Đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở nghiên cứu – thiết kế & chế tạo hệ thống bảo trì hệ thống pin trên xe Điện

- Pin đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của ô tô điện, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, phạm vi hoạt động và tính khả thi của loại phương tiện này Vì thế Việc bảo trì pin là y

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ NGHIÊN CỨU – THIẾT KẾ & CHẾ TẠO HỆ THỐNG BẢO TRÌ

HỆ THỐNG PIN TRÊN XE ĐIỆN

Mã số: (2)

Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Trường Hải Thành viên:

1 Phạm Gia Bảo

2 Lê Hoàng Vủ

3 Quách Gia Chiền

Cần Thơ, 20 tháng 12 năm 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Cần Thơ, ngày 19 tháng 12 năm 2024

THUYẾT MINH ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ

1. Tên đề tài: Bảo trì hệ thống pin trên xe điện

2 Mã số: 2

3. Chủ nhiệm đề tài 

- Họ tên: Nguyễn Trường Hải

- Học hàm, học vị: Sinh Viên

- Chuyên môn: Công nghệ kỹ thuật ô tô

4 Đơn vị/cơ quan chủ quản

Trường ĐH Nam Cần Thơ

5 Đơn vị/cơ quan chủ trì

Khoa Cơ khí Động lực, Trường ĐH Nam Cần Thơ

6 Thời gian (tháng): Đề tài được thực hiện dự kiến 12 tháng kể từ ngày đề cương

được phê duyệt, từ tháng 12 năm 2024.

7 Thông tin về nhân lực

TT Họ và tên hàm, Học

học vị

Chuyên môn Đơn vị công tác

Chức danh dự kiến trong đề tài (Chủ nhiệm, thư

ký, chuyên gia )

1 Nguyễn Trường Hải SV CKĐL Khoa Cơ khí

Động lực Chủ nhiệm

2 Phạm Gia Bảo SV CKĐL Khoa Cơ khí

Động lực Thư ký đề tài

Động lực Thành viên

4 Quách Gia Chiền SV CKĐL Khoa Cơ khí

Động lực Thành viên

8 Tổng quan 

8.1 Nhu cầu thực tiễn

- Trong bối cảnh nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng khan hiếm và những lo ngại về môi trường gia tăng, ô tô điện đang trở thành xu hướng phát triển tất yếu của tương lai Việc chuyển đổi từ xe sử dụng nhiên liệu hóa thạch sang xe điện không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm không khí mà còn góp phần bảo vệ môi trường và hướng tới phát triển bền vững

- Để đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng không vào năm 2050, nhiều quốc gia

đã đặt ra các chỉ tiêu quan trọng, như tăng tỷ trọng phương tiện sử dụng điện và năng lượng xanh, cũng như thúc đẩy việc chuyển đổi từ phương tiện cá nhân sang giao thông công cộng

- Pin đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của ô tô điện, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, phạm vi hoạt động và tính khả thi của loại phương tiện này

Vì thế Việc bảo trì pin là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa tuổi thọ, hiệu suất và an toàn của xe điện Một hệ thống pin hoạt động tốt không chỉ giúp giảm chi phí vận hành mà còn nâng cao giá trị sử dụng của xe

 Vì thế Việc bảo trì pin là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa tuổi thọ, hiệu suất

và an toàn của xe điện Một hệ thống pin hoạt động tốt không chỉ giúp giảm chi phí vận hành mà còn nâng cao giá trị sử dụng của xe

8.2Tổng quan tài liệu công trình nghiên cứu liên quan

8.2.1 Tình hình trong nước

- Hiện tại, Việt Nam chưa sản xuất được pin xe điện quy mô lớn mà chủ yếu

nhập khẩu từ các nước như Trung Quốc, Hàn Quốc, và Nhật Bản

- VinFast đã hợp tác với các công ty quốc tế để phát triển và sản xuất pin tại Việt Nam, bao gồm cả công nghệ pin thể rắn (solid-state battery)

- Việc bảo trì pin để tăng tuổi thọ vẫn chưa được phổ biến rộng rãi, đặc biệt ở các phân khúc xe điện giá rẻ

- Người dùng thường chỉ quan tâm đến sạc điện và sử dụng xe, ít chú trọng đến các biện pháp bảo trì như kiểm tra định kỳ hoặc tối ưu hóa cách sạc

8.2.2 Tình hình ngoài nước

- Các quốc gia và công ty lớn như Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản, và châu Âu đều đang đầu tư mạnh mẽ vào lĩnh vực này, tạo động lực phát triển vượt bậc cho ngành công nghiệp pin và xe điện

