Lý do chọn đề tài Trong vài năm gần đây ta có thể thấy sự phát triển mạnh mẽ của ô tô điện trên toànthế giới .Vì những ưu điểm vượt trội hơn ô tô sử dụng động cơ đốt trong, xu hướngtiêu
T5NG QUAN ĐỀ TÀI
Xe điện Tesla model S
1.1 Lý do chọn đề tài
Ô tô sử dụng động cơ đốt trong hiện nay gây ra nhiều mối nguy hại cho môi trường và sức khỏe con người, đặc biệt là vấn đề khí thải ngày càng nghiêm trọng, trở thành nguồn ô nhiễm chính tại các thành phố lớn Do đó, ô tô điện đang được quan tâm và phát triển mạnh mẽ nhờ vào những lợi ích vượt trội mà nó mang lại Động cơ điện là một giải pháp hiệu quả để hạn chế tác hại từ động cơ đốt trong, góp phần bảo vệ môi trường không khí và sức khỏe con người Chính vì lý do này, chúng tôi đã chọn xe điện Tesla Model S làm đề tài nghiên cứu, hướng đến tương lai của ô tô điện với hiệu suất cao và thân thiện với môi trường.
- Tìm hiểu lịch sử hình thành, các thời kì phát triển của hãng xe Tesla nói chung và xe Tesla Model S nói riêng.
- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc điểm của xe, các thông số kỹ thuật, các bộ phận động lực trên xe.
- Hiểu được các sơ đồ mạch điện điều khiển, điều khiển thông minh.
- Góp phần xây dựng nền tảng kiến thức về những hư hỏng phổ biến, những biện pháp chẩn đoán, khắc phục hư hỏng của xe.
Các phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu và biên dịch tài liệu nước ngoài
- Tham khảo tài liệu mô hình giảng dạy hiện có tại Khoa Cơ khí Động lực
- Chọn lọc thông tin, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè.
Xe điện Hyundai Ioniq 5
1.1 Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, ô tô điện đã phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu nhờ vào những ưu điểm vượt trội so với ô tô sử dụng động cơ đốt trong Xu hướng tiêu dùng hiện nay ngày càng nghiêng về việc tiết kiệm, thoải mái, tiện nghi và đặc biệt là giảm lượng khí thải ra môi trường Đây là những lý do chính thúc đẩy chúng tôi chọn đề tài ô tô điện, nhằm tích lũy kiến thức và áp dụng vào tương lai, đồng thời bắt kịp xu hướng toàn cầu hiện nay.
- Giới thiệu về thông số kĩ thuật, chức năng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của từng hệ thống trên xe điện Hyundai Ioniq 5
Nghiên cứu các hệ thống trên xe điện Hyundai Ioniq 5 giúp hiểu rõ cách vận hành của ô tô điện và các công nghệ tiên tiến được áp dụng.
Mô phỏng hoạt động của xe điện Hyundai Ioniq 5 trên ứng dụng Matlab/Simulink giúp đánh giá hiệu quả năng lượng của xe so với các thông số thực tế mà nhà sản xuất cung cấp.
Các phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu tài liệu từ các bài báo trên internet và diễn đàn ô tô, cùng với sách về xe điện, giúp hiểu rõ hơn về công nghệ này Các video hướng dẫn về cách vận hành xe điện và nguyên lý hoạt động của các hệ thống cũng cung cấp thông tin bổ ích Đặc biệt, trải nghiệm đánh giá xe điện Hyundai Ioniq 5 mang lại cái nhìn sâu sắc về hiệu suất và tính năng của mẫu xe này.
- Tìm kiếm và tổng hợp các thông tin từ các đề tài nghiên cứu trước đó
- Tham khảo, học hỏi cách sử dụng phần mềm Matlab/Simulink
GIỚI THIỆU
Giới thiệu về hãng xe điện Tesla
Tesla, trước đây được biết đến với tên gọi Tesla Motors, là một công ty Mỹ chuyên thiết kế và sản xuất ô tô điện cùng các linh kiện cho phương tiện chạy điện.
Tesla Motors, được đặt theo tên của nhà phát minh Nikola Tesla, được thành lập vào tháng 7 năm 2003 bởi Martin Eberhard và Marc Tarpenning Hai nhà sáng lập này đã đầu tư vào công ty cho đến vòng gọi vốn Series A và đã đóng góp quan trọng cho sự phát triển của Tesla trước khi Elon Musk gia nhập Musk đã tham gia vào vòng gọi vốn Series A, tạo nên bước ngoặt lớn cho công ty.
Vào tháng 2/2004, Musk gia nhập ban điều hành Tesla với vai trò chủ tịch sau vòng đầu tư Series A Từ thời đại học, mục tiêu hàng đầu của ông là thương mại hóa xe điện, bắt đầu với các mẫu xe thể thao cao cấp nhằm phục vụ những khách hàng đầu tiên và sau đó mở rộng ra các loại xe sedan và xe bình dân, góp phần tạo nên xu hướng mới trong ngành giao thông vận tải.
