Nghiên cứu tính toán và mô phỏng hệ thống truyền lực trên xe điện

TS Lý Vĩnh Đạt và quý giảng viên Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, nhóm chúng em đã thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Tính toán và mô phỏng hệ thống truyền lực trên xe điện”.

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG

TRUYỀN LỰC TRÊN XE ĐIỆN

GVHD: PGS TS LÝ VĨNH ĐẠT SVTH: VÕ THÀNH PHI

PHẠM HOÀI BẢO

S K L 0 1 2 0 9 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

~~~~~~*~~~~~~

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tp Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2023

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG

HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE ĐIỆN

SVTH: VÕ THÀNH PHI MSSV: 18145417 SVTH: PHẠM HOÀI BẢO MSSV: 18145309 GVHD: PGS TS LÝ VĨNH ĐẠT

LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của Khoa Cơ Khí Động Lực - Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TPHCM, cùng với sự đồng ý của giảng viên hướng dẫn PSG TS Lý Vĩnh Đạt và quý giảng viên Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, nhóm chúng em đã thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Tính toán và mô phỏng hệ thống truyền lực trên xe điện” Đây là một điều kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi những kiến thức mà chúng em đã được học tại trường để áp dụng vào việc thực hiện nghiên cứu của mìnhTrong quá trình thực hiện đồ án này, thầy Lý Vĩnh Đạt đã tận tình hướng dẫn, giúp

đỡ nhóm em trong suốt thời gian học tập và thực hiện đồ án Thầy đã định hướng, giải đáp thắc mắc và hỗ trợ về mặt tài liệu để nhóm có thể hoàn thành kịp tiến độ và nhóm em

đã học hỏi được nhiều kiến thức và trải nghiệm bổ ích, củng cố lại các lý thuyết đã được học

Tuy nhiên trong quá trình thực hiện đồ án này, nhóm vẫn còn một chút thiếu sót, dẫn đến đề tài hoàn thành chưa được tốt và chưa đáp ứng được hoàn toàn đầy đủ yêu cầu đặt ra ban đầu, mong thầy sẽ thông cảm và bỏ qua

Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực tiễn chúng em đã đúc kết được nhiều kiến thức đó là những nấc thang đầu tiên để chúng em bước vào hành trình mới Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 02 năm 2023

Nhóm sinh viên thực hiện

Võ Thành Phi Phạm Hoài Bảo

TÓM TẮT

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc độ gia tăng không ngừng của các loại phương tiện giao thông Việt Nam là một quốc gia với gần 100 triệu người, kinh tế phát triển, đời sống người dân ngày càng được nâng cao do đó nhu cầu sử dụng ô tô ngày càng nhiều, nhằm phục vụ cho việc đi lại, sản xuất, vận chuyển hàng hóa, đủ để các doanh nghiệp ô tô đầu tư sản xuất với quy mô lớn Tuy nhiên, hiện nay dung lượng thị trường trong nước chưa phát triển so với tiềm năng, do thiếu hụt trầm

trọng nguồn nhân lực chất lượng cao Do vậy, Ngành Công nghệ Kĩ thuật ô tô đang được

Chính phủ chọn là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn của Việt Nam để đầu

tư phát triển Vì vậy việc đào tạo các kĩ sư, công nhân ở các trường Đại học, Cao đẳng

am hiểu về ô tô là điều cần thiết trong giai đoạn hiện nay, trong đó việc áp dụng các kiến thực đã học tập vào thực tế, nghiên cứu là vô cùng quan trọng Qua đó để học tập lý thuyết kết hợp với thực tế nên chúng em chọn đề tài: “ Nghiên cứu tính toán và mô phỏng

hệ thống truyền lực trên xe điện ”

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU xi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

1.5 Kết cấu đề tài 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ ĐIỆN 5

2.1 Giới thiệu chung 5

2.1.1 Ô tô điện 5

2.1.2 Lịch sử phát triển của ô tô điện 5

2.1.3 Ưu và nhược điểm của xe ô tô điện 7

2.2 Đặc điểm cấu tạo chung của xe ô tô điện 7

2.2.1 Cấu tạo 7

2.2.2 Chức năng của các bộ phận trên xe điện 8

2.3 Các loại pin dùng cho ô tô điện 9

2.3.1 Giới thiệu chung 9

2.3.2 Pin chì_axit 9

2.3.3 Pin Niken Cadimi 9

2.3.4 Pin Niken Hiđrua kim loại 11

2.3.5 Pin Lithium-ion (Li-ion) 11

2.3.6 Pin Lithium-polymer (Li-poly) 15

2.3.7 Pin Natri_Lưu huỳnh 15

2.3.8 Pin Kẽm_Không khí 15

2.4 Hệ thống quản lý pin trên xe điện 17

2.5 Các loại động cơ điện hiện nay 18

2.5.1 Ưu điểm và yêu cầu của động cơ điện 18

2.5.1.1 Ưu điểm của động cơ điện 18

2.5.1.2 Yêu cầu về động cơ cho ô tô điện 19

2.5.2 Động cơ một chiều (DC motor) 20

2.5.3 Động cơ không đồng bộ 3 pha (IM) 23

2.5.3.1 Giới thiệu chung 23

2.5.3.2 Đặc tính của động cơ không đồng bộ 3 pha 26

2.5.3.3 Điều khiển tốc độ động cơ IM 27

2.5.4 Động cơ từ trở thay đổi (SRM) 28

2.5.4.1 Giới thiệu về động cơ từ trở thay đổi 28

2.5.4.2.Đặc tính của động cơ từ trở 32

2.5.4.3 Ưu và nhược điểm của động cơ SRM 33

2.5.4.4 Điều khiển động cơ từ trở thay đổi 35

