Pin cao áp trên xe ô tô điện thường được sử dụng để cung cấp nguồn điện chocác hệ thống chủ yếu của xe, bao gồm hệ thống động cơ, hệ thống điện tử, hệ thốngđèn, hệ thống làm mát, và nhiề
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀCHỦ ĐỀ: BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ Ô TÔ ĐIỆN
PIN CAO ÁP TRÊN XE VINFAST
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
SV thực hiện:
Lê Xuân Thành 21801010
Mai Hoàng Khang 21801034 Nguyễn Dũng Chinh 21801024 GVHD : ThS Nguyễn Hoàng Nhân
Vĩnh Long, năm 2023
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀCHỦ ĐỀ: BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ Ô TÔ ĐIỆN
PIN CAO ÁP TRÊN XE VINFAST
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
SV thực hiện:
Lê Xuân Thành 21801010 Mai Hoàng Khang 21801034
Nguyễn Dũng Chinh 21801024 GVHD : ThS Nguyễn Hoàng Nhân
Vĩnh Long, năm 2023
Trang 3NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐIỂM CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Trang 4LỜI CẢM ƠNKính gửi thầy Nguyễn Hoàng Nhân
Chúng em gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy vì những đóng góp và sự hướngdẫn của thầy trong suốt thời gian em là học sinh của thầy Thầy đã có một vai tròquan trọng trong cuộc đời và hành trình học tập của chúng em và chúng em muốnthể hiện lòng biết ơn của mình
Đầu tiên, chúng em muốn cảm ơn thầy vì sự tận tâm và đam mê trong côngviệc giảng dạy Thầy luôn truyền đạt kiến thức một cách rõ ràng và chi tiết, giúp emhiểu bài học một cách tốt nhất Sự nhiệt huyết và niềm đam mê của thầy đã truyềncảm hứng cho tụi em và giúp tụi em phấn đấu hơn trong việc học tập
Thứ hai, chúng em muốn cảm ơn thầy vì sự quan tâm và chăm sóc đối với sự pháttriển cá nhân của em Thầy không chỉ là người truyền đạt kiến thức mà còn là ngườithầy tận tụy, luôn lắng nghe và tạo điều kiện để em phát triển khả năng của mình.Nhờ sự động viên và hướng dẫn từ thầy, em đã có thêm tự tin và sẵn sàng đối mặtvới những thách thức
Cuối cùng, chúng em muốn cảm ơn thầy vì những giá trị và phẩm chất màthầy đã truyền đạt cho tụi em Thầy không chỉ dạy cho chúng em kiến thức họcđường mà còn những phẩm chất như trung thực, tự discipline và tinh thần làm việcđộc lập Những giá trị này đã giúp bọn em xây dựng nền tảng vững chắc cho sựthành công trong cuộc sống
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo vì những đóng góp to lớn củathầy trong sự phát triển của tụi em Chúng em sẽ luôn ghi nhớ và trân trọng nhữngkiến thức và kinh nghiệm mà thầy đã truyền đạt Rất mong được tiếp tục nhận sựhướng dẫn và động viên từ thầy trong tương lai
Trang 5MỤC LỤC
Chương 1 – ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI PIN CAO ÁP TRÊN XE VINFAST VFe34 1
1.1.Công dụng pin cao áp 1
1.2 Thông số kỹ thuật của pin cao áp trên xe VFe34 2
CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PIN CAO ÁP TRÊN XE VINFAST VFe34 4
2.1 Cấu tạo của pin cao áp VFe34 4
2.1.1 Cấu tạo bên ngoài của pin 4
2.1.2 Cấu tạo bên trong của pin 7
2.2 Nguyên lí hoạt động của pin cao áp ( lithium ) 10
CHƯƠNG 3 - VỊ TRÍ LẮP ĐẶT, CÁCH SẠC VÀ NHỮNG HƯ HỎNG PIN CAO ÁP 12
3.1 Vị trí lắp đặt 12
3.2 Các sạc pin trên xe VinFast 13
3.3 Những hư hỏng sử dung pin cao áp 17
