Nước lũ ngập ngang sàn, chiếc xe điện vẫn nổ máy, vẫn chạy được, chủ xe thở phào vì nghĩ pin kín nước. Nhưng thực tế từ các trận bão lớn cho thấy điều ngược lại: một bộ pin bị ngâm lâu, nhất là trong nước mặn, có thể bốc cháy sau vài ngày, thậm chí vài tuần khi nước đã rút. Bài này giải thích vì sao chuyện đó xảy ra, nó nguy hiểm tới mức nào và bạn nên làm gì nếu xe mình từng bị ngập.
Bộ pin xe điện được bảo vệ như thế nào?
Trên hầu hết xe điện hiện nay, bộ pin cao áp là một khối phẳng lớn nằm ngay dưới sàn xe, giữa hai trục bánh. Bên trong là hàng trăm đến hàng nghìn cell lithium-ion, ghép thành từng module rồi nối tiếp nhau để đạt điện áp khoảng 400 V (một số xe đời mới dùng nền tảng 800 V).
Toàn bộ khối pin được đặt trong một vỏ kim loại, thường là nhôm, đóng kín bằng nắp và gioăng cao su chạy quanh mép. Trên vỏ có van thông hơi để cân bằng áp suất khi nhiệt độ và độ cao thay đổi, đồng thời là đường xả khí khẩn cấp nếu cell bên trong gặp sự cố.
Nhờ thiết kế này, pin xe điện chịu được mưa lớn, rửa xe áp lực cao hay lội qua vũng nước thông thường mà không có vấn đề gì. Xe điện nói chung không dễ cháy hơn xe xăng. Rủi ro chỉ trở nên đáng kể trong một tình huống cụ thể: ngâm nước lâu.
IP67 nghĩa là gì và vì sao nó không đủ cho nước lũ?
Phần lớn bộ pin xe điện đạt chuẩn chống nước IP67. Theo tiêu chuẩn IEC 60529, chữ số 6 là kín bụi hoàn toàn, chữ số 7 là chịu được ngâm ở độ sâu tới 1 mét trong 30 phút.
Vấn đề nằm ở con số 30 phút. Nước lũ không rút sau nửa giờ. Xe đỗ trong gara hay bãi xe có thể nằm trong nước hàng giờ, có nơi hàng ngày.
| Tình huống | Thời gian ngâm | So với thử nghiệm IP67 |
|---|---|---|
| Thử nghiệm IP67 | 30 phút, sâu 1 m | Mốc chuẩn |
| Lội qua đoạn đường ngập | Vài phút | Trong giới hạn |
| Xe đỗ trong vùng ngập | Vài giờ | Vượt nhiều lần |
| Lũ do bão, nước rút chậm | Một đến vài ngày | Vượt xa |
IP67 là kết quả thử nghiệm trên pin mới, trong phòng thí nghiệm. Sau vài năm sử dụng, gioăng cao su có thể lão hoá, vỏ có thể bị va quẹt ở gầm, khiến khả năng kín nước thực tế thấp hơn so với lúc xuất xưởng.
Nước lọt vào bên trong bằng đường nào?
Khi ngâm lâu, áp lực nước từ bên ngoài liên tục đẩy vào những điểm yếu nhất của vỏ pin: đường gioăng quanh nắp, van thông hơi và các đầu nối cáp xuyên qua vỏ. Nước không cần tràn vào ồ ạt. Chỉ vài giọt lọt vào là đủ gây chuyện, vì bên trong là các thanh dẫn điện (busbar) bằng đồng hoặc nhôm nối giữa các cụm cell, mang điện áp rất cao.
Nhìn vào ảnh trên sẽ thấy các cực cell và thanh nối nằm sát nhau. Giữa hai điểm cách nhau vài centimet có thể là chênh lệch hàng chục đến hàng trăm vôn. Ở điều kiện khô, lớp không khí và vật liệu cách điện đủ ngăn dòng điện. Khi có nước đọng lại, đó là chuyện khác.
Nước mặn: kẻ thù nguy hiểm nhất
Nước máy hay nước mưa dẫn điện kém. Nước biển thì khác hẳn: lượng muối hoà tan khiến nó dẫn điện mạnh hơn nước ngọt hàng trăm lần. Đó là lý do các vụ cháy xe điện sau lũ tập trung ở vùng ven biển bị nước dâng do bão.