- Xu hướng: Tăng cường tuổi thọ và hiệu suất pin bằng cách tối ưu hóa vật

liệu, phát triển công nghệ mới và cải thiện quy trình tái chế

+ Công nghệ pin thể rắn (Solid-State Batteries) : Pin thể rắn thay thế chất

điện phân lỏng truyền thống bằng chất điện phân rắn, giúp tăng độ an toàn, giảm nguy cơ cháy nổ, và cải thiện tuổi thọ pin

+ Pin Lithium-silicon: Thay thế cực dương bằng silicon thay vì than chì, giúp

tăng khả năng lưu trữ năng lượng

+ Pin Lithium Iron Phosphate (LFP): LFP là một biến thể của pin

Lithium-ion, sử dụng sắt và phốt-phát thay vì coban và niken

+ Công nghệ tái tạo pin: Nghiên cứu tái tạo các thành phần của pin đã qua sử

dụng để kéo dài tuổi thọ hoặc tái chế cho pin mới

+ Hệ thống quản lý pin thông minh (Battery Management System - BMS):

BMS giúp theo dõi tình trạng pin, tối ưu hóa hiệu suất và giảm hao mòn qua thời gian

+ Sạc không dây và sạc nhanh: Công nghệ sạc không dây và sạc nhanh giúp

giảm thời gian sạc, đồng thời tối ưu hóa quy trình bảo trì pin

8.3 Ý nghĩa khoa học

Bảo trì pin không chỉ giúp tăng tuổi thọ mà vẫn đảm bảo an toàn, hiệu quả và tiết kiệm chi phí Trong bối cảnh xe điện ngày càng phổ biến, việc áp dụng các biện pháp bảo trì đúng cách sẽ góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp này

9 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu chung :

Tăng tuổi thọ và độ bền của hệ thống pin

- Mục tiêu cụ thể:

- +Đánh giá cơ chế lão hóa của pin

- +Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ

- +Xây dựng quy trình bảo trì định kỳ

- +Kiểm tra hiệu suất thực tế

- +Đưa ra tiêu chuẩn bảo trì pin hiệu quả

10.Phạm vi nghiên cứu

- Giới hạn không gian, thời gian

Thời gian 12 tháng từ ngày nhận đề tài, nơi nghiên cứu tại khoa cơ khí động lực trường đại học Nam Cần Thơ

- Giới hạn đối tượng nghiên cứu :

Nghiên cứu trên các dòng xe điện, xe buýt điện

11.Phương pháp nghiên cứu

- Phân tích, tổng hợp tài liệu về hệ thống điện và điều khiển tự động trên ô tô

 Tìm hiểu các dạng tài liệu, hình ảnh, mô hình…hỏi ChatGPT (không phụ thuộc vào tool)

- Tìm hiểu chọn lọc các đề tài, công trình nghiên cứu có liên quan

- Thiết kế và tính toán bố trí các hệ thống trên mô hình dự kiến triển khai

- Chế tạo và thảo nghiệm các hệ thống, mô hình

- Áp dụng phần mềm mô phỏng Labview vào một số hệ thống mà nhóm nghiên cứu thực hiện

12. Nội dung nghiên cứu:

- Đánh giá cơ chế lão hóa của pin: Pin là một thiết bị lưu trữ năng lượng quan

trọng, nhưng theo thời gian, chúng trải qua các cơ chế lão hóa, ảnh hưởng đến hiệu suất

và tuổi thọ Hai cơ chế chính gồm:

+ Lão hóa hóa học: Liên quan đến sự phân hủy chất điện phân, hình thành màng

SEI (Solid Electrolyte Interphase) trên bề mặt điện cực và thoái hóa vật liệu cực

+ Lão hóa cơ học: Xảy ra khi vật liệu cực bị phóng to, nứt vỡ, hoặc biến dạng

trong quá trình sạc/xả.

- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ: Tuổi thọ pin phụ thuộc vào nhiều

yếu tố:

+ Nhiệt độ: Nhiệt độ cao gia tăng tốc độ phân hủy chất điện phân và ảnh hưởng

đến cấu trúc vật liệu cực

+ Dòng sạc/xả: Sạc nhanh hoặc xả sâu dẫn đến hao mòn lên vật liệu.

+ Điện áp cực đại: Sạc vượt quá mức điện áp cho phép làm gia tăng tự phá điện

phân

+ Chu kỳ sử dụng: Mỗi chu kỳ sạc/xả góp phần làm giảm dần dung lượng.