Trang 6MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Sơ đồ hoạt động pin cao áp 2
Hình 1.2 Thông số kỹ thuật của pin cao áp trên xe VFe34 3
Hình 2.1 Vỏ pin cao áp của xe VFe34 4
Hình 2.2 Các module trong bộ pin 4
Hình 2.3 Các cell pin trong một modul 5
Hình 2.4 Vị trí lắp đặt của đường nước làm mát 5
Hình 2.5 Ống dẫn nước làm mát tới các cell pin 6
Hình 2.6 Sơ đồ hoạt động của ống dẫn nước làm mát tới các cell pin 6
Hình 2.7 Vị trí lắp đặt mạch điện BMS 6
Hình 2.8 Sơ đồ của mạch BMS trong pin cao áp 7
Hình 2.9 Cấu tạo bên trong của pin Lithium 8
Hình 2.2 Quá trình nạp và xả của pin cao áp 11
Hình 3.1 Vị trí lắp đặt pin cao áp trên xe VFe34 12
Hình 3.2 Vị trí các bộ phận sử dụng, điều khiển và cung cấp điện cao áp 12
Hình 3.3 Di chuyển xe vào vị trí trạm sạc 13
Hình 3.4 Mở hốc sạc trên xe 14
Hình 3.5 Kết nối với hốc sạc với trụ sạc 14
Hình 3.6 Kiểm tra kết nối và tiến trình sạc 15
Hình 3.7 Kết thúc quá trình sạc 15
Hình 3.8 Kết nối nguồi 16
Hình 3.9 Ngắt kết nối nguồn 17
Hình 3.10 Pin cao áp bị đá va chèn vào gây hư hỏng 18
Hình 3.11 Cháy pin cao áp khi sạc không đúng cách 18
Trang 7LỜI NÓI ĐẦU
Trong thế giới ngày càng chú trọng đến sự bền vững và sử dụng các nguồnnăng lượng thân thiện với môi trường, xe ô tô điện đang trở thành một xu hướngphổ biến Và một thành phần quan trọng trong hệ thống điện của xe ô tô điện là pincao áp Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về pin cao áp trên ô tô điện Vinfsat
và những đặc điểm quan trọng của nó
Vinfsat là một trong những nhà sản xuất hàng đầu về pin cao áp cho ô tôđiện Công ty này đã đạt được danh tiếng và uy tín trong việc cung cấp các giảipháp pin cao áp chất lượng cao và hiệu suất tối ưu cho các xe điện Những pin cao
áp của Vinfsat không chỉ đảm bảo khả năng lưu trữ năng lượng lớn mà còn đáp ứngcác yêu cầu về an toàn và tuổi thọ
Một trong những đặc điểm quan trọng của pin cao áp Vinfsat là khả năngcung cấp công suất ổn định và liên tục cho xe ô tô điện Điều này đảm bảo rằng xe
có thể vận hành một cách hiệu quả và đáp ứng được đòi hỏi của người lái trong mọitình huống Đồng thời, các pin Vinfsat cũng được thiết kế để có tuổi thọ cao, giúptăng khả năng sử dụng và giảm chi phí bảo trì cho người sử dụng
Ngoài ra, Vinfsat cũng đặc biệt chú trọng đến an toàn trong thiết kế và sảnxuất pin cao áp Các công nghệ bảo vệ tiên tiến được tích hợp vào pin Vinfsat nhằmđảm bảo an toàn khi sử dụng và ngăn chặn các sự cố có thể xảy ra, như quá nhiệt,quá dòng và ngắn mạch Điều này làm tăng đáng kể sự tin tưởng của người dùng vàđảm bảo sự ổn định của hệ thống điện trên ô tô điện
Pin cao áp trên ô tô điện Vinfsat mang đến một số lợi ích quan trọng chongười sử dụng Bằng việc tận dụng công nghệ tiên tiến và tính năng an toàn, Vinfsatđóng góp vào việc thúc đẩy sự phát triển và sự lan rộng của xe ô tô điện trên toàncầu
Trên đây là một lời giới thiệu ban đầu về pin cao áp trên ô tô điện Vinfsat Chúng ta
đã xem xét những đặc điểm quan trọng và lợi ích mà họ mang lại Sự tiến bộ trongcông nghệ pin cao áp là một phần quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển củangành công nghiệp ô tô điện và hướng tới một tương lai bền
Trang 8Chương 1 – ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI PIN CAO ÁP TRÊN XE
VINFAST VFe34 1.1.Công dụng pin cao áp.