2.5.5 Động cơ cực chìm nam châm vĩnh cửu (IPM-SynRM motor) 36

2.5.5.1 Giới thiệu sơ lược về động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu 36

2.5.5.2 Đặc tính của động cơ IPM 38

2.5.5.3 Điều khiển động cơ IPM 40

2.5.6 Một số cách bố trí động cơ điện 42

2.6 Tình hình phát triển xe điện trên thế giới và Việt Nam 43

2.6.1 Tình hình phát triển xe điện trên thế giới 43

2.6.2 Tình hình phát triển xe điện tại Việt Nam 48

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 52

3.1 Tính toán công suất cực đại của động cơ điện 52

3.2 Giới thiệu phần mềm mô phỏng 55

3.2.1 MATLAB 55

3.2.2 SIMULINK 56

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE ĐIỆN 57

4.1 Tính toán động lực học ô tô điện 57

4.1.1 Phương án 1: Hệ thống truyền động dùng hộp số cơ khí 58

4.1.2 Phương án 2: Hệ thống truyền động dùng động cơ điện, truyền lực chính và vi sai 59

4.1.3 Phương án 3: Hệ thống truyền động dùng hai động cơ điện 59

4.1.4 Phương án 4: Hệ thống truyền động chỉ dùng động cơ điện 60

4.2 Tính toán chọn động cơ điện 61

4.2.1 Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng xe 61

4.2.2 Tính toán chọn động cơ điện 63

4.2.3 Chọn động cơ điện cho xe thiết kế 64

4.3 Tính toán hệ thống pin 68

4.4 Mô hình mô phỏng động cơ điện 72

4.4.1 Khối tín hiệu đầu vào 72

4.4.1.1 Khối Drive cycle source 73

4.4.1.2 Khối Longitudinal driver 74

4.4.2.1 Khối Vehicle body 75

4.4.2.2 Khối Tire 76

4.4.3 Khối motor và controller 77

4.4.3.1 Khối DC motor 78

4.4.3.2 Khối H-bridge 78

4.4.3.3 Khối controlled PWM Voltage 79

4.5 Kết quả mô phỏng 80

4.5.1 Tiêu chuẩn FTP75 80

4.5.2 Tiêu chuẩn WLTP Class 2 90

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99

5.1 Kết luận 99

5.2 Kiến nghị 99

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2 1: Một mẫu taxi chạy bằng điện năm 1897 ở New York 5

Hình 2 2: Xe ô tô điện Detroit Electric 6

Hình 2 3: Xe ô tô điện Electrovan Ⅱ 6

Hình 2 4: Cách bố trí trên xe ô tô điện thông thường 8

Hình 2 5: Pin NiMH trên xe Prius 10

Hình 2 6: Pin trên Honda Civic 11

Hình 2 7: Mặt cắt ngang một pin Li-ion dạng trụ 11

Hình 2 8: Mặt cắt ngang một pin Li-ion dạng lăng trụ phẳng 12

Hình 2 9: So sánh các loại pin lithium-ion 12

Hình 2 10: Cấu tạo pin 13

Hình 2 11: Các loại cell pin được sử dụng trên xe điện Tesla 15

Hình 2 12 : Cấu tạo pin Zinc-air 16

Hình 2 13: Công nghệ in-wheel motor 19

Hình 2 14: So sánh đặc tính làm việc của động cơ đốt trong và động cơ điện 20

Hình 2 15: Cấu tạo động cơ DC 21

Hình 2 16: Mô hình làm việc của động cơ DC 21

Hình 2 17: Đặc tính làm việc của động cơ DC 22

Hình 2 18: Sự ảnh hưởng của điện áp và từ thông đối với đồ thị đặc tính của động cơ DC 23

Hình 2 19: Cấu tạo của động cơ IM 24

Hình 2 20: So sánh giữa động cơ đốt trong và động cơ IM trên Tesla model 3 25

Hình 2 21: So sánh hiệu suất giữa động cơ đốt trong và động cơ điện IM 25

Hình 2 22: Mạch điện thay thế của động cơ IM 26

Hình 2 23: Đặc tính cơ của động cơ IM 3 pha 26

Hình 2 24: Điều khiển điện áp đặt vào Stato 27

Hình 2 25: Điều khiển tần số dòng điện 28

Hình 2 26: Điều khiển cả điện áp và tần số với tỷ lệ V/f không đổi 28

Hình 2 28: Mặt cắt ngang của động cơ từ trở 29

Hình 2 29: Một số loại động cơ từ trở phổ biến 29

Hình 2 30: Cấu trúc của SRM với ba vị trí khác nhau 30

Hình 2 31: Trình tự đóng ngắt để tạo ra chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ 31

Hình 2 32: Mạch tương đương của động cơ từ trở 31

Hình 2 33: Đặc tính của động cơ SRM 32

Hình 2 34: Các mạch chuyển đổi khác nhau cho động cơ SRM 35

Hình 2 35: Cấu tạo động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu cực chìm 37

Hình 2 36: Mặt cắt rôto ở động cơ SPMSM và IPMSyM 37

Hình 2 37: Sơ đồ hoạt động của động cơ SPM 38

Hình 2 38: Đồ thị véc-tơ của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu 38

Hình 2 39: Đặc tính góc-mômen động cơ 39

Hình 2 40: Các vùng làm việc của động cơ IPM 40

Hình 2 41: Sơ đồ phương pháp DTC 41

Hình 2 42: Sơ đồ khối phương pháp điều khiển FOC 41

Hình 2 43: Các cách bố trí động cơ trên xe điện 42

Hình 2 44: Bố trí một động cơ điện ở cầu sau trên Tesla Model S 43

Hình 2 45: Bố trí hai động cơ điện trong thực tế 43

Hình 2 46: Tesla Model S 44

Hình 2 47: Tesla Semi Truck 44

Hình 2 48: KIA Soul EV 2022 45

Hình 2 49: Mẫu xe ID Buggy của hãng Volkswagen giới thiệu tại triển lãm ô tô quốc tế Geneva, Thụy Sĩ (3/2019) 46

Hình 2 50: Một trạm sạc cho ô tô điện tại Paris, Pháp 46

Hình 2 51: BYD Han EV 47

Hình 2 52: Mẫu ô tô điện Mini EV của hãng SAIC-GM-Wuling 47

Hình 2 53: Dự báo sự phát triển của ô tô điện toàn cầu đến năm 2030 48

Hình 2 54: Trạm sạc cho ô tô điện DC30kW ngoài trời của Vinfast tại Hà Nội 49