Tesla đã thu hút sự chú ý lần đầu tiên với sự ra mắt của Tesla Roadster, mẫu xe thể thao hoàn toàn chạy bằng điện Mẫu xe thứ hai của công ty là Model S, tiếp tục khẳng định vị thế của Tesla trong ngành công nghiệp ô tô điện.
S, một chiếc Sedan hạng sang chạy bằng năng lượng điện.
Tesla cung cấp linh kiện cho xe điện, bao gồm pin lithium-ion, cho các hãng ô tô như Daimler và Toyota Giám đốc điều hành Elon Musk mong muốn Tesla trở thành một hãng chế tạo ô tô độc lập, với mục tiêu sản xuất xe điện giá cả phải chăng cho người tiêu dùng bình dân.
Lịch sử phát triển
Tesla Motors được thành lập vào tháng 7/2003 bởi Martin Eberhard và Marc Tarpenning, những người đã có đóng góp lớn cho sự phát triển của công ty trước khi Elon Musk gia nhập Dưới sự lãnh đạo của Elon Musk, Tesla Motors đã từ con số 0 đạt được nhiều thành công ấn tượng trong thời gian ngắn Bắt đầu với mẫu xe đầu tiên là Tesla Roadster, công ty đã tận dụng uy tín của các nhà sáng lập để tiên phong trong việc phát triển công nghệ ô tô điện mới.
Hình 1 Chiếc Tesla roadster đầu tiên
Roadster là mẫu xe thể thao điện hoàn toàn đầu tiên có khả năng vận hành trên đường trường, đánh dấu bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô tại Mỹ Chiếc xe này không chỉ sử dụng các tấm pin lithium-ion tiên tiến mà còn là xe điện đầu tiên có thể di chuyển hơn 200 dặm chỉ với một lần sạc.
Vào tháng 6 năm 2010, Tesla chính thức ra mắt công chúng với 13,3 triệu cổ phiếu được bán, trở thành doanh nghiệp xe hơi thứ hai tại Mỹ phát hành cổ phiếu sau Ford vào năm 1956 Chỉ sau 4 năm, Tesla đã chiếm một nửa giá trị chứng khoán toàn cầu so với Ford.
Năm 2009, Daimler đã mua và bán lại 10% cổ phần của Tesla, và từ năm 2010 đến 2014, công ty này tiếp tục theo dõi sự phát triển của Tesla Đến tháng 3 năm 2020, Tesla đã vượt qua Toyota để trở thành nhà sản xuất ô tô lớn nhất thế giới về giá trị vốn hóa.
Hình 1.2 Nhà máy sản xuất xe điện của Tesla
Giới thiệu về xe điện Hyundai Ioniq 5
IONIQ 5 là mẫu xe điện chiến lược của TC Group và Hyundai Motor trong lộ trình phát triển các dòng xe thân thiện môi trường, sử dụng năng lượng tái tạo. Đây là sản phẩm đầu tiên sử dụng tên gọi IONIQ, thương hiệu mới được Hyundai Motor tách ra nhằm phát triển độc lập các mẫu xe sử dụng năng lượng xanh.
IONIQ 5 được xây dựng trên nền tảng E-GMP (Electric Global ModularPlatform) sử dụng cho xe điện tiên tiến nhất của Hyundai IONIQ 5 là mẫu xe thuần điện BEV (Battery Electric Vehicle) với hệ thống pin sạc có dung lượng
Pin 72,6 kWh hỗ trợ cấu trúc điện kép 400V/800V, tương thích với bộ sạc nhanh DC 350kW, cho phép sạc từ 10% lên 80% chỉ trong 18 phút Với trạm sạc 50kW, thời gian sạc từ 20% đến 80% là 56 phút Nếu sử dụng bộ sạc tiêu chuẩn AC 10,9 kW, thời gian sạc đầy 100% chỉ mất 6,6 giờ.
Mẫu IONIQ 5 tại Việt Nam trang bị công nghệ sạc pin tiên tiến của Hyundai, với công suất 217 mã lực và mô-men xoắn cực đại 350Nm từ mô-tơ ở trục sau Xe có tốc độ tối đa 185 km/h và tăng tốc 0-100 km/h trong 7,4 giây Động cơ điện cho phản ứng tức thì, mang lại công suất và mô-men xoắn ngay khi nhấn ga IONIQ 5 có khả năng di chuyển tối đa 450km cho một lần sạc trong điều kiện vận hành thông thường.
