Báo cáo Đề tài pin dùng trên xe Điện 4 các loại pin thường dùng trên oto Điện

Năng lượng được cung cấp từ pin sẽ được chuyển đổithành điện năng để cung cấp cho động cơ và các hệ thống điện khác, giúp xe di chuyển một cách bền vững và không gây ra khí thải độc hại.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

BÁO CÁO

ĐỀ TÀI : PIN DÙNG TRÊN XE ĐIỆN 4

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TRẦN MINH KẾT

NHÓM 15PHAN THÁI THANH HUY - 2175102050281ĐINH NGUYỄN TIẾN ANH – 2175102050053NGUYỄN CHÍ THÔNG - 2175102050071ĐINH NHO VŨ – 2175102050235

MỤC LỤC:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT

1 Pin oto điện là gì?

2 Cấu tạo cơ bản của pin oto điện

3 Các loại pin xe điện phổ biến

4 Phạm vi sử dụng của pin xe điện

5 Tuổi thọ của pin oto điện

6 Tái chế pin xe điện

7 Thách thức trong tái chế

8 Tương lai của tái chế pin xe điện

CHƯƠNG 2: CÁC LOẠI PIN THƯỜNG DÙNG TRÊN OTO ĐIỆN

1 Siêu tụ điện

1.1 Cấu tạo siêu tụ điện

1.2 Nguyên lý hoạt động của siêu tụ điện

2.5 Dấu hiệu nhận biết khi bánh đà oto gặp vấn đề

2.6 Các nguyên nhân khiến cho bánh đà hư hỏng

2.7 Cách sửa chữa khi bánh đà bị hư hỏng

2.8 Ứng dụng

KẾT LUẬN

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Phan Thái Thanh Huy Chương 1

Đinh Nguyễn Tiến Anh Chương 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT

1 PIN OTO ĐIỆN LÀ GÌ

• Pin ô tô điện hay còn gọi là ắc quy hay pin thứ cấp, dùng để cung cấp năng lượng cho động cơ và các hệ thống khác trên xe Các loại pin sạc ô tô điện

có thể sạc đi sạc lại nhiều lần Cấu tạo của pin bao gồm các tế bào pin kết hợp với nhau để tạo thành các module pin, chất điện phân, điện cực âm và điện cực dương, dung dịch điện ly

• Pin ô tô điện thường được đặt ở vị trí trung tâm của xe để tối ưu hóa và phân

bố trọng lượng của xe Năng lượng được cung cấp từ pin sẽ được chuyển đổithành điện năng để cung cấp cho động cơ và các hệ thống điện khác, giúp xe

di chuyển một cách bền vững và không gây ra khí thải độc hại

2 CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA PIN OTO ĐIỆN

Một viên pin xe điện thường bao gồm các thành phần chính sau:

Điện cực dương: Thường làm từ các hợp chất kim loại như lithium cobalt oxide

(LCO), lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC), hoặc lithium iron

phosphate (LFP)

Điện cực âm: Thường làm từ than chì.

Chất điện phân: Là một chất dẫn ion, giúp cho các ion lithium di chuyển giữa hai

điện cực khi pin được sạc và xả

Tách điện: Một lớp màng mỏng ngăn cách hai điện cực, chỉ cho phép các ion

lithium đi qua

3 CÁC LOẠI PIN XE ĐIỆN PHỔ BIẾN

• Pin Lithium-ion (Li-ion): Pin Lithium Ion hay còn có tên gọi khác là pin

li-on, viết tắt là LIB Điểm đặc biệt của loại pin này là có Ion Lithium là thành phần chính, được ứng dụng công nghệ tiên tiến và có thể sạc được

 Pin lithium polymer (Li-po): Pin lithium polymer (Li-po) là loại pin sạc có

chất điện phân polymer thay vì chất điện phân dạng lỏng Thường được viết tắt là LiPo, LIP, Li-poly hoặc lithium-poly, pin lithium polymer có thể sạc lại, nhẹ và cung cấp năng lượng riêng cao hơn nhiều loại pin khác