Hình 2 56: Mẫu ô tô điện thông minh đầu tiên ở Việt Nam của Vinfast (VF e34) 50

Hình 2 57: Mẫu SUV cao cấp chạy bằng điện của Vinfast 50

Hình 2 58: Mẫu xe bus điện do Vinfast sản xuất 51

Hình 3 1: Sơ đồ các lực tác dụng khi xe lên dốc 52

Hình 3 2: Phần mềm MATLAB 55

Hình 3 3: Giao diện của phần mềm MATLAB/SIMULINK 56

Hình 4 1: Phương án truyền động dùng hộp số cơ khí 58

Hình 4 2: Phương án truyền động dùng động cơ điện, truyền lực chính và vi sai 59

Hình 4 3: Phương án truyền động dùng hai động cơ điện 60

Hình 4 4: Phương án truyền động chỉ dùng động cơ điện 6060

Hình 4 5: Phương án thiết kế 62

Hình 4 6: Sơ đồ các lực tác dụng khi xe lên dốc 63

Hình 4 7: Hình dạng động cơ BLDC HPM20KL 66

Hình 4 8: Mô hình mô phỏng động lực học động cơ điện trên MATLAB- SIMULINK 73 Hình 4 9: Mô hình khối tín hiệu đầu vào 73

Hình 4 10: Khối dive cycle source 73

Hình 4 11: Thông số hiệu chỉnh của khối drive cycle source 74

Hình 4 12: Khối longitudinal driver 74

Hình 4 13: Giá trị hiệu chỉnh thông số Ki, Kp 74

Hình 4 14: Mô hình khối vehicle subsystem 75

Hình 4 15: Khối vehicle body 75

Hình 4 16: Giá trị hiệu chỉnh xe tham khảo của khối vehicle body 76

Hình 4 17: Khối tire 76

Hình 4 18: Giá trị hiệu chỉnh xe tham khảo trong khối tire 78

Hình 4 19: Mô hình khối motor và controller 78

Hình 4 20: Khối DC motor 78

Hình 4 21: Giá trị hiệu chỉnh xe tham khảo trong khối DC motor 78

Hình 4 22: Khối H-bridge 78

Hình 4 24: Khối controlled PWM 79

Hình 4 25: Giá trị hiệu chỉnh xe tham khảo trong khối PWM 80

Hình 4 26: Chu trình FTP75 80

Hình 4 27: Đồ thị tín hiệu tăng tốc - giảm tốc xe tham khảo trong chu trình FTP75 82

Hình 4 28: Đồ thị vận tốc xe tham khảo trong chu trình FTP75 84

Hình 4 29: Đồ thị tốc độ và mô men động cơ trong chu trình FTP75 86

Hình 4 30: Đồ thị công suất của động cơ trong chu trình FTP75 87

Hình 4 31: Đồ thị cường độ dòng điện - điện áp động cơ trong chu trình FTP75 89

Hình 4 32: Đồ thị vận tốc theo thời gian 90

Hình 4 33: Đồ thị tín hiệu tăng tốc- giảm tốc xe tham khảo trong chu trình WLTP 91

Hình 4 34: Đồ thị vận tốc xe tham khảo trong chu trình WLTP 93

Hình 4 35: Đồ thị tốc độ - mô men động cơ xe tham khảo trong chu trình WLTP 95

Hình 4 36: Đồ thị công suất động cơ xe tham khảo trong chu trình WLTP 96

Hình 4 37: Đồ thị cường độ dòng điện - điện áp động cơ xe tham khảo trong chu trình WLTP 97

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2 1: So sánh các loại pin li-ion dùng trên xe điện của Tesla 14

Bảng 2 2: So sánh đặc tính của các loại pin dùng trên xe ô tô điện 16

Bảng 2 3: So sánh động cơ từ trở và động cơ không đồng bộ 34

Bảng 3 1: Hệ số cản lăn ở các loại đường khác nhau 53

Bảng 3 2: Hệ số cản khí động ở các loại xe 54

Bảng 4 1: Thông số kỹ thuật của xe tham khảo Toyota Vios 2013 57

Bảng 4 2: Thông số kỹ thuật của xe sau khi chuyển đổi 57

Bảng 4 3: Bảng thông số kỹ thuật động cơ 67

Bảng 4 4: Bảng thông số kỹ thuật pin Li-ion cell INR21700-48X 68

Bảng 4 5: Bảng so sánh thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios và xe sau khi chuyển đổi 70

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

- AC: Alternator Current – Dòng điện xoay chiều

- BEV: Battery Electric Vehicles – Xe điện chạy pin

- BLDC: Brushless DC Motor – Động cơ một chiều không chổi than

- DC: Direct Current – Dòng điện một chiều

- EV: Electric Vehicles – Xe chạy hoàn toàn bằng năng lượng điện

- f: Tần số (Hz)

- HEV: Hybrid Electric Ehicles – Xe lai

- ĐCĐT: Internal Combustion Engine Vehicles – Xe động cơ đốt trong

- IM: Induction Motor – Động cơ không đồng bộ ba pha

- IPM: Interior Permanent Magnet

- Li-ion: pin Lithium-ion

- LMO: LiMn2O4, Li2MnO3 – Lithium Mangan Oxit

- NiCd: Nicken – Cadmium

- Ni-MH: Nickel Metal Hydride

- Ni-Zn: Nickel-Zinc

- NMC: LiNiMnCoO2 - Lithium Niken Mangan Coban Oxit

- PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicles – Xe hybrid cắm điện

- PM: Permanent Magnet – Nam chân vĩnh cửu

- PWM: Pulse Width Modulation – Điều chế độ rộng xung

- PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor – Động cơ đồng bộ nam

châm vĩnh cửu

- SPM: Surface mounted Permanent Magnet

- SRM: Switched Reluctance Motor - Động cơ từ trở thay đổi

- SynRM: Synchronous Reluctance Motor - Động cơ từ trở đồng bộ

- FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle – Xe chạy bằng pin nhiên liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Lý do chọn đề tài

Nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí gas được hình thành sau khi động

vật, thực vật chết được chôn và vùi lấp dưới các lớp đất đá, tiếp xúc với nhiệt độ và áp

suất cực cao Những nhiên liệu hóa thạch đó chứa rất nhiều năng lượng hóa học, chúng ta