Pin cao áp trên xe ô tô điện thường được sử dụng để cung cấp nguồn điện chocác hệ thống chủ yếu của xe, bao gồm hệ thống động cơ, hệ thống điện tử, hệ thốngđèn, hệ thống làm mát, và nhiều thiết bị khác Dưới đây là một số công dụng chínhcủa pin cao áp trên xe ô tô điện:
Cung cấp nguồn điện cho động cơ điện: Pin cao áp là nguồn điện chính chođộng cơ điện của xe ô tô Điện năng được lưu trữ trong pin được sử dụng để cungcấp lực kéo cho xe di chuyển
Hệ thống đèn và điện tử: Pin cao áp cung cấp nguồn điện cho hệ thống đèn vàđiện tử của xe, bao gồm hệ thống đèn pha, đèn hậu, hệ thống âm thanh, màn hình,điều hòa không khí, và các thiết bị khác
Hệ thống làm mát và điều hòa không khí: Pin cung cấp nguồn điện cho các bơmlàm mát và hệ thống điều hòa không khí, giúp duy trì nhiệt độ lý tưởng trongkhoang lái và các phần khác của xe
Hệ thống trợ lực lái: Trên một số xe ô tô điện, pin cao áp cũng có thể được sửdụng để cung cấp nguồn cho hệ thống trợ lực lái, giúp lái xe dễ dàng hơn
Hệ thống hỗ trợ điện: Pin cao áp cũng có thể được sử dụng để cung cấp nguồncho các hệ thống hỗ trợ điện như cửa tự động, cửa sổ điều khiển điện, và các tínhnăng an toàn như hệ thống phanh ABS
Lưu trữ năng lượng tái tạo: Pin cao áp trên xe ô tô điện cũng có thể được sửdụng để lưu trữ năng lượng tái tạo từ hệ thống phanh hồi động hoặc từ các nguồnnăng lượng tái tạo khác như hệ thống năng lượng mặt trời hoặc định tuyến điện gió
1
Trang 9Hình 1.1 Sơ đồ hoạt động pin cao áp
1.2 Thông số kỹ thuật của pin cao áp trên xe VFe34.
Điện áp: Thông thường, pin cao áp trên xe ô tô điện có thể có điện áp từ khoảng200V đến 800V Điện áp này cũng phụ thuộc vào thiết kế và mục đích sử dụng củaxe
Dung lượng: Dung lượng của pin cao áp thường được đo bằng kWh (kilowatt-hour)hoặc Ah (ampere-hour) Dung lượng của xe là 103,84Ah
Công suất: Công suất của pin cao áp thường được xác định bởi khả năng cungcấp dòng điện lớn trong khoảng thời gian ngắn Công suất có thể được đo bằng kW(kilowatt) và có công suất là 42kWh
Cấu trúc và loại pin: Pin cao áp trên các xe ô tô điện thường là pin lithium-ion,bởi vì chúng cung cấp tỷ lệ năng lượng cao và có tuổi thọ tương đối lâu Cấu trúccủa pin có thể là một hoặc kết hợp của nhiều cell pin để tạo thành một hệ thống pinlớn
Trọng lượng: Trọng lượng của pin cao áp thường là một yếu tố quan trọng, vì nólên đến 500kg nên ảnh hưởng đến trọng lượng tổng thể của xe và sự hiệu suất nănglượng của nó
2
Trang 10Tuổi thọ và chu kỳ sạc: Tuổi thọ của pin cao áp thường được xác định bởi số lầnsạc và xả mà nó có thể chịu được trước khi cần phải thay thế vì vậy tuổi thọ của pindao động từ 8 – 12 năm.