- Xây dựng quy trình bảo trì định kỳ: Quy trình bảo trì pin lithium trong xe điện

bao gồm:

+ Kiểm tra hệ thống làm mát, nếu có hao hụt cần bổ sung nước làm mát.

+ Kiểm tra cụm dây dẫn điện và các giắc cắm xung quanh để đảm bảo tình trạng hoạt động ổn định, không bị lỏng lẻo hoặc rò rỉ điện

Hầu hết các loại xe điện hiện nay đều sử dụng pin lithium với khả năng lưu trữ năng lượng lớn, tuổi thọ cao, chống cháy nổ vượt trội so với loại pin axit-chì trước đây Tuy nhiên, người dùng vẫn cần lưu ý quan sát và bảo trì pin xe điện thường xuyên để đảm bảo hiệu suất vận hành lý tưởng, gia tăng độ bền cho pin

- Kiểm tra hiệu suất thực tế:

+ Phép đo dung lượng thực tế: So sánh dung lượng còn lại với dung lượng ghi

trên pin

+ Kiểm tra hiệu suất sạc/xả: Xem xét thời gian sạc và tốc độ sụt điện áp khi xả

- Đưa ra tiêu chuẩn bảo trì pin hiệu quả: Để đạt được hiệu quả cao trong việc bảo

trì pin, các tiêu chuẩn sau đây nên được áp dụng:

+ Nhiệt độ hoạt động: Giữ pin trong dải nhiệt độ an toàn (15-35°C).

+ Duy trì chu kỳ sạc thường xuyên ở mức khuyến nghị, tránh sạc quá mức hoặc

để pin cạn kiệt hoàn toàn

+ Thay thế ngay các cell pin có dấu hiệu phồng rộp hoặc mất cân bằng nặng để tránh gây hư hỏng dây chuyền

+ Sử dụng các bộ sạc có kiểm soát dòng và điện áp phù hợp với từng loại pin

13.Dự kiến kết quả, sản phẩm nghiên cứu

TT Dạng sản phẩm Số lượng Chất lượng (tiêu chí

đánh giá)

Ghi chú

1 Một bài báo cáo khoa học 1

2 Quy trình bảo trì giúp tăng tuổi

thọ pin

1 > 20%

3 Báo cáo phân tích tuổi thọ hệ

thống pin

1

14.Bố cục của báo cáo tổng kết

Trang bìa

Trang lót

Mở đầu

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nhu cầu chuyển đổi sang các phương tiện giao thông bền vững, xe điện đang trở thành xu hướng phát triển đáng kể trong ngành công nghiệp ô tô Trong đó, pin đóng vai trò quan trọng nhất, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, phạm vi hoạt động và tính kinh tế của xe điện Việc nghiên cứu và áp dụng các biện pháp bảo trì pin để tăng tuổi thọ và hiệu quả là một trong những yếu tố then chốt giúp thúc đẩy ngành xe điện phát triển bền vững

Chương 1 Tổng quan

1.1 Tình hình phát triển xe điện trên thế giới

 Sự tăng trưởng của xe điện trong những năm gần đây

 Các xu hướng công nghệ pin mới như pin thể rắn, pin sodium-ion

1.2 Tình hình phát triển xe điện tại Việt Nam

 Vai trò của các doanh nghiệp như VinFast, PEGA

 Các chính sách hỗ trợ từ chính phủ

1.3 Vai trò của pin trong ngành xe điện

 Ảnh hưởng đến hiệu suất, phạm vi hoạt động

 Các thách thức về chi phí và bảo trì

Chương 2 Cơ sở lý thuyết

2.1 Các loại pin dùng trong xe điện

 Pin Lithium-ion (Li-ion)

 Pin Lithium Iron Phosphate (LFP)

 Pin thể rắn (Solid-state)

2.2 Nguyên lý hoạt động của pin xe điện

 Quá trình sạc/xả

 Hệ thống quản lý pin (BMS)

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ pin

 Nhiệt độ

 Cách sạc pin

 Tần suất sử dụng

Chương 3 Phương pháp và trình tự tiến hành nghiên cứu

3.1 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu

 Pin Lithium-ion trong các dòng xe điện phổ biến

3.2 Phương pháp thu thập dữ liệu

 Thí nghiệm sạc/xả trong điều kiện khác nhau.