có thể khai thác và đốt chúng để tạo ra năng lượng cho các hoạt động và nhu cầu của con

người như di chuyển, vận chuyển hàng hóa, sản suất, Việc đốt nhiên liệu hóa thạch giải

phóng vào bầu khí quyển của Trái Đất 21,3 tỉ tấn cacbon đioxit (CO2) mỗi năm, gây

nóng lên toàn cầu, ô nhiễm môi trường Nhiên liệu hóa thạch với ưu điểm là hiệu quả

cao, giá cả cạnh tranh và dễ khai thác nên con người ngày càng lệ thuộc vào nó Việc

khai thác chúng cũng đã có từ lâu và ngày càng tăng, đặc biệt là các nước phát triển

Chính vì vậy, việc cạn kiệt các nguồn năng lượng đó là không thể tránh khỏi, vốn dĩ do

khai thác luôn nhanh hơn nhiều so với tốc độ hồi phục, vốn dĩ phải mất hàng trăm triệu

năm Việc hạn chế giảm thiểu các chất độc hại nguy hiểm đó hiện nay là nhiệm vụ cấp

thiết của tất cả các nước trên thế giới, việc đề ra các tiêu chuẩn khí thải cũng chưa thực sự

đạt được giá trị như mong đợi

Ở các nước phát triển, cuộc chạy đua để tìm ra những nguồn nhiên liệu mới thân

thiện với môi trường đang là xu hướng hàng đầu trong việc sản xuất của các hãng ô tô

hiện nay, những chiếc xe sử dụng nhiên liệu sạch được ra đời Ta có thể kể đến như xe

chạy bằng nhiên liệu sinh học từ thực vật (bio diesel, ethanol, ), xe chạy bằng khí thiên

nhiên, xe chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG), pin nhiên liệu, Năng lượng điện được

xem là ứng cử viên sáng giá để thay thế các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang gây nhiều

tác động với môi trường như hiện nay, hầu như không phát thải lượng khí nhà kính ra

môi trường, vượt trội về nhiều mặt khi đặt cạnh với các loại phương tiện vận chuyển sử

dụng nhiên liệu xăng, dầu, khí đốt gây ra Ô tô điện dần bắt đầu được các hãng xe lớn

trên thế giới như Tesla, Kia, BMW, tập trung nghiên cứu và phát triển, với nỗ lực đưa

nó trở thành phương tiện thay thế hoàn toàn xe chạy xăng, dầu truyền thống trong tương

lai, cùng nhiều tính năng thông minh, hiện đại và an toàn cho con người

Chính vì lẽ đó mà thời gian gần đây, chúng ta bắt đầu được làm quen nhiều hơn đến

các khái niệm như: xe chạy điện EV, xe sinh thái, xe lai HEV Trên tình hình thực tế, có

thể khẳng định ô tô điện chính là chìa khóa mà bắt buộc bất cứ hãng nào cũng phải sở

hữu để bắt kịp với xu hướng toàn cầu cũng như việc chinh phục thị trường xe năng lượng

sạch Tesla là hãng nổi tiếng nhất trong lĩnh vực xe điện, trong năm 2020, Tesla đã bán ra

thị trường 499.500 ô tô điện, điều nãy giúp hãng này vượt qua Toyota để trở thành hãng

xe giá trị nhất thế giới

Doanh số bán hàng năm 2021 cao nhất ở Trung Quốc với 3,3 triệu chiếc (gấp ba lần

doanh số năm 2020), tiếp theo là châu Âu với 2,3 triệu chiếc được bán ra vào năm 2021

(tăng từ 1,4 triệu chiếc vào năm 2020) Tại Hoa Kỳ, doanh số bán ô tô điện đã tăng gấp

đôi thị phần lên 4,5% vào năm 2021, đạt 630.000 chiếc được bán ra Trên khắp các thị

trường mới nổi, doanh số bán ô tô điện tăng hơn gấp đôi, nhưng doanh số vẫn ở mức

thấp Trong nửa đầu năm 2022, doanh số bán hàng còn tăng hơn nữa, ước tính rằng thị

phần doanh số bán xe điện toàn cầu sẽ vào khoảng 13%

Trong tương lai, một số nước ở châu Âu sẽ ban hành lệnh cấm tất cả xe chạy bằng

nguyên liệu hóa thạch Đức là quốc gia đầu tiên thực hiện lệnh cấm, cuộc họp của Hội

đồng liên bang Đức vào tháng 10/2016, đã thông qua Nghị quyết yêu cầu cấm hoàn toàn

động cơ đốt trong vào năm 2030 Na Uy đặt mục tiêu vào năm 2025 chỉ bán ra những

chiếc ô tô chạy điện và đến năm 2030, xe tải hạng nặng, 75% xe buýt và 50% xe tải phải

là xe không phát ra thải khí ô nhiễm (zero emission) Pháp và Anh cũng sẽ cấm hoàn toàn

xe chạy bằng xăng và diesel vào năm 2040

Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, đất nước đang trong quá trình công

nghiệp hóa, hiện đại hóa, hội nhập kinh tế với các nước phát triển trong khu vực và trên

thế giới Ngành Ô tô đang được Chính phủ chọn là ngành mũi nhọn cho sự phát triển đó,

phải thay đổi để phù hợp với sự tiến bộ hiện đại của thế giới, hưởng ứng việc cắt giảm

khí thải nhà kính Do đó ô tô điện là sẽ là lĩnh vực cần được quan tâm, nghiên cứu Điều

này có ý nghĩa vô cùng thiết thực Chính vì lẽ đó nhóm em chọn đề tài: “Tính toán và mô

phỏng hệ thống truyền lực trên xe điện” Đề tài này sẽ giúp chúng em hiểu rõ hơn về kết

cấu, các thành phần của hệ thống truyền lực trên xe điện, về đặc tính và ưu điểm của

động cơ điện so với động cơ đốt trong, để có thể ứng dụng những kiến thức về ô tô điện

vào tương lai

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Tìm hiểu sự ra đời và xây dựng kiến thức về xe điện như: hệ thống pin và động

cơ điện cũng như tình hình nghiên cứu, phát triển, ứng dụng các công nghệ trên

xe điện hiện nay

- Nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo của một số động cơ điện và pin được sử dụng trên ô tô

điện hiện nay

- Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống truyền lực trên ô tô điện

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Các loại xe ô tô điện được sử dụng phổ biến trên thế giới hiện nay

Phạm vi nghiên cứu:

- Đồ án tập trung nghiên cứu một số loại pin và động cơ điện được sử dụng phổ

biến trên xe điện hiện nay

- Tính toán hệ thống pin và công suất của động cơ điện

- Mô phỏng hệ thống truyền lực trên xe điện bằng phần mềm Matlab

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm đã sử dụng một số phương pháp nghiên

cứu:

- Pương pháp phân tích, tổng hợp

- Phương pháp tra cứu và tìm kiếm tài liệu

- Phương pháp biên dich tài liệu

- Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng

- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu

Chương 2: Tổng quan về ô tô điện

- Khái quát về xe điện

- Đặc điểm cấu tạo của xe ô tô điện

- Các loại động cơ điện hiện nay

- Cách bố trí động cơ điện

- Tổng quan về pin trên ô tô điện

- Một số mẫu xe ô tô điện hiên nay

Chương 3: Cơ sở lý thuyết tính toán động cơ điện

- Lý thuyết về tính toán các lực tác dụng lên xe

- Giới thiệu phần mềm mô phỏng Matlab

Chương 4: Ứng dụng phần mềm Matlab mô phỏng hệ thống truyền lực trên xe điện

- Tính toán công suất của động cơ điện

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ ĐIỆN

2.1 Giới thiệu chung

2.1.1 Ô tô điện

Ô tô điện là loại ô tô sử dụng năng lượng được cung cấp từ một hoặc nhiều động cơ

điện, thay vì động cơ đốt trong truyền thống Động cơ điện được cung cấp năng lượng từ

pin, có thể sạc nhiều lần Do ô tô điện không sử dụng năng lượng hóa thạch như xăng,

dầu nên hầu như không có khí thải và không gây ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí

2.1.2 Lịch sử phát triển của ô tô điện

Ô tô điện đã có lịch sử từ lâu đời Vào khoảng những năm 1832 và 1839, một người

Scotland tên là Robert Anderson đã phát minh ra loại xe điện chuyên chở đầu tiên, với

loại pin không thể sạc lại, đi được quãng đường khoảng 1,5 dặm với tốc độ 4 dặm/h Năm

1842, hai nhà phát minh người Mỹ là Thomas Davenport và Scotsmen Robert Davidson

trở thành những người đầu tiên đưa pin vào sử dụng cho ô tô điện Đến những năm 1865,

Camille Faure đã thành công trong việc nâng cao khả năng lưu trữ điện trong pin, giúp

cho xe điện có thể di chuyển một quãng đường dài hơn

Hình 2 1: Một mẫu taxi chạy bằng điện năm 1897 ở New York

Pháp và Anh là hai quốc gia đầu tiên đưa ô tô điện vào phát triển trong hệ thống

giao thông vào cuối thế kỷ 18 Ở Mỹ, năm 1890, một nhà hóa học là William Morrison

đã nộp bằng sáng chế về ô tô điện do ông phát minh, có công suất 5 HP, tốc độ tối đa 20

dặm/h và có thể sạc mỗi 50 dặm Chiếc ô tô điện đầu tiên được thương mại hóa là

Electroboat của Philadelphians Pedro Salom và Henry G Morris phát minh vào năm

1894 Chiếc Electrobat này sử dụng hai động cơ công suất 1,5 mã lực và cho phép di

chuyển với vận tốc tối đa 32km/h, đi được 40km Đến năm 1897, ô tô điện đầu tiên được

bán tại thị trường Mỹ Và từ đó, ô tô điện trở nên phổ biến khắp thế giới

Detroit Electric là một chiếc ô tô điện được sản suất Anderson Electric Car

Company ở Detroit, Michigan vào năm 1923 Xe đạt tốc độ 25 dặm/h và đi được 80 dặm

Hình 2 2: Xe ô tô điện Detroit Electric

Năm 1966, Hãng General Motors (GM) cho ra mắt mẫu xe Electrovan Xe sử dụng

ắc quy bạc-kẽm (silver-zinc) 532V với động cơ điện không đồng bộ 3 pha công suất 115

hp Xe đạt tốc độ 36 km/h đi được từ 40 đến 80 dặm

Hình 2 3: Xe ô tô điện Electrovan Ⅱ

2.1.3 Ưu và nhược điểm của xe ô tô điện

Ưu điểm của xe điện

- Cấu trúc xe đơn giản, dễ dàng lắp ráp nên giảm được chi phí sửa chữa, bảo dưỡng

các hệ thống liên quan đến động cơ của xe

- Thân thiện với môi trường, giảm ô nhiễm khí thải Điện có thể tạo ra từ các nguồn

là các nguồn năng lượng tái tạo

- Khả năng cháy nổ thấp

- Chế độ vận hành êm ái, motor điện tạo ra mômen lớn nên khả năng tăng tốc của

xe sẽ vượt trội hơn so với xe sử động cơ đốt trong

Nhược điểm của xe điện

- Hệ thống cơ sở hạ tầng, đường xá còn chưa phát triển, không đáp ứng đủ số

lượngcác trạm sạc cho xe điện

- Phạm vi hoạt động còn hạn chế, xe cần thời gian để nạp lại đầy điện

- Giá thành sản suất pin và tái chế pin cho xe điện còn đắt đỏ, từ 1500USD/xe (ắc

quy chì axit) cho đến 20000USD/xe (ắc quy Lithium-ion) Chi phí trung bình thay

thế pin cho mẫu Tesla Model 3 là 180USD/kWh dung lượng của pin

- Nguy hiểm khi sửa chữa do pin có điện áp rất lớn, nếu xảy ra sự cố sẽ gây nguy

hiểm đến tính mạng của người sửa chữa hoặc người tiêu dùng

2.2 Đặc điểm cấu tạo chung của xe ô tô điện

2.2.1 Cấu tạo