Lịch sử cXa xe Hyundai Ioniq 5
Hyundai Ioniq 5 là mẫu xe điện 5 chỗ ngồi được sản xuất bởi hãng xe Hàn Quốc Hyundai, lần đầu ra mắt vào tháng 3 năm 2021 và có mặt tại Mỹ vào tháng 9 năm 2022 Tên gọi Ioniq được hình thành từ sự kết hợp giữa "ion" và "unique", thể hiện tính năng và sự độc đáo của dòng xe này.
IONIQ mang sứ mệnh tạo ra những mẫu xe độc đáo và thân thiện với môi trường, giảm phát thải Sản phẩm này không chỉ đại diện cho phong cách thời trang mà còn thể hiện những giá trị thẩm mỹ và tính năng vượt trội IONIQ là biểu tượng của phương tiện thời đại mới, góp phần cải thiện môi trường.
Ioniq 5, mẫu xe điện thuần BEV của Hyundai, được xây dựng trên nền tảng E-GMP hiện đại, sở hữu hệ thống pin sạc 72,6kWh Xe hỗ trợ cấu trúc điện kép 400V/800V, cho phép sạc nhanh DC 350kW, giúp sạc từ 10 - 80% chỉ trong 18 phút Với trạm sạc 50kW, thời gian sạc từ 20 - 80% là 56 phút Nếu sử dụng bộ sạc tiêu chuẩn AC 10,9 kW, thời gian sạc đầy 100% chỉ mất 6,6 giờ.
Hyundai Ioniq 5 được công nhận là mẫu xe điện tiên phong trong ngành ô tô, với nhiều giải thưởng danh giá Gần đây, Ioniq 5 đã giành được ba giải thưởng quan trọng tại triển lãm ô tô quốc tế New York 2022, bao gồm Xe của năm, Xe điện của năm và Thiết kế xe của năm Trước đó, mẫu xe này cũng đã nhận được giải Xe của năm tại Đức, Anh và châu Âu.
Hyundai Ioniq 5 vừa được ra mắt tại Việt Nam, trang bị công nghệ sạc pin tiên tiến nhất của Hyundai Xe sở hữu công suất 217 mã lực và mô-men xoắn cực đại 350Nm từ một mô-tơ ở trục sau, cho phép đạt tốc độ tối đa 185 km/h và tăng tốc từ 0-100 km/h trong 7,4 giây Đặc biệt, động cơ điện mang lại phản ứng tức thì, giúp công suất và mô-men xoắn đạt tối đa ngay khi nhấn ga Với một lần sạc, Ioniq 5 có thể di chuyển tối đa 450km trong điều kiện vận hành thông thường.
CÔNG NGHỆ PIN
Pin cao áp
Tesla sử dụng hàng ngàn viên pin lithium-ion 18650, loại pin nhỏ và hình trụ thường thấy trong laptop và thiết bị điện tử tiêu dùng Các viên pin này được ghép nối song song để tạo thành các mô-đun, cung cấp năng lượng điện cho xe Dòng pin Model S có các dung lượng 40 kWh, 60 kWh và 85 kWh, với sự thay đổi trong cấu trúc pin để tạo ra công suất khác nhau Cụ thể, pin 85 kWh bao gồm 16 mô-đun, mỗi mô-đun chứa 6 viên pin lớn, và mỗi viên pin lại chứa 74 cell.
66 cell trong mỗi viên lớn và pin 40 kWh thì có 49 cell trong mỗi viên lớn.
Hình 1.4 Cấu tạo của pin cao áp
Hình 1.5 Các thông số thể hiện kích thước của pin Lithium-ion
18 hay 21 biểu thị đường kính của pin (mm)
65 hay 70 biểu thị chiều cao của Pin (mm)
Pin cao áp là nguồn năng lượng chính cho xe, cung cấp điện để lái xe và hoạt động của các hệ thống phụ kiện Nó cung cấp dòng điện một chiều cho bộ biến tần, chuyển đổi thành dòng điện ba pha cho động cơ, đồng thời hỗ trợ hệ thống điện 12V thông qua bộ chuyển đổi DC-DC Bộ chuyển đổi này còn phân phối dòng điện từ pin cao áp đến máy nén điều hòa, bộ làm mát nước và bộ sưởi cabin.
3.1.2 Dung lượng cXa một viên Pin (Cell pin).
Hình 1.6 Dung lượng của một viên pin Lithium-ion
Một viên pin có dung lượng khoảng 3,4Ah, năng lượng sinh ra khoảng 12,4Wh, điện áp khoảng 3,66V, có khối lượng khoảng 49g.
3.1.3 Quá trình nạp và xả cXa Pin.
Hình 1.7 Quá trình nạp xả của pin Lithium-ion
Quá trình xả của pin lithium-ion diễn ra khi các ion lithium di chuyển từ cực âm (Anode) sang cực dương (Cathode) Sự di chuyển của các ion lithium mang điện tích dương kéo theo các electron chuyển từ cực âm sang cực dương, tạo ra dòng điện cung cấp năng lượng cho các thiết bị tiêu thụ.