 Pin Lithium-iron phosphate (LFP): Pin LFP VinFast (Lithium Ferrous

Phosphate) hay còn được gọi là pin LiFePO4, là một loại pin tái sử dụng năng lượng mới được phát triển Nó khác với pin Lithium-ion truyền thống

và được coi là chìa khóa mở ra tương lai trong ngành năng lượng

4 PHẠM VI SỬ DỤNG CỦA PIN XE ĐIỆN

Pin xe điện không chỉ giới hạn trong việc cung cấp năng lượng cho các phương tiện giao thông Nhờ những ưu điểm vượt trội như mật độ năng lượng cao, tuổi thọ dài và khả năng sạc nhanh, pin xe điện đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Phương tiện giao thông:

Ô tô điện: Đây là ứng dụng phổ biến nhất của pin xe điện Các hãng xe trên toàn

cầu đang không ngừng phát triển các mẫu ô tô điện với phạm vi hoạt động ngày càng xa và thời gian sạc ngày càng ngắn

Xe máy điện: Xe máy điện ngày càng trở nên phổ biến nhờ tính cơ động cao, thân

thiện với môi trường và chi phí vận hành thấp

Xe buýt điện: Xe buýt điện được sử dụng trong giao thông công cộng, giúp giảm

thiểu ô nhiễm không khí ở các thành phố lớn

Xe tải điện: Xe tải điện được sử dụng để vận chuyển hàng hóa trong các khu vực

đô thị, giảm tiếng ồn và khí thải

5 TUỔI THỌ PIN OTO ĐIỆN

Thực tế cho thấy, công nghệ pin ô tô điện ngày càng được cải thiện thì tuổi thọ trung bình của pin cũng ngày càng tăng Trước đây, tuổi thọ trung bình của pin xe ô tô điện chỉ khoảng 5 năm nhưng hiện nay, hầu hết các loại pin được sản xuất theo công nghệ mới đều có tuổi thọ từ 8 - 10 năm trở lên

Ngoài ra, việc sử dụng, bảo quản, bảo dưỡng và thay thế pin không đúng cách theo khuyến cáo của nhà sản xuất cũng là yếu tố ảnh hưởng khiến tuổi thọ pin ô tô điện

6 TÁI CHẾ PIN XE ĐIỆN

Xe điện hiện là lựa chọn hàng đầu của nhiều người tiêu dùng Giá xăng và những lo ngại

về vấn đề môi trường thúc đẩy người dân chuyển sang sử dụng xe điện thay vì xe xăng.Các dòng ô tô điện sử dụng pin lithium-ion có khả năng lưu trữ năng lượng và sạc lại saukhi sử dụng Vì thế, hiện nay việc tái chế pin xe điện là mục tiêu ưu tiên trong ngành côngnghiệp ô tô

Tái chế pin mang đến nhiều lợi ích, không chỉ góp phần bảo vệ môi trường sống mà cònmang lại lợi ích kinh tế quan trọng nhờ vào việc thu hồi các loại khoáng sản có giá trị.Điều này giảm thiểu việc khai thác liên tục gây áp lực cho các chuỗi cung ứng Ngoài ra,mức giá của coban, niken, lithium và những kim loại được sử dụng trong pin lithium-ion

đã tăng vọt khi cuộc đua ô tô điện diễn ra ngày càng gay cấn. 

Hiện tại, chỉ có khoảng gần 50% nguyên liệu trong bộ pin EV được tái chế và Coban làvật liệu pin EV duy nhất có thể tái chế hiện nay

Tại sao cần tái chế pin xe điện?

 Giảm chất thải: Pin lithium-ion chứa các kim loại quý như lithium, cobalt và

nickel, nếu không được tái chế, chúng có thể gây ô nhiễm môi trường

 Tái sử dụng tài nguyên: Tái chế giúp phục hồi và sử dụng lại các vật liệu quý,

giảm nhu cầu khai thác nguyên liệu mới

Quy trình tái chế pin ô tô điện :

• Thu gom: Pin đã qua sử dụng được thu gom từ các nhà sản xuất, trạm sạc

hoặc trung tâm tái chế

• Kiểm tra và phân loại: Pin được kiểm tra để xác định tình trạng và phân

loại theo loại pin và hóa chất

• Xử lý: Pin sau đó được tháo rời, tách rời các thành phần như vỏ, chất điện

phân, anode và cathode

• Chiết xuất kim loại: Các kim loại quý được chiết xuất từ các thành phần

pin thông qua các phương pháp hóa học và vật lý

• Tái chế: Các vật liệu thu hồi được sử dụng để sản xuất pin mới hoặc các sản

phẩm khác

Tái chế pin ô tô điện là một phần quan trọng trong chuỗi giá trị của ô tô điện, giúp bảo vệ môi trường và tối ưu hóa tài nguyên Việc phát triển các công nghệ và chínhsách hỗ trợ sẽ giúp nâng cao hiệu quả và khả năng tái chế trong tương lai, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực từ pin hết hạn sử dụng.