Hình 1.2 Thông số kỹ thuật của pin cao áp trên xe VFe34
3
Trang 11CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PIN CAO ÁP
TRÊN XE VINFAST VFe34 2.1 Cấu tạo của pin cao áp VFe34
2.1.1 Cấu tạo bên ngoài của pin.
Cấu tạo bên ngoài của pin cao áp xe VFe34 sẽ gồm các bộ phận sau:
Vỏ pin cao áp: Về chất liệu làm nên vỏ pin thường được sử dụng bởi những kimloại chắc chắn hoặc những loại thép chuyên dụng Khi thiết kế bằng những vật liệuchắc chắn này thì việc pin cao áp được lắp dưới gầm xe sẽ không phải lo những tácđộng khi va chạm mặt đường ảnh hưởng tới cấu trúc pin bên trong Khối lượng củaphần vỏ pin chiếm khoảng 50% tổng khối lượng pin Bên trong vỏ pin được thiết kếrỗng nhằm mục đích lắp đặt các module, hệ thống làm mát pin và các bộ điều khiểnđiện tử
Hình 2.1 Vỏ pin cao áp của xe VFe34
Các module và cell pin: Trong một bộ pin cao áp của xe VFe34 sẽ bao gồm có 11modul được xếp song song mắc nối tiếp nhau ở bên trong vỏ pin
4
Trang 12Hình 2.2 Các module trong bộ pin
Một modul sẽ chứa 220 cell pin Trong một modul sẽ có 10 hàng, trong đó có 5hàng chứa 23 cell và 5 hàng chứa 22 cell pin Các cell pin của các hàng sẽ được xếpsong song và mắc nối tiếp nhau Điện cực dương sẽ liên kết với điện cực âm tạothành nguồn điện cho modul
Hình 2.3 Các cell pin trong một modul
Bộ phận nước làm mát: có chức năng hạ nhiệt độ của pin khi nhiệt độ >55 độ Nướclàm mát được các đường ống dẫn tới các mô đun làm mát cell pin ở bên trong.Ngoài ra khi sử dụng xe ở những khu vực quốc gia khác có nhiệt độ <10 độ thì ốnglàm mát pin còn có chức năng làm ấm pin tránh các hiện tượng đóng băng đườngnước làm mát
Hình 2.4 Vị trí lắp đặt của đường nước làm mát
Bộ phận nước làm mát sẽ bao gồm 2 đường là nạp và xả “ input” và “output”
Các đường nước này sẽ cung cấp dẫn nước đến các modul của pin Được thiết kếmắc nối tiếp nhau dọc theo mép vỏ của pin
Ống nước làm mát trong modul là những đường nước đi qua các cell pin có chứcnăng làm mát các cell pin ở bên trong Gồm 2 cổng vào và ra Nước làm mát sẽ đitheo ống dẫn qua các cell pin từ đường nước chính sau khi làm mát xong sẽ đượcdẫn ra ngoài
5
Trang 13Hình 2.5 Ống dẫn nước làm mát tới các cell pin
Ông dẫn nước làm mát cell pin gồm 5 ngăn, 1 ngăn sẽ chứa 2 hàng cell pin Khinhiệt độ pin tăng cao thì ống dẫn nước này sẽ hoạt động và giảm nhiệt độ pin xuốngmức thích hợp
Hình 2.6 Sơ đồ hoạt động của ống dẫn nước làm mát tới các cell pin
Mạch BMS có chức năng điều khiển điện áp của pin Thông thường điện áp của pintốt nhất để không bị chai là khoảng 60 đến 80% tương đương với mức điện áp từ3,8V đến 4V trong 1 cell pin Và khi các cell pin này đạt tới khoảng 4,2V hoặc hơnngưỡng này thì hệ thống của mạch BMS sẽ điều khiển điện áp của các cell xuốngmức thích hợp
Hình 2.7 Vị trí lắp đặt mạch điện BMS
6
Trang 14Vị trí của mạch BMS được gắn ở ở mỗi modul của cell pin Trong mạch sẽ gồm 10điện trở điều khiển 10 nhóm cell pin có trong modul Các điện trở này có chức năngcân bằng điện áp của cell pin
Hình 2.8 Sơ đồ của mạch BMS trong pin cao áp
2.1.2 Cấu tạo bên trong của pin
Pin lithium được sử dụng trong ô tô điện thông thường là pin lithium-ion ion) hoặc pin lithium iron phosphate (LiFePO4) Cấu tạo của pin lithium trên ô tôđiện bao gồm các thành phần chính : Electrode dương, Electrode âm, màng ngăncách, chất điện phân, bao bọc và thiết bị an toàn
(Li-7
Trang 15Hình 2.9 Cấu tạo bên trong của pin Lithium
Electrode dương: Đây là phần của pin nơi lithium được lưu trữ khi pin được sạc và
thường được làm bằng graphite hoặc các vật liệu carbon khác Trong pin cao áp của
ô tô điện, điện cực dương thường được làm bằng các vật liệu như lithium nickelmanganese cobalt oxide (LiNiMnCoO2), lithium nickel cobalt aluminum oxide(LiNiCoAlO2), hoặc lithium iron phosphate (LiFePO4), tùy thuộc vào công nghệ vàloại pin được sử dụng