Với cùng kích thước, xe điện luôn có nhiều không gian hơn so với xe sử dụng động

cơ đốt trong truyền thống Là bởi vì xe điện có ít bộ phận cấu thành hơn

Một ô tô điện cơ bản gồm ba hệ thống chủ yếu: hệ thống tạo động lực, hệ

thống năng lượng và hệ thống phụ khác

+ Hệ thống tạo động lực bao gồm: hệ thống điều khiển xe, bộ chuyển đổi điện, các

động cơ điện, truyền động cơ khí và các bánh xe chủ động

+ Hệ thống năng lượng bao gồm: pin, bộ phận quản lý pin, và bộ phận tiếp năng

lượng điện

+ Hệ thống phụ khác bao gồm: hệ thống an toàn, tiện nghi khác, trợ lực lái, điều hòa,

hệ thống phanh

Khi người lái đạp ga hoặc đạp chân phanh, tín hiệu từ hệ thống điều khiển xe được

truyền đến bộ chuyển đổi năng lượng điện, sau đó bộ chuyển đổi năng lượng điện sẽ điều

chỉnh dòng điện giữa động cơ điện và hệ thống pin

Hình 2 4: Cách bố trí trên xe ô tô điện thông thường

Giống như xe chạy xăng hay diesel, xe điện sẽ có cách bố trí, thiết kế là giống hoàn

toàn, chỉ khác nhau ở chỗ hệ thống truyền lực sử dụng động cơ điện, dùng pin hay vì

nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu Còn các cụm và hệ thống khác hoàn toàn giống một

chiếc ô tô thông thường Hai thành phần quan trọng nhất của xe điện (EV) là động cơ

(motor) điện và hệ thống pin Xe điện có thể có một hoặc nhiều động cơ (motor) điện, tùy

vào cách thiết kế và vị trí đặt động cơ điện

2.2.2 Chức năng của các bộ phận trên xe điện

Các bộ phận của ô tô điện và chức năng:

- Acquy phụ: Giúp cung cấp điện cho các thiết bị điện tử trong xe như hệ thống đèn, hệ

thống điện, hệ thống điều khiển,

- Cổng sạc: Đây là nơi tiếp nhận nguồn điện từ bên ngoài để sạc cho pin trong xe điện

Tùy vào mỗi dòng xe sẽ có các trạm sạc khác nhau, trung bình thời gian mỗi lần sạc

cho xe điện khoảng 30 phút – 10 giờ tùy dung lượng của pin

- Bộ chuyển đổi DC/DC: Các thiết bị trên xe và ắc quy phụ sử dụng nguồn điện một

chiều có điện áp thấp hơn nên cần có bộ chuyển đổi điện từ nguồn DC áp cao từ pin

- Bộ chuyển đổi DC/AC: Thiết bị này chuyển đổi điện áp DC từ pin thành điện áp

xoay chiều AC cung cấp cho motor điện

- Motor điện: Đây là thiết bị giúp chuyển năng lượng điện thành cơ năng để truyền đến

bánh xe giúp xe di chuyển Ngoài ra, nó còn chuyển đổi ngược lại từ cơ năng thành

điện năng khi xe kết hợp với phanh tái tạo

- Battery (pin): Đây là thiết bị để lưu trữ năng lượng điện cho chiếc xe, pin có khả

năng tích điện cao, sau khi được sạc sẽ được lưu trữ để sử dụng cho quá trình vận

hành của xe

2.3 Các loại pin dùng cho ô tô điện

- Các loại pin dùng cho xe điện bao gồm:

- Pin chì_axit - Lead-acid (Pb-acid)

- Pin Niken Cadimi - Nickel-cadmium (NiCd)

- Pin Niken Hiđrua kim loại - Nickel-metal-hydride (NiMH)

- Pin Lithium-ion (Li-ion)

- Pin Lithium-polymer (Li-poly)

- Pin Natri_Lưu huỳnh - Sodium Sulfur (NaS)

- Pin Kẽm_Không khí - Zinc-air (Zn-Air)

2.3.1 Giới thiệu chung

Ắc quy hay pin sạc là một thiết bị cung cấp điện và có thể tích trữ năng lượng, năng

lượng đó được tích trữ dưới dạng năng lượng hóa học Ắc quy cung cấp điện phục cho

các thiết bị điện tử trong đời sống con người và ứng dụng rộng rãi cho ngành công

nghiệp Điện áp của ắc quy phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo nên hai bản cực và chất điện

phân

Để tăng năng lượng lưu trữ của ắc quy, ta tăng số lượng các cặp bản cực dương và

âm ở mỗi cell riêng lẻ

Muốn tăng điện áp do ắc quy sinh ra, ta ghép nhiều ắc quy đơn lại với nhau

2.3.2 Pin Chì axit

Với các ưu điểm như có thể sạc lại, giá thành cho mỗi kWh năng lượng rẻ hơn so

với các loại pin khác Tuy nhiên pin chì axit lại có nhược điểm là gây ô nhiễm môi

trường, khó tái chế, mật độ năng lượng thấp nên không thể dùng cho xe điện với quãng

đường di chuyển lớn Hiện nay, pin chì axit vẫn được sử dụng cho các xe với quãng

đường di chuyển ngắn hơn và trên các xe điện lai (HEV)

2.3.3 Pin Niken Cadimi

Là loại pin mà năng lượng điện được sinh ra từ các phản ứng hóa học giữa kim

loại với oxy trong môi trường kiềm Cấu tạo gồm hai bản cực, cực dương (+) được

làm bằng Niken hydroxit-Ni(OH)2 và cực âm (-) được làm bằng Catmi hydroxit -

Cd(OH)2, giữa các bản cực là dung dịch kali hidroxit-KOH

Pin NiCd có chi phí sản suất gấp 3 lần với với pin chì axit nhưng có tuổi thọ cao

hơn, phạm vi hoạt động ở dải nhiệt độ rộng từ -40°C đến 80°C, hệ thống pin ổn định, tuy

nhiên pin có nhược điểm là cadmium lại độc hại, gây ô nhiễm môi trường Pin NiCd đã

được sử dụng trên một số dòng xe như Peugeot 106, Citroen AX, Renault Clio và Ford

Think

2.3.4 Pin Niken Hiđrua kim loại

Pin NiMH xuất hiện những năm gần đây với đặc tính tương tự như pin NiCd nhưng

cho công suất cao hơn, thâm nhập với tốc độ rất nhanh vào việc ứng dụng trên xe điện