7 THÁCH THỨC TRONG TÁI CHẾ

• Chi phí: Chi phí tái chế pin vẫn còn cao, điều này có thể làm giảm tính khả

thi kinh tế

• Công nghệ: Cần phát triển công nghệ tiên tiến hơn để cải thiện hiệu suất và

hiệu quả của quá trình tái chế

• An toàn: Quá trình xử lý pin có thể tiềm ẩn nguy cơ về an toàn, do đó cần

các biện pháp bảo vệ và quản lý thích hợp

8 TƯƠNG LAI CỦA TÁI CHẾ PIN XE ĐIỆN

Các nghiên cứu đang được thực hiện để phát triển các phương pháp tái chế hiệu quả hơn, và nhiều quốc gia đang khuyến khích tái chế pin thông qua các chính sách

và quy định Việc tái chế không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp xe điện

CHƯƠNG 2: CÁC LOẠI PIN THƯỜNG DÙNG

TRÊN Ô TÔ ĐIỆN

Hệ thống bánh đà và siêu tụ điện:

Hệ thống bánh đà và siêu tụ điện là các công nghệ lưu trữ năng lượng cho tốc độ phản hồi cao, thời gian nạp và xả điện nhanh Trong hệ thống bánh đà, năng lượng được lưu trữ dưới dạng động năng của khối quay Cụ thể, điện được sử dụng để làm quay bánh đà ở tốc độ cao, có thể lên đến 100.000 vòng/phút Quá trình này tạo ra động năng ngày càng tăng của bánh đà Đến khi cần thiết, bánh đà sẽ xả năng lượng được lưu trữ bằng cách áp mô-men xoắn đến tải cơ khí, làm tốc độ quay giảm dần Lúc đó, động năng được chuyển đổi lại thành điện

1 SIÊU TỤ ĐIỆN

Siêu tụ điện (supercapacitor/ultracapacitor) là một loại tụ hóa có mật độ điện dung cao gấp 10 cho tới 100 lần so với các tụ điện phân thông thường và có tốc độ sạc,

xả nhanh Siêu tụ điện được ứng dụng trên những thiết bị yêu cầu nguồn năng

lượng tức thời có xung điện lớn, có thể sạc xả liên tục Đặc biệt, công nghệ này cũng được thử nghiệm trên một số phương tiện giao thông như tàu điện siêu tốc, xebuýt và ô tô điện

1.1 CẤU TẠO SIÊU TỤ ĐIỆN

Các loại tụ điện nói chung như: tụ điện cố định, điện phân, biến đổi và siêu tụ điện đều có cấu tạo gồm hai hay nhiều bản kim loại được đặt song song với nhau Khác biệt căn bản của từng loại nằm ở lớp vật chất đặt giữa các tấm kim loại này. 

Các loại tụ điện cố định sử dụng điện môi (chất cách điện) như gốm, mica, màng plastic (film); tụ điện điện phân sử dụng kim loại đã được xử lý bề mặt để tạo lớp oxit cách điện và phủ chất điện phân lên lớp oxit Còn siêu tụ điện sử dụng điện dung tĩnh điện lớp kép và giả điện dung hóa cho lớp điện cực hoặc cả 2 phương pháp trên để tạo nên điện dung

1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:

• Siêu tụ điện hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ và giải phóng điện tích thông qua sự tích tụ ion trên bề mặt điện cực Khi có hiệu điện thế, ion di chuyển qua chất điện môi và tích tụ trên bề mặt điện cực, tạo ra một trường điện mạnh Khi cần thiết, năng lượng này có thể được giải phóng nhanh chóng

• Siêu tụ điện có khả năng sạc và xả năng lượng nhanh hơn so với pin, đồng thời có tuổi thọ cao hơn, tuy nhiên, năng lượng lưu trữ của chúng thường thấp hơn so với pin truyền thống

