Nghiên cứu công nghệ nạp và lưu trữ năng lượng trên xe điện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ NẠP VÀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG TRÊN XE ĐIỆN Người hướng dẫn: ThS Bùi Văn Hùng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Thành-1811504210335-18DL3 Bùi Gia Lễ-1811504210315-18DL3 Đà Nẵng, 6/2022 NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu công nghệ nạp lưu trữ lượng xe điện Nhóm sinh viên thực hiện: Mã sinh viên: Lớp: Nguyễn Duy Thành 1811504210335 18DL3 Bùi Gia Lễ 1811504210315 18DL3 Lớp học phần: Đồ án tốt nghiệp động lực (221DTNDL06) Học phần đồ án tốt nghiệp học phần cuối mang tính định sinh viên Với học phần đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng em tham gia đăng ký đề tài “Nghiên cứu công nghệ nạp lưu trữ lượng xe điện” Dựa tảng lượng kiến thức học, nhóm bắt tay vào tìm hiểu nâng cao việc tìm giải pháp trình nạp lưu trữ lượng pin Qua góp phần nâng cao hiệu suất sử dụng phát triển ô tô điện tương lai Kết dự kiến đạt nghiên cứu thành công giải pháp làm giảm thời gian sạc nâng cao khả lưu trữ pin ô tô điện ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Mã sinh viên Lớp Ngành Nguyễn Duy Thành 1811504210335 18DL3 Công nghệ kỹ thuật Ô tô Bùi Gia Lễ 1811504210315 18DL3 Cơng nghệ kỹ thuật Ơ tơ Tên đề tài đồ án: Nghiên cứu công nghệ nạp lưu trữ lượng xe điện Các số liệu, tài liệu ban đầu: Lý thuyết ô tô, thiết kế ô tô, hệ thống điện – điện tử ô tô Yêu cầu: - Nghiên cứu công nghệ nạp lưu trữ lượng xe điện - Tính tốn thơng số hệ thống pin mơ hình để đưa nhược điểm tồn đọng khắc phục tương lai gần Nội dung đồ án: - Tìm tài liệu liên quan - Gia công chế tạo xe bán tải điện - Tính tốn lượng xe bán tải điện - Vận hành đo đạc thực nghiệm - Viết báo cáo tổng kết Sản phẩm hoàn thành: Xe bán tải điện Ngày giao đồ án: 14/02/2022 Ngày nộp đồ án: 21/06/2022 Trưởng mơn Ơ tơ Đà Nẵng, ngày 21 tháng 06 năm 2022 Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Tổng quan đề tài nghiên cứu Mật độ lượng pin thấp thời gian nạp điện kéo dài rào cản quan trọng làm hạn chế việc áp dụng rộng rãi xe điện Nhờ ứng dụng vật liệu cho điện cực sử dụng chất điện phân thể rắn, khả lưu trữ pin Lithium tăng gấp đơi thập niên tới với giá thành thấp Việc nạp điện nhanh thực nhờ kết hợp chặt chẽ lựa chọn vật liệu thích hợp cho điện cực pin, điều chỉnh nhiệt độ nạp tối ưu nâng cao công suất trạm nạp điện chiều Khi pin hệ chưa phổ biến hệ thống nạp điện nhanh cịn hạn chế cơng nghệ pin hốn đổi phù hợp với xe điện Việc quản lý hệ thống pin hốn đổi thực tự động hồn tồn với cơng nghệ IoT Nhờ tiến đó, xe điện ứng viên tiềm thay xe gắn máy sử dụng động đốt trong tương lai gần Lời cảm ơn Đầu tiên, nhóm sinh viên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đà Nẵng đưa môn học “ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG LỰC” vào khung chương trình giảng dạy Cảm ơn nhà trường tạo điều kiện sở vật chất môi trường học động để sinh viên theo học Đây chắn lần trải nghiệm nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình áp dụng vào đời sống thực tế Đồng thời, kiến thức quý báu, hành trang để nhóm sinh viên chúng em vững bước nghề nghiệp sau Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn – ThS Bùi Văn Hùng hướng dẫn nhóm sinh viên chúng em thực đồ án tốt nghiệp Nhờ thầy truyền đạt kiến thức kinh nghiệm nghiên cứu, chế tạo quý báu cho chúng em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp thời hạn quy định nhà trường Trong suốt q trình làm đồ án khơng tránh khỏi sai sót kiến thực cịn hạn chế, chúng em mong nhận góp ý quý thầy để chúng em hồn thành sản phẩm tốt Nhóm chúng em xin trân trọng cảm ơn! CAM ĐOAN Nhóm sinh viên thực “ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG LỰC” xin cam đoan: Đề tài “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ NẠP VÀ LƯU TRỮ NĂNG LƯƠNG TRÊN XE ĐIỆN” dựa cố gắng, nỗ lực nhóm, giúp đỡ từ phía nhà trường hướng dẫn nhiệt tình thầy ThS Bùi Văn Hùng Mọi thông số kỹ thuật, số liệu phân tích, viết báo cáo, xây dựng mơ hình nhóm sinh viên chúng em tự tìm hiểu, phân tích kỹ cách khách quan, uy tín, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng Nhóm chúng em xin chịu hồn tồn trách nhiệm có khơng trung thực q trình nghiên cứu đề tài Đà Nẵng, ngày 21 tháng năm 2022 Nhóm sinh viên thực Nguyễn Duy Thành Bùi Gia Lễ MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH v DANH SÁCH CÁC BẢNG .vii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .viii MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Xu hướng phát triển .2 1.2 Vấn đề môi trường lượng tương lai .2 1.3 Thách thức ngành công nghệ ô tô, xe máy 1.3.1 Tác hại môi trường người 1.3.2 Thách thức ngành công nghiệp ô tô, xe máy 1.4 Mục đích, ý nghĩa đề tài 1.5 Tính cấp thiết đề tài .5 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .7 2.1 Các loại Accu xe điện phổ biến 2.1.1 Accu acid-chì .7 2.1.2 Accu Nickel Metal Hydride (Ni-MH) 2.1.3 Accu Lithium-ion (Li-Ion) 2.1.4 Accu Nikel Cadmium (Ni-Cd) .8 2.2 Khả chịu nhiệt pin xe ô tô điện [4] 2.3 Mức độ an toàn pin Lithium xe điện [5] 10 2.4 Sơ đồ mạch điện pin xe điện 13 2.4.1 Pin kết nối nối tiếp 14 2.4.2 Pin kết nối song song 15 2.4.3 Pin kết nối kết hợp nối tiếp song song 16 2.5 Dự báo phát triển ô tô điện Việt Nam .16 2.6 Các công nghệ pin tương lai 17 2.6.1 Pin thể rắn – hội tụ các yếu tố giúp người dùng sạc pin đầy chỉ sau 20 phút .17 2.6.2 Siêu tụ điện: Giải pháp thay pin Lithium-ion xe điện tương lai .18 Chương 3: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ NẠP VÀ LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG TRÊN XE ĐIỆN 22 3.1 Nghiên cứu công nghệ nạp 22 3.1.1 Các yếu tố quyết định tốc độ nạp pin xe điện 22 3.1.3 Các chuẩn sạc xe điện .32 3.1.4 Giải pháp hoán đổi accu xe điện 38 3.2 Nghiên cứu công nghệ lưu trữ pin xe điện .39 3.2.1 Tuổi thọ loại pin xe điện 39 3.2.2 Khả lưu trữ lượng pin Lithium-Ion 43 Chương 4: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PIN XE ĐIỆN 45 4.1 TÓM TẮT 45 4.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 45 4.3 TÍNH TỐN .47 4.3.1 Chọn thông số chung ô tô điện 47 4.3.2 Tính tốn thơng số pin Accu .51 4.4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56 4.4.1 Kết 56 4.4.2 Thảo luận 56 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Ơ nhiễm mơi trường từ q trình cơng nghiệp hóa .2 Hình 1.2 Ơ nhiễm khơng khí khí thải từ phương tiện giao thơng Hình Ô nhiễm gây bệnh cho người Hình Accu Acid-chì (6-DZF-12) Hình 2 Pin NiMH 6.5A Hình Pin Lithium B-LFP12-100-LT 12V 100Ah Hình Pin Ni-Cd (AA 700mAh 1.2V) .9 Hình Ảnh hưởng nhiệt độ đến pin Lithium xe điện 11 Hình Chất điện phân trình sạc/xả pin Lithium xe điện .12 Hình Kết nối nối tiếp [6] .14 Hình Mắc nối tiếp pin [7] 14 Hình Kết nối song song [6] 15 Hình 10 Mắc song song pin [8] 15 Hình 11 Mắc nối tiếp - song song pin [8] 16 Hình 12 So sánh lợi sản xuất ô tô điện ô tô truyền thống nước 17 Hình 13 Pin tơ điện thể rắn đời nhằm giải vấn đề pin thể lỏng gặp phải 18 Hình 14 Siêu tụ điện .19 Hình Các yếu tố định tốc độ nạp pin xe điện 22 Hình Ba loại trạm sạc phổ biến được phân loại theo tốc độ sạc 23 Hình 3 Ảnh hưởng nhiệt độ sạc điện đến hiệu suất pin Lithium-ion chuẩn 25°C [15] 26 Hình Các giai đoạn nạp điện Accu Lithium-Ion 27 Hình Biểu đồ ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất pin Accu acid-chì .28 Hình Biểu đồ ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất pin NiMH [20] 28 Hình Thời gian sạc cho ô tô điện dùng accu 60 kWh sạc thường sạc nhanh [29] 32 Hình Các loại cổng sạc xe ô tô điện .33 Hình Sạc Level 33 Hình 10 Sạc Level .34 Hình 11 Sạc Level 35 10