Cơ quan An toàn Giao thông Đường cao tốc Mỹ (NHTSA) mô tả cơ chế này khá rõ: muối có thể tạo thành những "cầu muối" bên trong bộ pin, mở ra đường chập mạch và tự sinh nhiệt, từ đó dẫn tới bốc cháy. Chuỗi sự việc diễn ra như sau:
- Chập mạch vi mô: nước mặn bắc cầu giữa các điểm chênh áp, dòng điện rò chạy qua.
- Điện phân: dòng điện rò tách nước thành khí hydro (rất dễ cháy) và oxy. Với nước mặn, phản ứng còn sinh thêm khí clo độc.
- Tích khí trong hộp kín: hydro tích tụ trong vỏ pin, chỉ cần một tia lửa từ điểm chập là đủ châm ngòi.
- Ăn mòn kéo dài: kể cả khi nước đã rút, muối và hơi ẩm đọng lại vẫn tiếp tục ăn mòn mạch điện, mối hàn và cảm biến từng ngày.
Bước thứ tư giải thích chuyện nghe có vẻ vô lý: xe vẫn chạy bình thường sau lũ, rồi vài tuần sau mới bốc cháy. NHTSA cũng cảnh báo cháy pin lithium-ion có thể xảy ra ngay lập tức hoặc vài tuần sau khi pin bị hư hại.
Xe khởi động được, bảng đồng hồ không báo lỗi không có nghĩa là pin an toàn. Hệ thống quản lý pin (BMS) chỉ thấy những gì cảm biến đo được, còn quá trình ăn mòn bên trong có thể âm thầm diễn ra nhiều ngày.
Thoát nhiệt: khi một cell kéo theo cả bộ pin
Khi một cell bị chập và nóng lên quá ngưỡng, các lớp vật liệu bên trong bắt đầu phân huỷ và tự sinh thêm nhiệt. Hiện tượng này gọi là thoát nhiệt (thermal runaway). Nhiệt độ cell có thể vọt lên hơn 600 độ C chỉ trong thời gian ngắn, đủ làm cell bên cạnh nóng theo và rơi vào trạng thái tương tự. Phản ứng lan dây chuyền từ module này sang module khác.
Đám cháy pin lithium khác đám cháy xăng ở mấy điểm quan trọng:
- Tự sinh oxy: vật liệu cực dương giải phóng oxy khi phân huỷ, nên lửa vẫn cháy dù bị che kín. Trùm chăn chữa cháy hay bình chữa cháy thông thường gần như vô dụng.
- Khói rất độc: chất điện phân trong cell khi cháy sinh ra hydro florua (HF), loại khí ăn mòn đường hô hấp và phổi. Tuyệt đối không đứng gần hít khói.
- Dễ bùng lại: các cell chưa cháy vẫn tích năng lượng. Lửa tắt bề mặt nhưng bên trong vẫn nóng, có thể bùng trở lại sau nhiều giờ.
Bài học từ bão Ian năm 2022
Cuối tháng 9/2022, bão Ian đổ bộ vào bang Florida (Mỹ), đẩy nước biển dâng sâu vào đất liền. Florida khi đó là bang có số xe điện nhiều thứ hai nước Mỹ, với hơn 95.000 xe đăng ký tính đến tháng 8/2022.
Chỉ vài tuần sau bão, Giám đốc Cứu hoả bang Florida Jimmy Patronis cho biết lực lượng của ông đã ghi nhận ít nhất 9 vụ cháy xe điện bị ngập trong các khu vực chịu ảnh hưởng nặng nhất. Có vụ lửa lan sang và thiêu rụi cả những ngôi nhà đã sống sót qua cơn bão. Ông Patronis kể từng chứng kiến một chiếc xe điện liên tục bùng cháy trở lại dù lính cứu hoả đã xịt hàng chục nghìn gallon nước.
Lính cứu hoả địa phương cho biết một đám cháy xe điện có thể khiến họ mất năm đến sáu tiếng, so với khoảng một tiếng cho một xe xăng. Lý do nằm ở cấu trúc pin: lửa ở bên trong vỏ kim loại kín dưới sàn, nước khó tiếp cận trực tiếp các cell đang cháy, nên phải xịt liên tục để làm mát cho tới khi phản ứng dừng hẳn.
Nguy hiểm thật sự của pin ngập nước không nằm ở lúc nước dâng, mà ở những ngày sau khi nước rút, khi mọi người đã yên tâm.
Có bị điện giật khi lội cạnh xe điện ngập?
Đây là nỗi lo phổ biến, nhưng nguy cơ thực tế thấp. Hệ thống cao áp trên xe điện được thiết kế cách ly hoàn toàn với thân xe: cả cực dương và cực âm đều không nối với khung xe. Xe còn có mạch giám sát cách điện liên tục, khi phát hiện rò điện, các contactor (công tắc tơ) sẽ ngắt pin ra khỏi phần còn lại của hệ thống.