(EV) và xe điện lai (HEV) Pin NiMH có tuổi thọ cao hơn so với pin chì axit, an toàn hơn

và có thể tái chế được Tuy nhiên giá thành pin NiMH còn đắt, với nhược điểm là không

thể làm việc ở nhiệt độ quá cao, khả năng tự xả cũng lớn và hiệu suất chuyển hóa năng

lượng thấp

Ford Escape Hybrid, Honda Insight, Civic Hybrid và Toyota Prius đều sử dụng

những pin hydrua kim loại kiềm (NiMH), công nghệ pin giống như trong điện thoại di

động và máy tính xách tay Hệ thống hybrid của Prius THS-Ⅰ (2001-2003) là sự kết hợp

của 38 mô đun chứa 228 pin điện riêng biệt với tổng công suất lên tới 273,6 V; trên Prius

THS-Ⅱ, Ⅲ (2004-về sau) dùng 28 mô dun với tổng công suất 201,6 V

Hình 2 5: Pin NiMH trên xe Prius

Hình 2 6: Pin trên Honda Civic

2.3.5 Pin Lithium-ion (Li-ion)

Ô tô điện cần sử dụng các loại pin có khả năng tích điện rất lớn, phần lớn loại pin sử

dụng cho ô tô điện thường là pin lithium-ion Pin lithium-ion có khả năng lưu trữ năng

lượng khoảng 140 Wh/kg và có thể lên tới 280 Wh/kg

Điện cực dương với chất liệu là các oxit kim loại của lithium như lithium cobalt

oxide (LiCoO2), Lithium manganese oxide (LiMn2O4), Còn điện cực âm phủ lên

Graphite (cacbon), Lithium titanate,

Phân loại pin Li-ion theo hình dáng:

+ Pin Li-ion dạng trụ

+ Pin Li-ion dạng lăng trụ

Hình 2 4: Cấu tạo một pin Li-ion dạng trụ

Hình 2 5: Cấu tạo một pin Li-ion dạng lăng trụ phẳng

Phân loại pin lithium-ion theo chất làm điện cực âm:

- Lithium Cobalt Oxide (LCO)

- Lithium Mangan Oxide (LMO)

- Lithium Iron Phosphate (LFP)

- Lithium Nickel Mangan Cobalt Oxide (NMC)

- Lithium Nickel Cobalt Aluminium Oxit (NCA)

- Pin lithium titanate (LTO)

Hình 2 6: So sánh các loại pin lithium-ion

Ở cực dương của pin xảy ra phản ứng: 𝐿𝑖𝐶6 → 𝐶6+ 𝐿𝑖++ 𝑒−

Ở cực âm của pin xảy ra phản ứng: 𝐶𝑜𝑂2+ 𝐿𝑖++ 𝑒− → 𝐿𝑖𝐶𝑜𝑂2

Phương trình hóa học tổng quát của pin ở trạng thái xả:

𝐿𝑖𝐶6+ 𝐶𝑜𝑂2 → 𝐶6 + 𝐿𝑖𝐶𝑜𝑂2

Hình 2 10: Cấu tạo pin

Các mô-đun pin gồm nhiều viên pin được lắp lại với nhau, sau đó mô-đun này lại

được kết nối và lắp đặt vào xe Tùy thuộc vào kiểu xe, một số lượng mô-đun nhiều hay ít

được lắp đặt để đảm bảo cung cấp đủ năng lượng cho động cơ xe

Đối với hãng xe Tesla, các loại pin lithium-ion được dùng gồm 18650-type, 2170-type,

4680-type

Bảng 2 1: So sánh các loại pin li-ion dùng trên xe điện của Tesla

Thông số 18650-type 2170-type 4680-type

Dòng xe sử dụng Model S, model X Model 3, Model Y Model Y long

Muốn xe điện di chuyển được quãng đường càng xa thì pin hoặc ắc quy phải có

dung lượng càng lớn, do vậy cần phải tăng kích thước của pin, ắc quy Tuy nhiên việc

tăng kích thước phải trong một giới hạn nhất định do thiết kế và kiểu dáng của xe Nếu ắc

quy hoặc pin quá to và nặng dẫn đến thiết kế xe càng cồng kềnh, tăng khối lượng xe và

giảm tốc độ di chuyển của xe Nhờ những ưu điểm như hiệu suất cao, mật độ năng lượng

lớn, Li-ion là loại pin rất phù hợp cho xe điện (EV) và xe điện lai (HEV) hiện nay

Hình 2 7: Các loại cell pin được sử dụng trên xe điện Tesla

2.3.6 Pin Lithium-polymer (Li-poly)

Là loại pin sử dụng dựa trên sự trao đổi lithium ion giữa các cực âm và dương làm

bằng Lithium Cacbon và có thể sạc đi sạc lại nhiều lần Tuy nhiên pin Polymer không sử

dụng chất điện phân dạng lỏng mà thay vào đó nó sử dụng chất điện phân dạng rắn là

oxide polyethylene (PEO) thay vì dạng lỏng Điện cực dương (+) của ắc quy làm từ

Vanadi oxit (V3O13) Pin Lithium-polymer nhẹ hơn và có mật độ năng lượng thấp hơn so

với Li-ion

2.3.7 Pin Natri_Lưu huỳnh

Là loại pin với điện cực âm (-) làm từ muối natri, điện cực âm (+) làm từ lưu huỳnh

nóng chảy Hai điện cực được ngăn cách bằng gốm natri alumina với vai trò là chất điện

phân Pin hoạt động ở nhiệt độ từ 300-350°C Sodium (Na) là nguyên tố có sẵn trong tự

nhiên nên giá thành rẻ, dễ sản suất và đặc biệt là không độc hại Pin có tuổi thọ dài, hiệu

suất sạc/xả cao, sản sinh ra năng lượng cao gấp 5 lần so với pin chì axit nhưng lại loại pin

ít dùng trên xe điện do quá trình phản ứng sinh nhiệt cao có thể dễ gây cháy nổ

2.3.8 Pin Kẽm_Không khí

Là loại pin với cực dương là khí oxy được lấy từ không khí bên ngoài, điện cực âm

(-) là kim loại kẽm (Zn), ở giữa hai bản cực là dung dịch điện phân kiềm KOH hoặc

NaOH

Hình 2 12: Cấu tạo pin Zinc-air

Phương trình tổng quát của pin: 2𝑍𝑛 + 𝑂2 → 2𝑍𝑛𝑂

Pin Zinc-air có nhiều tiềm năng cho việc ứng dụng trên ô tô điện vì mật độ năng lượng

trên lý thuyết rất lớn, có thể lên tới 1086Wh/kg, chi phí sản suất thấp và độ an toàn

Bảng 2 2: So sánh đặc tính của các loại pin dùng trên ô tô điện

thể tích (Wh/L)

Mật độ công suất (W/kg)

Điện áp mỗi cell pin (V)

Chu kỳ sống

Hiệu suất (%)

2.4 Hệ thống quản lý pin trên xe điện

BMS là viết tắt của từ Battery Managenment System BMS là một hệ thống sử dụng