1.3 ƯU ĐIỂM:

 Tốc độ sạc/xả nhanh: Siêu tụ điện có thể sạc và xả năng lượng trong thời

gian ngắn, giúp đáp ứng nhu cầu năng lượng đột ngột

 Tuổi thọ dài: Siêu tụ điện có thể thực hiện hàng triệu chu kỳ sạc/xả mà

không giảm hiệu suất, cao hơn nhiều so với pin truyền thống

 Khả năng chịu nhiệt: Chúng thường hoạt động hiệu quả trong dải nhiệt độ

rộng và có khả năng chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt

 Chất liệu thân thiện với môi trường: Nhiều loại siêu tụ điện sử dụng vật

liệu không độc hại và có thể tái chế

 Tính ổn định: Siêu tụ điện không có hiện tượng quá nhiệt như pin

lithium-ion, giúp tăng độ an toàn trong quá trình sử dụng

1.4 NHƯỢC ĐIỂM :

 Khả năng lưu trữ năng lượng thấp: Siêu tụ điện có dung lượng lưu trữ

năng lượng thấp hơn so với pin, không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu lưu trữ lớn

 Giá thành cao: Chi phí sản xuất siêu tụ điện thường cao hơn so với pin

truyền thống, ảnh hưởng đến khả năng áp dụng rộng rãi

 Điện áp thấp: Điện áp hoạt động của siêu tụ điện thường thấp hơn so với

pin, điều này có thể hạn chế một số ứng dụng

 Thời gian lưu trữ ngắn: Siêu tụ điện không thể lưu trữ năng lượng lâu dài

như pin; năng lượng có thể bị hao hụt theo thời gian

 Khó khăn trong tích hợp: Việc tích hợp siêu tụ điện vào các hệ thống năng

lượng lớn có thể gặp khó khăn do đặc tính của chúng khác biệt so với pin

1.5 ỨNG DỤNG:

Ưu điểm lớn nhất của công nghệ này là tốc độ sạc và xả cũng nhanh, giúp siêu tụ điện trở thành công cụ hỗ trợ cung cấp năng lượng tức thời cho ô tô điện Hệ thốngnăng lượng kết hợp song song giữa pin và siêu tụ điện giúp tăng cường đáng kể công suất cực đại, đồng thời giảm biên độ dao động dòng điện tải trong pin, hỗ trợ kéo dài tuổi thọ sạc xả của pin, từ đó nâng cao khả năng vận hành của ô tô điện

2 BÁNH ĐÀ

Bánh đà của ô tô là một bộ phận tương tự như một đĩa tròn và được gắn trực tiếp vào trục đầu ra của động cơ Nhờ năng lượng quay mà nó tích trữ, bánh đà hỗ trợ động cơ hoạt động trơn tru Chúng cũng cung cấp động năng cho bộ truyền động trong trường hợp phương tiện hoặc thiết bị cơ khí giảm tốc độ và mất vận tốc

Bánh đà của động cơ có tốc độ thấp thường được chế tạo bằng gang xám hoặc hợp kimnhôm, đối với các động cơ có tốc độ cao sẽ dùng chất liệu ít thép, nhiều carbon Bộ phận này thường có quán tính, vì thế có thể loại bỏ hoặc giảm thiểu sự dao động tốc độcủa hệ thống truyền lực.

2.1 CẤU TẠO:

Bánh đà có hình tròn với khối lượng tập trung chủ yếu ở vành ngoài Cấu tạo một bánh đà ô tô gồm vành đĩa ngoài, lò xo hai pha, bánh răng hành tinh, vòng bi trơn

để cân bằng trọng lực, đĩa phát trợ và vỏ bánh đà Cụ thể:

 Vành: Phía bên ngoài bánh đà có phần đĩa tròn, đó chính là vành Bộ phận này

được thiết kế nặng hơn so với thân bên trong giúp quá trình truyền động diễn ra thuận lợi Ngoài ra, vành còn kết nối với hệ thống điện giúp khởi động động cơ bằng cách quay, đồng thời cũng cung cấp năng lượng cho máy phát điện