Quá trình sạc pin diễn ra khi các electron di chuyển ngược lại, giúp hút các ion lithium từ cực dương (Cathode) trở về cực âm (Anode).
3.1.4 Hệ thống sạc cho pin a) Vị trí và cấu tạo các bộ phận trên hệ thống sạc
Hình 1.8 Vị trí các bộ phận của hệ thống sạc
1.Pin cao áp; 2-5.Bô ‡ sạc; 3.Cổng sạc; 4.Hô ‡p nối mạch; 6 Bô ‡ chuyển đổi DC-DC
Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống sạc điện
Model S sử dụng động cơ điện và hoạt động nhờ vào pin điện áp cao (High Voltage - HV) Trên thị trường, pin HV có các dung lượng khác nhau, bao gồm 40kWh, 60kWh và 85kWh.
Model S được trang bị tiêu chuẩn với đầu nối di động và bộ điều hợp có thể cắm vào các nguồn sau:
- Ổ cắm điện tiêu chuẩn 110volt
- Trạm sạc công cộng b) Bộ sạc chính
Bộ sạc, được lắp đặt dưới hàng ghế sau, có chức năng chuyển đổi dòng điện xoay chiều AC từ nguồn điện bên ngoài thành dòng điện một chiều DC, giúp lưu trữ năng lượng trong pin cao áp.
Bộ sạc trên bo mạch chính 10kW tương thích với các phạm vi đầu vào sau:
- Hiệu suất sạc cao nhất 92%
Hình 2 Bộ sạc chính c) Hộp nối điện cao áp - High Voltage Junction Box (HVJB)
Hình 2.1 Hộp nối cao áp
Hộp nối điện áp cao (HVJB) được lắp đặt dưới tấm che hàng ghế sau, nằm giữa hai bộ sạc trong trường hợp có bộ sạc phụ, hoặc bên trái bộ sạc nếu chỉ có một bộ sạc duy nhất.
Hình 2.2 Cấu tạo của hộp nối cao áp
Bài viết đề cập đến các thành phần quan trọng trong hệ thống điện, bao gồm pin điện áp cao, tiếp điểm B- và B+, cùng với thanh dẫn dòng cao và thấp Cầu chì 2 x 50 Ampe và 100 Ampe được sử dụng để bảo vệ mạch, trong khi cổng sạc và bộ chuyển đổi DC/DC đảm bảo hiệu suất sạc tối ưu Bộ sạc chính 10kW và bộ lọc nhiễu cũng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng điện năng và hiệu quả hoạt động của biến tần.
HVJB cho phép dòng điện lưu thông giữa Pin HV, bộ biến tần, bộ chuyển đổi DC-DC, bộ sạc và cổng sạc Nó bao gồm các công tắc sạc nhanh, được điều khiển bởi bộ sạc chính, để tạo liên kết trực tiếp giữa cổng sạc và pin cao áp HVJB cũng được trang bị 3 cầu chì: một cầu chì 50A cho đầu ra dương DC từ mỗi bộ sạc và một cầu chì 100A cho mạch cung cấp DC dương đến bộ chuyển đổi DC-DC.
Pin 12volt được lắp đặt dưới mui xe bên tay phải, nhằm cung cấp nguồn năng lượng cho hệ thống điện 12V khi hệ thống pin cao áp không hoạt động Trong trường hợp hệ thống pin cao áp hoặc bộ chuyển đổi DC-DC gặp sự cố, pin này sẽ đóng vai trò là nguồn dự trữ năng lượng cho toàn bộ hệ thống 12V Đây là loại pin axit chì không cần bảo trì và được sạc bằng nguồn điện từ pin cao áp thông qua bộ chuyển đổi DC-DC.
Hình 2.4 Bộ chuyển đổi DC / DC
Bộ chuyển đổi điện áp cao chuyển đổi nguồn pin cao áp (350-400 VDC) thành 12-13 VDC, cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện áp thấp trong xe và duy trì việc sạc pin 12V Nó cũng hoạt động như hộp nối cao áp, phân phối dòng điện HV đến máy nén A/C, bộ làm mát và hệ thống sưởi Khi điện áp ắc quy 12V giảm xuống dưới 12.3V, hệ thống điều khiển sẽ tự động đóng các công tắc và cung cấp dòng điện từ bộ chuyển đổi DC-DC để giữ cho pin 12V hoạt động trong phạm vi tiêu chuẩn.
Quản lý chế độ và thao tác sạc xe Tesla là yếu tố quan trọng giúp pin tích trữ năng lượng nhanh chóng và bảo quản chất lượng pin, ngăn ngừa hư hỏng do quá nhiệt Người dùng có thể lựa chọn giữa chế độ sạc nhanh và sạc tiêu chuẩn Việc cài đặt và điều khiển sạc được thực hiện dễ dàng trên màn hình cảm ứng bằng cách chạm vào biểu tượng pin trên thanh trạng thái.