Các vật liệu trên được chọn vì có khả năng cung cấp một lượng lớn ion lithium vàchịu được tải điện cao Vật liệu điện cực dương phải có khả năng chứa và giảiphóng ion lithium dễ dàng trong quá trình sạc và xả Ngoài ra, các vật liệu này cũngphải đảm bảo tính ổn định và an toàn trong quá trình sử dụng
Ví dụ, lithium nickel manganese cobalt oxide (LiNiMnCoO2) là một vật liệu phổbiến được sử dụng trong các pin cao áp của ô tô điện Nó kết hợp các lợi ích củaniken, mangan và coban, giúp cải thiện hiệu suất và mật độ năng lượng của pin.LiFePO4 là một vật liệu khác được sử dụng trong pin cao áp, nổi tiếng với độ bềncao, an toàn và khả năng chịu tải điện lớn
Electrode âm: Đây là phần của pin nơi lithium-ion di chuyển qua lại giữa
electrode âm và electrode dương trong quá trình sạc và xả Electrode âm thườngđược làm bằng các vật liệu như lithium cobalt oxide (LiCoO2) hoặc lithium ironphosphate (LiFePO4) trong trường hợp pin LiFePO4
Trong pin cao áp của ô tô điện, electrode âm thường được làm bằng graphitehoặc các vật liệu carbon khác, như graphite chế tạo đặc biệt (specialty graphite).Graphite được sử dụng làm electrode âm vì có khả năng chứa và giải phóng ionlithium một cách hiệu quả trong quá trình sạc và xả của pin
8
Trang 16Cấu trúc của một electrode âm graphite thông thường trong pin cao áp baogồm:
Chất chống dính: Một lớp chất chống dính (binder) được sử dụng để giữ các hạt
graphite lại với nhau và gắn chúng vào tấm dẫn điện Binder thường là mộtpolymer, chẳng hạn như polyvinylidene fluoride (PVDF), giúp tạo thành một mạnglưới kết cấu để giữ các hạt graphite ổn định
Hạt graphite: Các hạt graphite là thành phần chính của electrode âm Graphite có
cấu trúc tinh thể đặc biệt, cho phép ion lithium chèn vào giữa các lớp tinh thể củagraphite trong quá trình xả và rút ra trong quá trình sạc Điều này tạo điều kiện cho
sự lưu chuyển của ion lithium giữa hai electrode và tạo ra dòng điện trong quá trìnhhoạt động của pin
Dẫn điện: Đối với pin cao áp, một tấm dẫn điện thường được sử dụng để làm kết
nối giữa electrode và hệ thống pin Tấm dẫn điện thường được làm bằng các vật liệudẫn điện như đồng hoặc nhôm, giúp truyền dẫn dòng điện từ electrode vào hệ thốngpin và ngược lại
Màng ngăn cách (Separator): Màng ngăn cách giữa electrode dương và
electrode âm để ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai electrode này, nhưng vẫncho phép ion lithium di chuyển qua lại giữa hai bên trong quá trình sạc và xả Màngngăn cách (Separator) trong pin lithium là một thành phần quan trọng giữa electrode
âm và electrode dương để ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai electrode này,nhưng vẫn cho phép ion lithium di chuyển qua lại giữa hai bên trong quá trình sạc
và xả Màng ngăn cách có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn ngắn mạch vàđảm bảo an toàn của pin lithium
Cấu tạo của màng ngăn cách trong pin lithium thường bao gồm hai thànhphần chính:
Chất polymer: Màng ngăn cách thường được làm bằng chất polymer, như
polyethylene (PE) hoặc polypropylene (PP) Chất polymer này có tính linh hoạt vàkháng hóa chất tốt, giúp ngăn chặn sự tiếp xúc giữa hai electrode trong pin
Các lỗ nhỏ: Màng ngăn cách thường có các lỗ nhỏ để cho phép ion lithium di
chuyển qua lại giữa hai electrode Các lỗ này được thiết kế sao cho loại trừ khảnăng tiếp xúc trực tiếp giữa hai electrode và ngăn chặn ngắn mạch
Màng ngăn cách được sản xuất thông qua quá trình đúc hoặc làm màng từ chấtpolymer Độ dày và tính chất của màng ngăn cách có thể được điều chỉnh để đápứng yêu cầu cụ thể của từng loại pin và ứng dụng
Màng ngăn cách trong pin lithium đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hiệusuất và an toàn của pin Nó ngăn chặn ngắn mạch giữa hai electrode, đồng thời chophép chất điện phân (electrolyte) và ion lithium di chuyển qua lại giữa hai bên, đảmbảo hoạt động ổn định của pin trong quá trình sạc và xả
9