.

Hệ thống điều khiển và giám sát chịu trách nhiệm kiểm soát toàn bộ chức năng của hệ thống hoán đổi ắc quy, do đó cần tránh các tình huống không an toàn theo yêu cầu. Phải ngăn chặn các sự cố hoạt động do vi phạm quy trình vận hành điện hoặc cơ khí.

Thông báo trạng thái và mã định danh về một sự cố bất thường sẽ được ghi nhận và SBS tương ứng sẽ được xác định. Ngoài ra, hệ thống lưu trữ sẽ thực hiện thêm các hành động khác. Hệ thống bảo trì ắc quy phải có chức năng kiểm tra và bảo trì SBS định kỳ để đảm bảo an toàn và kéo dài tuổi thọ của SBS.

Hệ thống cung cấp điện phải được thiết kế, xây dựng và thử nghiệm theo quy định của địa phương. Hệ thống cung cấp điện phải được xây dựng sao cho người vận hành có thể tắt từng hệ thống một cách độc lập. Hệ thống cung cấp điện có thể được trang bị nguồn điện dự phòng nhằm cấp điện cho các hệ thống quan trọng trong trường hợp mất điện lưới.

Về bảo mật dữ liệu thì thiết bị điện phải được trang bị tính năng bảo vệ chống điện giật do tiếp xúc trực tiếp và tiếp xúc gián tiếp. Cần xem xét các điều khoản liên quan tại TCVN 12669-1 (IEC 60204-1) và các yêu cầu của tiêu chuẩn sản phẩm tương ứng.

Đối với hệ thống hoán đổi ắc quy, dây nối đất phải được trang bị nhằm thiết lập kết nối đẳng thế giữa đầu nối đất của nguồn điện lưới và các bộ phận dẫn điện trần của hệ thống. Để tránh điện giật trong trường hợp bảo vệ cơ bản bị hỏng, lỗi hoặc do người sử dụng bất cần, cần phải có biện pháp bảo vệ bổ sung.

Bảo vệ con người khỏi điện giật phải phù hợp với các Tiêu chuẩn quốc gia và quy định pháp luật, quy tắc thực hành, hướng dẫn và thông tư chính thức có liên quan... Phải áp dụng các Tiêu chuẩn sau: Bộ Tiêu chuẩn TCVN 7447 (IEC 60364), bộ Tiêu chuẩn TCVN 9621 (IEC 60479), IEC TR 60755, bộ Tiêu chuẩn IEC 61008, bộ Tiêu chuẩn IEC 61009 và TCVN 6592-2 (IEC 60947-2).

Tất cả các thiết bị điện trong hệ thống hoán đổi ắc quy phải tuân theo các yêu cầu sau đối với cụm lắp ráp theo các khuyến nghị chung của IEC 61439-1 và theo quy định phân loại thiết bị của nhà sản xuất.

Tất cả các thiết bị cơ khí và điện trong hệ thống hoán đổi ắc quy phải được chế tạo bằng vật liệu có khả năng chịu được các ứng suất cơ học, điện, nhiệt và môi trường có thể xảy ra trong các điều kiện vận hành quy định.

Tất cả các thiết bị điện và cơ khí phải được thiết kế sao cho đủ khả năng chịu được các tác động của dung môi và chất lỏng thông thường sử dụng trên xe, rung và xóc, các Tiêu chuẩn về vật liệu dễ cháy và các điều kiện khác phù hợp với việc sử dụng. Bảo vệ chống ăn mòn phải được đảm bảo bằng cách sử dụng các vật liệu thích hợp hoặc bằng các lớp phủ bảo vệ bề mặt tiếp xúc, trong điều kiện vận hành bình thường.

Thiết bị phải được ghi nhãn thông số đặc trưng và các thông tin khác để chỉ thị các điều kiện sử dụng trong môi trường khắc nghiệt hoặc bất thường. Thiết bị phải được ghi nhãn rõ ràng các thông tin sau, nếu có: Tên, tên viết tắt, thương hiệu hoặc dấu hiệu phân biệt để xác định nhà sản xuất; Tham chiếu của thiết bị; Số sê-ri hoặc số hiệu catalog; Ngày sản xuất; Điện áp danh định, tính bằng V; Tần số danh định, tính bằng Hz; Dòng điện danh định, tính bằng A; Số pha; Cấp IP (cấp bảo vệ); Cụm từ “Chỉ sử dụng trong nhà", hoặc tương tự, nếu chỉ được sử dụng trong nhà; Đối với tất cả các thiết bị Nhóm II, nhãn phải thể hiện các ký tự một cách rõ ràng; Tất cả thông tin cần thiết liên quan đến các phân loại, đặc điểm và (các) hệ số đa dạng khác đã công bố; Thông tin liên lạc tối thiểu (ví dụ, số điện thoại, địa chỉ của nhà thầu, nhà lắp đặt hoặc nhà sản xuất).

Các nội dung ghi nhãn theo yêu cầu của Tiêu chuẩn này phải rõ ràng với thị lực bình thường hoặc đã được hiệu chỉnh, bền và có thể nhìn được trong khi sử dụng. Các thiết bị cảnh báo và tín hiệu nên sử dụng các tín hiệu nhìn thấy được như đèn nhấp nháy và tín hiệu nghe thấy được như còi báo động để cảnh báo sự kiện nguy hiểm như khởi động máy hoặc quá tốc độ. Các tín hiệu này cũng được sử dụng để cảnh báo người vận hành trong khi kích hoạt các biện pháp bảo vệ tự động.

Bất kỳ giao tiếp nào giữa hai hoặc nhiều hệ thống trong trạm hoán đổi ắc quy cũng như với các thực thể giao tiếp bên ngoài phải tránh các truy cập trái phép và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.