- STANDARD: Chế độ sạc này tốt nhất cho xe Pin HV được sạc khoảng 90% tổng công suất, giúp tối đa hóa tuổi thọ của Pi
- MAX RANGE: Chế độ sạc với công suất tối đa.
Ba chế độ sạc và thiết bị được hỗ trợ:
-Kết nối di động toàn cầu - Universal Mobile Connector (UMC)
- Đầu nối công suất cao - High Power Wall Connector (HPWC)
- Siêu sạc Tesla - Tesla Supercharger (DC)
Kết nối di động toàn cầu (UMC)
UMC được thiết kế với bộ điều hợp tương thích, cho phép kết nối với ổ cắm 240volt phổ biến, ổ cắm 120volt tiêu chuẩn và các trạm sạc công cộng Các thiết bị UMC có khả năng cung cấp công suất lên đến
10 kW, tương đương 50 Km/mỗi giờ sạc.
UMC được thiết kế để mang lại sự linh hoạt trong việc sạc xe điện khi di chuyển Với kích thước nhỏ gọn, nó dễ dàng được cất giữ trong cốp xe Thiết bị hoạt động ở điện áp từ 110 đến 240 VAC và có khả năng cung cấp tối đa 40A dòng điện khi kết nối với nguồn 240V / 50A Khi kết nối với nguồn 110V / 15A, dòng sạc tối đa đạt 12A.
Hình 2.5 Thiết bị sạc UMC
UMC có nhiều đèn màu trên thiết bị, giúp người dùng nhanh chóng nhận diện vấn đề trong quá trình sạc Bằng cách quan sát ánh sáng nhấp nháy và số lần nhấp nháy, bạn có thể xác định trạng thái sạc Bảng dưới đây cung cấp thông tin chi tiết về chế độ và thao tác sạc cho xe Tesla.
Hình 2.6 Hướng dẫn khắc phục sự cố UMC Đầu nối tường công suất cao (HPWC)
Hình 2.7 Hướng dẫn khắc phục sự cố HPWC
Xe điện Hyundai IONIQ 5
3.1 Hê d thống Pin cao áp và hê d thống kiểm soát Pin cao áp
3.1.1 Hê d thống Pin cao áp
Pin cao áp trên xe Hyundai Ioniq 5 được cấu tạo từ nhiều cell Pin liên kết theo dạng 2P6S, tạo thành các cụm Module chắc chắn Thiết kế của phần đế và vỏ pin được gia cố để lắp đặt dưới gầm xe, giúp bảo vệ khỏi va đập trong quá trình di chuyển Hệ thống điều khiển Pin bao gồm các thiết bị quan trọng như Cụm điều khiển (BMU), Hộp cầu chì, Cụm điều khiển Cell Pin (CMU) và Bộ Relay nguồn (PRA).
Hình 3.2 Cấu tạo của Pin cao áp trên xe Hyundai Ion
Pin cao áp trên xe Hyundai Ioniq 5 có nhiều phiên bản khác nhau, phù hợp với từng thị trường Trong số đó, pin cao áp loại tiêu chuẩn là một trong những lựa chọn chính cho người tiêu dùng.
Hình 3.3 Sơ đồ module PIN cao áp loại tiêu chuẩn b) Pin cao áp loại mở rộng
Hình 3.4 Sơ đồ Module PIN cao áp loại mở rộng
Bảng 1 Thông số Pin cao áp trên xe Hyundai Ioniq 5
Thông số Đơn vị tính NE
Kiểu Pin - LIPB LIPB Điện áp định mức V 697 (450 - 774) 523 (360 - 619)
Năng lượng danh nghĩa kWh 72.6 58.0
Công suất xả max kW 253 195
Công suất sạc max kW 350 350
Hệ thống làm mát - Bằng nước Bằng nước
Hệ thống sấy - Hệ thống sấy hệ số nhiệt dương
Hệ thống sấy hệ số nhiệt dương
Nhà sản xuất - Mobis (SKI) Mobis (SKI)
3.1.2 Hê d thống điều khiển Pin cao áp a) Cụm cầu chì và Relay
Trong hệ thống pin, bộ phận này có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bộ pin cao áp và mạch điện cao áp khỏi hư hỏng do sự cố ngắn mạch trong hệ thống.
Bảng 2 Thông số của cầu chì trong hệ thống Pin cao áp
Cầu chì Thống số Điện áp định mức (V) 850 (DC)
Dòng điện định mức (A) 500 Điện trở (ohm) =< 1 [20 độ C (68 độ F)]
Cụm Relay nguồn (PRA) là một thành phần quan trọng trong hệ thống Pin cao áp, bao gồm các bộ phận như Main Relay (+), Main Relay (-), Relay sạc sơ cấp, Điện trở sạc sơ cấp và cảm biến dòng PRA thực hiện chức năng On/Off và điều khiển điện áp cao giữa bộ Pin cao áp và bộ nối điện cao áp dựa trên tín hiệu điều khiển từ BMU.