các mạch điều khiển để quản lý năng lượng trên pin một mặt cho phép pin nạp, xả một

cách an toàn mặt khác giúp bảo vệ pin một cách toàn diện, tránh quá nhiệt, quá dòng,

overcharging hoặc over discharge, ngoài ra trên các mạch BMS hiện nay còn giúp nạp

pin nhanh hơn (Quickcharge)

Thông số các cell pin do nhà sản suất đưa ra sẽ có sự sai lệch nhất định Trong quá

trình hệ thống pin hoạt động, các cell pin có thể có nhiệt độ khác nhau gây ảnh hưởng

đến tính chất và tuổi thọ của cell pin đó Điện áp các cell pin cũng khác nhau

Trong quá trình sạc, cell nào có điện áp cao hơn sẽ đầy nhanh hơn một số cell còn

lại Nếu vẫn tiếp tục sạc, cell đó sẽ bị sạc quá mức, nhiệt độ và áp suất tăng cao (như đã

phân tích ở trên) làm giảm tuổi thọ của cả pin thậm chí phá hỏng cell đó Còn các cell với

điện áp thấp hơn sẽ nhanh bị cạn hơn trong quá trình xả của hệ thống Nếu vẫn tiếp tục

xả sâu, cell đó sẽ bị xả quá mức cũng sẽ làm giảm tuổi thọ pin Nếu một cell pin bị hỏng,

ta bắt buộc phải thay thế toàn bộ hệ thống pin

Càng có nhiều cell mắc nối tiếp thì khả năg hệ thống pin mất cân bằng càng lớn so

với một cell pin riêng lẻ

Người ta đã tìm ra nhiều cách để khắc phục hiện tượng này Đầu tiên ghép nối tiếp

các cell pin có tính chất giống nhau Sau đó các cell lại được mắc song song nối tiếp

nhau Chính vì vậy, dòng điện chạy giữa các cell sẽ giúp chúng cân bằng với nhau Tuy

nhiên ta cần phải kiểm soát được nhiệt độ của hệ thống pin

Đối với hệ thống quản lý pin trên xe điện (Battery Management System – BMS), thì

người ta cần quản lý được dung lượng của các cell pin Nếu phát hiện có sự mất cân

bằng, hệ thống BMS thực hiện các biện pháp nhằm đưa các cell về trạng thái cân bằng

với nhau Có hai cách để thực hiện việc này là cân bằng chủ động và cân bằng thụ động

Phương pháp chủ động

Cân bằng chủ động chuyển năng lượng từ các cell có dung lượng cao sang các cell

có dung lượng thấp hơn Phương pháp này có ưu điểm là hệ thống được cân bằng điện áp

và không có tổn thất khi năng lượng được trao đổi giữa các cell Tuy nhiên, việc thiết kế

các nguồn sạc độc lập cho từng cell là khó khả thi Cân bằng điện áp được thực hiện lần

lượt trên một hoặc một nhóm cell Do đó, cần một khoảng thời gian đáng kể để sạc đầy

bộ pin

Phương pháp bị động

Phương pháp cân bằng thụ động đơn giản hơn so với cân bằng chủ động, nhưng gây

ra tổn thất điện trở Bộ sạc sẽ ngừng sạc khi một cell cụ thể đã đầy Toàn bộ cell sau đó

được xả qua một điện trở cho đến khi nó bằng với cell thấp nhất Sau đó, bộ sạc được cấp

nguồn lại và chu kỳ lặp lại cho đến khi tất cả các cell được sạc đầy Vì vậy, trong quá

trình sạc, ngoài việc tuân thủ đúng quy trình sạc, bộ sạc còn phối hợp chặt chẽ với hệ

thống BMS để sạc cho các cell và thực hiện cân bằng cell nhằm tránh tình trạng mất cân

bằng giữa các pin và kéo dài tuổi thọ cho pin là công nghệ nên được thực hiện

2.5 Các loại động cơ điện hiện nay

2.5.1 Ưu điểm và yêu cầu của động cơ điện

2.5.1.1 Ưu điểm của động cơ điện

Năm 1860, động cơ đốt trong đầu tiên trên thế giới ra đời, trải qua hơn 200 năm

nghiên cứu và phát triển nó ngày càng chiếm tỷ trọng lớn trong tổng năng lượng được sử

dụng trên toàn thế giới, là “trái tim” của hầu hết các phương tiện giao thông, tuy đã có

nhiều cải tiến về mặt kỹ thuật, nhưng động cơ đốt trong vẫn còn những nhược điểm

Về mặt cấu tạo rất phức tạp, cần phải có các hệ thống để đảm bảo vận hành ổn định

như: hệ thống bôi trơn, làm mát, hệ thống cung cấp nhiên liệu, dẫn đến dễ hư hỏng, khó

bảo dưỡng, sửa chữa, chi phí cũng tăng theo Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa

thạch như: xăng, dầu diesel , khi động cơ làm việc đốt cháy hiển nhiên sẽ tạo ra khí độc

như CO, NOx, CO2, gây ô nhiễm môi trường và nóng lên toàn cầu, ảnh hưởng đến sức

khỏe con người Ngoài ra, nhiên liệu hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, theo nghiên cứu

của Đại học Stanford chưa đến năm 2052, con người sẽ khai thác hết trữ lượng dầu và

xăng hiện có Với những nhược điểm đó, động cơ điện là xu hướng thay thế tất yếu với

nhiều ưu điểm vượt trội:

• Tốc độ và thơi gian đáp ứng môment nhanh, chính xác

• Sử dụng nhiều động cơ trong mỗi bánh xe: thông thường xe chỉ có một động cơ

đốt trong, truyền công suất đến cầu chủ động thông qua trục các đăng, qua hộp vi

sai mômen được phân chia sang hai bánh trái phải Còn đối với ô tô điện, ta có thể

tích hợp các động cơ bên trong bánh xe, gọi là công nghệ in-wheel motor hay

“Protean Drive” Do đó, ô tô điện có thể có nhiều động cơ phục vụ cho việc

truyền động Tích hợp nhiều động cơ vào mỗi bánh giúp dễ dàng điều khiển tốc độ

và môment các bánh xe dễ dàng hơn rất nhiều so với động cơ đốt trong