 Lò xo: Một bánh đà sẽ gồm lò xo hai pha được uốn song song và nâng cao khi

xe chạy nhờ sự điều chỉnh bởi vòng cung bên ngoài, trong đó lò xo ở ngoài được dùng để cải thiện dải tần số cộng hưởng không an toàn

 Bánh hành tinh: Bộ phận bánh hành tinh bao gồm nhiều bánh răng được gắn

vào giá đỡ bánh đà, tạo ra chuyển động hỗn hợp khi giá đỡ bánh đà được truyềnđộng nhờ trục vít và quay

 Vòng bi trơn: Đây là bộ phận hướng trục và hướng tâm có nhiệm vụ cân bằng

trọng lượng, sự mất cân bằng hoặc lực hướng tâm ký sinh do bộ phận máy phát hoặc động cơ tạo ra

 Đĩa hỗ trợ: Bộ phận này sẽ được đặt bên trong bánh đà nhằm hỗ trợ các lò xo

hai pha và nhiều chi tiết khác

 Vỏ bánh đà: Phần vỏ bánh đà giúp bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi bụi bẩn,

thường được làm bằng chrome

2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:

Bánh đà hoạt động bằng cách tích trữ năng lượng trong quá trình động cơ xe khởi động hoặc tăng tốc Nếu pin cơ học dự trữ năng lượng ở dạng hóa học thì bánh đà sẽ bảo toàn năng lượng dưới dạng động năng Một bánh đà có thể dự trữ năng lượng ít hay nhiều sẽ phụ thuộc vào trọng lượng, kích thước và vận tốc quay Khi xe chuyển động ở tốc độ cao, bánh đà chỉ ngừng quay khi có lực tác động mạnh

2.3 ƯU ĐIỂM:

 Tốc độ phản hồi nhanh: Có thể nạp và xả năng lượng nhanh chóng, phù

hợp cho các ứng dụng cần cung cấp năng lượng đột ngột

 Tuổi thọ dài: Ít hao mòn cơ học và có thể hoạt động trong hàng triệu chu kỳ

mà không giảm hiệu suất

 Hiệu suất cao: Có hiệu suất cao trong việc chuyển đổi năng lượng cơ học

thành điện năng và ngược lại

 Thân thiện với môi trường: Không chứa hóa chất độc hại như trong pin, dễ

dàng tái chế

2.4 NHƯỢC ĐIỂM:

 Chi phí cao: Giá thành đầu tư ban đầu cho bánh đà thường cao hơn so với

các hệ thống lưu trữ năng lượng khác

 Kích thước lớn: Để lưu trữ năng lượng lớn, bánh đà cần có kích thước và

trọng lượng đáng kể

 An toàn: Ở tốc độ cao, bánh đà có thể gây nguy hiểm nếu bị hỏng hoặc vỡ.

 Năng lượng lưu trữ hạn chế: Mặc dù tốc độ xả nhanh, nhưng tổng năng

lượng lưu trữ không cao bằng một số công nghệ khác như pin lithium-ion

2.5 DẤU HIỆU NHẬN BIẾT KHI BÁNH ĐÀ ĐANG GẶP VẤN ĐỀ:

Bánh đà bị hư hỏng sẽ ảnh hưởng đến khả năng vận hành của xe, do đó người lái có thể nhận biết được vấn đề thông qua những dấu hiệu bất thường trong quá trình điều khiển

hợp sẽ bị mòn, làm cho độ ma sát giảm xuống Bề mặt của bánh đà có thể bị chai, nứt và không còn ma sát tốt với đĩa ma sát Do đó, công suất động cơ không thể truyền xuống bánh xe một cách tối ưu mà sẽ bị thất thoát khi đi qua bộ ly hợp. Ngoài ra, nếu bộ phận phốt làm kín được gắn ở đuôi trục khuỷu

bị hư hỏng thì dầu động cơ có thể bị rò rỉ và dính vào bề mặt bánh đà làm cho đĩa ma sát bị trượt Điều này khiến cho xe tăng tốc chậm và gây cảm giác phương tiện bị yếu khi di chuyển

sát quá mức Khi đó bề mặt bánh đà sẽ bị chai và nứt do nhiệt độ cao, không bám sát được với đĩa ma sát Thông thường, nếu bánh đà bị hư hỏng thì đĩa ma sát cũng có khả năng bị mòn và cần được thay thế