Hình 3.5 Cụm cầu chì và Relay trong hệ thống Pin cao áp
Bảng 3 Thông số Main Relay
Main Relay Thống số Điện áp định mức (V) 12 (DC) Điện áp công tác 0.5-9 Điện trở cuộn dây (ohm) 21.6-26.4 [20 độ C (68 độ F)]
Bảng 4 Thông số Pre – Charge Relay
Pre – Charge Relay Thống số
Loại Điện từ Điện áp định mức (V) 1000
Dòng điện định mức (A) 20 b) Cụm theo dõi Cell Pin CMU
- Cảm biến đo điê dn áp và nhiê dt độ Module
Cảm biến điện áp: Theo dõi điện áp từng Module trong hệ thống pin cao áp và đồng thời gửi tín hiệu điện áp về CMU.
Mỗi Module được trang bị hai cảm biến nhiệt độ, trong đó cảm biến nhiệt độ cells là loại nhiệt điện trở dương Điều này có nghĩa là khi nhiệt độ tăng, giá trị điện trở cũng tăng theo, và ngược lại, khi nhiệt độ giảm, giá trị điện trở giảm Sự biến đổi giá trị điện trở này được sử dụng để theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của từng cell pin và truyền tín hiệu điện áp về CMU.
Hình 3.6 A - Cảm biến nhiệt độ Module B - Cảm biến điện áp ModuleBảng 4 Thông số cảm biến nhiệt độ Module
Nhiệt độ Điện trở (KΩ) Sự sai lệch
Theo dõi và quản lý một cụm 6 cell là nhiệm vụ quan trọng Các bộ theo dõi Module được kết nối nối tiếp và liên kết với hệ thống quản lý pin (BMU) Chúng có chức năng nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến nhiệt độ và cảm biến điện áp, xử lý các tín hiệu này và gửi thông tin về BMU.
Hình 3.7 Vị trí bộ theo dõi CMU
Hình 3.8 Sơ đồ tín hiệu của bộ theo dõi CMU
Bảng 5 Thông số bộ theo dõi CMU
CMU Thông số Điện áp công tác (V) 9-60
Nhiệt độ công tác [độ C (độ F)] -35 - 75 (-31 – 1670) Điện trở cách điện (MΩ) 10 ( tại điện áp 2kV) c) Bộ quản lý Pin cao áp BMU
Hình 3.9 Bộ quản lý Pin cao áp BMU
Hình 4 Sơ đồ hoạt động của BMU Bảng 6 Chức năng của bộ quản lý Pin cao áp BMU
Quản lí pin thông qua bộ CMU
Quản lí điện áp, dòng điện và nhiệt độ của hệ thống pin thông qua hệ thống CMU, duy trì điện áp của các cell luôn luôn bằng nhau.
Để tính toán tình trạng sạc (SOC) của pin, cần đo điện áp, dòng điện và nhiệt độ, sau đó gửi tín hiệu này đến VCU để quản lý tình trạng xả và sạc SOC nên duy trì trong khoảng từ 2.5% đến 95%.
Giá trị SOH dùng để ước tính tuổi thọ của pin.
Giới hạn công suất được thiết lập để bảo vệ pin, với việc tính toán giá trị công suất vào và ra trong mọi chế độ làm việc, sau đó gửi đến VCU Điều này giúp ước tính công suất hiện tại của pin, ngăn ngừa tình trạng sạc quá mức hay xả quá mức, từ đó tăng tuổi thọ của pin Hệ thống cũng thực hiện chẩn đoán lỗi pin, theo dõi và lưu trữ dữ liệu liên quan Bên cạnh đó, việc điều chỉnh giới hạn đầu ra theo mức độ an toàn là cần thiết, bao gồm việc điều khiển relay chính để ngăn ngừa các vấn đề an toàn trong quá trình điều khiển phương tiện và sự lão hóa của ắc quy, cũng như quản lý hệ thống làm mát và sấy pin.
Kiểm soát nhiệt độ pin sao cho pin đạt được hiệu suất cao nhất Cung cấp và ngắt điện cho bộ phận PE thông qua mạng CAN.
Ngăn chặn các vấn đề về an toàn khi có sự cố trong hệ thống điện áp cao
Gửi tín hiệu ra màn hình AVN để thông tin về tình trạng Pin thông qua mạng CAN
Giao tiếp với ICCU để thông báo tình trạng pin giúp ICCU điều khiển hệ thống sạc một cách hiệu quả Việc điều khiển sạc DC được thực hiện thông qua việc điều chỉnh các Relay Quick Charge DC và Main Relay, đảm bảo quá trình sạc diễn ra an toàn và phù hợp.