Dù vậy, "nguy cơ thấp" không phải "không có nguy cơ". Hướng dẫn của NHTSA cho lực lượng cứu hộ là luôn giả định pin và các bộ phận liên quan đang có điện và sạc đầy. Với người bình thường, nguyên tắc đơn giản là: đừng chạm vào xe khi nước chưa rút, đừng mở nắp capo hay cố tháo bất cứ thứ gì có nhãn cảnh báo cao áp.
Xe đã ngập: làm gì và tránh gì?
Nếu xe điện của bạn đã bị ngập tới sàn hoặc cao hơn, hãy coi nó là xe có nguy cơ cháy cho tới khi được kiểm tra.
Những việc cần làm
- [ ]Không khởi động xe, kể cả khi nước đã rút và xe trông có vẻ khô ráo.
- [ ]Gọi cứu hộ của hãng hoặc đơn vị có kinh nghiệm xử lý xe điện, báo rõ là xe điện bị ngập.
- [ ]Đưa xe ra bãi trống, cách nhà cửa, xe khác và vật dễ cháy ít nhất 15 mét (NHTSA khuyến nghị 50 feet).
- [ ]Ghi lại mức nước ngập, loại nước (ngọt hay mặn) và thời gian ngâm để báo cho xưởng dịch vụ và bảo hiểm.
- [ ]Mang xe tới đại lý chính hãng kiểm tra pin cao áp trước khi dùng lại.
Những việc tuyệt đối tránh
Không cắm sạc. Đưa dòng điện mới vào một bộ pin có thể đã bị nước lọt vào là cách nhanh nhất để kích hoạt chập mạch. Cũng đừng để xe bị ngập trong gara kín sát nhà, vì nếu có cháy, lửa và khói độc sẽ lan thẳng vào nơi ở.
Để ý những bất thường từ gầm xe: tiếng xèo xèo hoặc rít như xì hơi, tiếng nổ lách tách, khói trắng hoặc xám, mùi ngọt lạ (mùi đặc trưng của chất điện phân bay hơi). Thấy một trong số đó, hãy rời xa xe, giữ mọi người ở khoảng cách an toàn và gọi cứu hoả 114. Đừng tự dập lửa.
Tóm tắt nhanh
- Pin xe điện chuẩn IP67 chỉ được thử ngâm 1 mét trong 30 phút, trong khi nước lũ có thể ngập hàng giờ đến hàng ngày.
- Nước mặn dẫn điện mạnh gấp hàng trăm lần nước ngọt, tạo cầu muối gây chập mạch, điện phân sinh khí hydro và clo.
- Ăn mòn kéo dài sau khi nước rút là lý do pin có thể cháy sau vài ngày, vài tuần.
- Cháy pin lithium tự sinh oxy, khói chứa hydro florua, khó dập và dễ bùng lại.
- Xe đã ngập: không khởi động, không sạc, đưa ra bãi trống cách xa công trình ít nhất 15 mét, kiểm tra tại hãng.
Câu hỏi thường gặp
Lội qua vũng nước ngập vài phút có làm hỏng pin không?
Thường là không. Vài phút lội nước nằm trong giới hạn thiết kế của pin đạt IP67. Rủi ro tăng mạnh khi xe bị ngâm lâu, nước ngập tới sàn hoặc cao hơn, đặc biệt là nước mặn hoặc nước lợ.
Ngập nước ngọt có an toàn hơn nước mặn không?
An toàn hơn nhưng không phải vô hại. Nước ngọt dẫn điện kém hơn nhiều, nhưng nước lũ thường lẫn bùn, tạp chất và vẫn có thể gây ăn mòn. Xe ngập sâu và lâu vẫn cần được kiểm tra pin.
Sau khi ngập, xe chạy bình thường thì có cần đi kiểm tra?
Có. Quá trình ăn mòn bên trong pin có thể diễn ra âm thầm, hệ thống quản lý pin không phát hiện ngay. Hãy báo cho đại lý chính hãng mức nước và thời gian ngâm để họ kiểm tra độ cách điện và tình trạng bên trong.
Xe xăng bị ngập có nguy cơ cháy tương tự không?
Xe xăng ngập nước chủ yếu hỏng động cơ và hệ thống điện, ít khi tự bốc cháy sau đó. Nguy cơ cháy muộn là đặc thù của pin lithium-ion cao áp, vì pin luôn tích sẵn một lượng năng lượng lớn ngay cả khi xe tắt máy.