Bảng 7 Thông số bộ quản lý Pin cao áp BMU
BMU Thông số Điện áp công tác (V) 9-60
Nhiệt độ công tác [độ C (độ F)] -35 - 75 (-31 – 1670) Điện trở cách điện (MΩ) 10 ( tại điện áp 2kV)
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý đóng/ngắt điện cao áp
BMU nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến dòng điện và điều khiển bộ Relay (PRA) để ngắt dòng điện khi vượt quá tải Ngoài ra, BMU cũng ngắt điện dựa vào tín hiệu từ công tắc an toàn khi kỹ thuật viên bật công tắc để thực hiện sửa chữa.
PRA hoạt động như sau:
- Khi đóng cho dòng điện đi qua: đầu tiên Main Relay (-) ON, Pre – Charge Relay
ON, sau đó Main Relay (+) ON, Pre – Charge Relay OFF, dòng điện đi qua Main Relay.
- Khi ngắt dòng điện: Main Relay (+) (-) OFF.
Việc cấp điện cho Relay Pre-Charge trước tiên để sạc tụ điện giúp bảo vệ các linh kiện khỏi hư hỏng do dòng điện cao áp tăng đột ngột.
ĐỘNG CƠ
Động cơ điện
Hình 4.2 Cấu tạo của động cơ điện cảm ứng xoay chiều 3 pha
1 Các đầu cuộn dây 5 Rotor
3 Bộ mã hóa động cơ
4 Cảm biến Động cơ cảm ứng xoay chiều 3 pha bao gồm một stator và một rotor được đặt bên trong vỏ động cơ đúc bằng nhôm được dùng chung với một nửa vỏ hộp số Cách tích hợp này làm cho động cơ không thể tách ra khỏi hộp số Ưu điểm của việc tích hợp là giảm tổng chi phí và khối lượng cơ khí các chi tiết của hệ thống truyền động.
Hình 4.3 Cấu tạo bên ngoài của hệ thống truyền lực
Bô biến tần là một thành phần quan trọng trong hệ thống động cơ điện, bao gồm các bộ phận như vít thông hơi bô biến tần, vít thông hơi hộp số, và giá lắp hộp số phía sau Động cơ điện hoạt động nhờ vào cảm biến tốc độ động cơ, trong khi ống góp dung dịch làm mát và đầu vào dung dịch làm mát đảm bảo hiệu suất hoạt động Giá lắp bên động cơ và bán trục trái cũng đóng vai trò quan trọng, cùng với vít xả dầu hộp số và vít châm dầu hộp số để duy trì hoạt động trơn tru Giá lắp hộp số phía trước và bán trục phải hoàn thiện cấu trúc của động cơ cảm ứng, được chia thành hai phần chính: stator và rotor.
Hình 4.4 Mô phỏng cấu tạo động cơ điện Tesla Model S
Stator bao gồm nhiều lớp thép và chứa các khe cuộn dây động cơ dẫn điện cùng với lớp phim cách điện Các cảm biến nhiệt độ stato được tích hợp bên trong cuộn dây, trong khi stato được kết nối trực tiếp với biến tần truyền động mà không cần cáp động cơ hay đầu nối Kết nối này có thể dễ dàng truy cập qua nắp lệch pha màu cam trên hộp số Việc loại bỏ cáp động cơ không chỉ giúp giảm chi phí hệ thống mà còn hạn chế các chế độ hỏng hóc, phát xạ bức xạ và khối lượng Hơn nữa, việc giảm tổn thất điện trở trong cáp và các kết nối góp phần cải thiện hiệu quả của bộ truyền động cũng như tăng cường phạm vi hoạt động của xe.
Rotor là một cấu trúc bao gồm nhiều thanh thép được bố trí đều và cách nhau xung quanh chu vi Nó được gắn trên một trục trung tâm, được hỗ trợ bởi các ổ trục ở hai đầu, giúp rotor quay một cách trơn tru.
Hình 4.5 Cấu tạo bên trong của rotor
Động cơ điện và hệ thống truyền động
4.1.1 Cấu tạo động cơ điê dn và hê d thống truyền động
Xe Hyundai Ioniq 5 4WD được trang bị hai động cơ điện ba pha, một ở phía trước và một ở phía sau, kết nối với bộ Inverter và bộ giảm tốc để tối ưu hóa momen kéo Trong khi đó, phiên bản 2WD chỉ có một động cơ điện ba pha lắp đặt ở phía sau, tương tự như cấu trúc của xe 4WD.
Hình 4.6 Bố trí động cơ trên xe
Hình 4.7 Cấu tạo động cơ điện
Hệ thống truyền động của Hyundai Ioniq 5 được thiết kế đơn giản, tương tự như các xe điện khác, với ít chi tiết hơn so với ô tô truyền thống Nó bao gồm bộ giảm tốc, bộ vi sai và bán trục dẫn động tới các bánh xe.
Hình 4.8 Cấu tạo hộp giảm tốc cầu trước
Hình 4.9 Cấu tạo hộp giảm tốc cầu sau
Hình 5 Cơ cấu ngắt truyền động Bảng 8 Thông số động cơ điện và hệ thống truyền động
Loại động cơ Nam châm vĩnh cửu Nam châm vĩnh cửu
Tỉ số truyền hộp giảm tốc 2.263 2.263
Tỉ số truyền bộ vi sai 4.706 4.706
SO SÁNH HAI DÒNG XE
Tesla model S
1 Hiệu suất động cơ vượt trội: Tesla Model S nổi tiếng với khả năng tăng tốc nhanh chóng, cung cấp trải nghiệm lái xe mạnh mẽ và phấn khích.
2 Quãng đường di chuyển xa: Model S có một trong những quãng đường di chuyển trên một lần sạc lớn nhất trong số các xe điện, đủ để thực hiện hầu hết các chuyến đi hàng ngày và cả những chuyến đi dài mà không cần sạc giữa chừng.
3 Công nghệ tiên tiến: Xe được trang bị nhiều tính năng công nghệ hàng đầu, bao gồm hệ thống hỗ trợ lái xe tự động Autopilot và giao diện màn hình cảm ứng lớn với nhiều tính năng giải trí và thông tin.
4 Thiết kế nội và ngoại thất tinh tế: Model S có thiết kế ngoại thất mượt mà, hấp dẫn và nội thất rộng rãi, thoáng đãng với chất liệu cao cấp.
5 Sạc nhanh và tiện lợi: Với mạng lưới trạm Supercharger của Tesla, việc sạc xe trở nên nhanh chóng và tiện lợi, giúp giảm bớt lo lắng về việc sạc xe trong những chuyến đi xa.
1 Giá bán cao: Tesla Model S có giá khá cao so với nhiều mẫu xe điện khác và thậm chí so với một số mẫu xe chạy xăng với cùng kích thước và tính năng.
2 Cân nặng: Do pin lớn và công nghệ điện, xe có trọng lượng khá nặng, có thể ảnh hưởng đến cảm giác lái ở một số điều kiện.
3 Độ bền của pin: Mặc dù Tesla cam kết về tuổi thọ pin dài, nhưng việc sử dụng liên tục và sạc không đúng cách có thể làm giảm tuổi thọ của pin.
4 Phụ thuộc vào trạm sạc: Mặc dù mạng lưới Supercharger ngày càng rộng khắp, nhưng việc sở hữu và sử dụng xe điện vẫn phụ thuộc nhiều vào việc tiếp cận các trạm sạc, đặc biệt là trong những chuyến đi dài.
5 Vấn đề về chất lượng sản xuất: Một số chủ xe đã báo cáo về các vấn đề chất lượng và độ tin cậy, bao gồm cả lỗi phần mềm và vấn đề về lắp ráp.
1 Thiết kế hiện đại: Ioniq 5 có thiết kế ngoại thất và nội thất đậm chất hiện đại, với các đường nét sắc sảo và sáng tạo.
2 Hiệu suất động cơ: Xe được trang bị các động cơ điện mạnh mẽ, cung cấp khả năng tăng tốc nhanh và trải nghiệm lái xe thú vị.
3 Dung lượng pin lớn: Ioniq 5 có pin lớn cho phép xe đi được một quãng đường dài trên một lần sạc, giúp giảm bớt lo lắng về việc sạc giữa chừng trong các chuyến đi dài.
4 Công nghệ tiên tiến: Xe trang bị nhiều tính năng công nghệ tiên tiến như hệ thống giải trí, hỗ trợ lái tự động và hệ thống thông tin giải trí.
5 Khả năng sạc nhanh: Ioniq 5 hỗ trợ sạc nhanh, giúp giảm thời gian chờ đợi khi sạc xe.
1 Giá cả: Giá bán của Hyundai Ioniq 5 có thể cao hơn so với một số đối thủ cùng phân khúc.
2 Hạn chế về sạc: Mặc dù hỗ trợ sạc nhanh, nhưng việc tiếp cận các trạm sạc có thể không phổ biến như một số hãng khác như Tesla.
3 Khả năng cạnh tranh: Trong một thị trường ngày càng cạnh tranh, Ioniq 5 phải cạnh tranh với nhiều mẫu xe điện khác có tính năng và giá cả tương đương.
4 Khả năng hạn chế của pin: Mặc dù pin lớn, nhưng việc sử dụng ở các điều kiện khắc nghiệt hoặc vận hành ở tốc độ cao có thể làm giảm hiệu suất của pin.
5 Độ tin cậy: Như mọi mẫu xe mới, độ tin cậy của Hyundai Ioniq 5 cũng cần thời gian để được đánh giá từ người tiêu dùng và các tổ chức xác thực.