 Phân tích hiệu quả hoạt động qua các chu kỳ

3.3 Các bước tiến hành

 Thiết lập môi trường nghiên cứu

 Ghi nhận và phân tích kết quả

Chương 4 Kết quả vận hành, thử nghiệm và bàn luận

4.1 Kết quả nghiên cứu

 Hiệu quả tăng tuổi thọ pin khi sử dụng các biện pháp bảo trì

 Ảnh hưởng của nhiệt độ và tần suất sạc

4.2 Phân tích kết quả

 So sánh hiệu quả giữa các điều kiện nghiên cứu

 Đề xuất biện pháp cải thiện

Chương 5 Kết luận và hướng phát triển

5.1 Kết luận

 Tóm tắt những phát hiện chính

 Khẳng định tầm quan trọng của việc bảo trì pin

5.2 Hướng phát triển

 Đề xuất nghiên cứu công nghệ pin mới

 Tăng cường hệ thống bảo trì và tái chế pin

Tài liệu tham khảo

1/ Sự trỗi dậy của pin EV thể rắn

https://vneconomy.vn/automotive/su-troi-day-cua-pin-ev-the-ran.htm?

2/ Làm sao để kéo dài tuổi thọ pin xe điện?

https://baophapluat.vn/lam-sao-de-keo-dai-tuoi-tho-pin-xe-dien-post505076.html

3/ XE ĐIỆN - XU HƯỚNG THẾ GIỚI VÀ TRIỂN VỌNG CHO VIỆT NAM HƯỚNG TỚI MỤC TIÊU COP26

https://www.researchgate.net/publication/370953184_XE_DIEN_-XU_HUONG_THE_GIOI_VA_TRIEN_VONG_CHO_VIET_NAM_HUONG_T OI_MUC_TIEU_COP26

4/ Bảo Dưỡng Pin Xe Điện - Điều Quan Trọng Để Bảo Vệ Đầu Tư Của Bạn

https://evbattery.vn/bao-duong-pin-xe-dien-dieu-quan-trong-de-bao-ve-dau-tu-cua-ban/

5/ Xe điện và xu hướng phát triển

https://vjst.vn/vn/tin-tuc/7240/xe-dien-va-xu-huong-phat-trien.aspx

6/ Những lưu ý khi bảo trì pin xe điện

https://vietnamnet.vn/nhung-luu-y-khi-bao-tri-pin-xe-dien-2015184.html

7/ Bảo trì pin ô tô điện đúng cách, kéo dài tuổi thọ pin

https://greencharge.vn/bao-tri-pin-o-to-dien/

8/ nhiệt độ ảnh hưởng tới pin

https://htebike.htskys.com/kham-pha/anh-huong-cua-nhiet-do-den-pin-xe-dien-nhu-the-nao-cach-khac-phuc-an-toan/

Phụ lục Số liệu thiết kế, thử nghiệm, khảo nghiệm,

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất pin: Hiệu suất ở các mức nhiệt độ khác nhau

- Ở nhiệt độ thấp (dưới 10°C): Hiệu suất pin có thể giảm đáng kể, lên đến 20%

-Nhiệt độ tối ưu (20-25°C): Pin hoạt động với hiệu suất cao nhất, đạt 100%

- Nhiệt độ cao (trên 40°C): Hiệu suất pin giảm khoảng 30%

15.Dự kiến phân công công việc

TT Họ và tên Chức danh Nhiệm vụ được giao

(theo Mục 7)

Thời gian thực hiện (tháng)

1 Nguyễn Trường Hải Chủ nhiệm Tổng quan, Thực

2 Phạm Gia Bảo Thư ký Thiết kế,Viết báo cáo, 12

4 Quách Gia Chiền Thành viên Thuyết trình báo cáo 12

16.Dự toán kinh phí:

Dự trù kinh phí tổng

- Hệ thống sạc/xả pin chuyên dụng: 50-100 triệu VND.

- Thiết bị đo nhiệt độ, ứng dụng và dòng điện: 20-50 triệu VND.

- Phần mềm phân tích dữ liệu: 10-30 triệu VND.

- Pin mẫu cho nghiên cứu: 50-200 triệu VND (loại pin và số lượng).

Tổng chi phí thiết bị: 130-380 triệu đồng.

Chi tiết các loại kinh phí cần thiết:

- Điện năng tiêu thụ: 5-10 triệu VND (cho các thử nghiệm sạc/xả liên tục)

- Vật tư tiêu hao (dây dẫn, cảm biến, vv): 2-5 triệu VND

17.Tiến độ:

TT Công việc 1 Bắt đầu Kết thúc Thời gian (tháng) Người chịu trách nhiệm chính 2

1 Tổng quan đề tài 20/12/2024 20/01/202

5 1 Nguyễn Trường Hải 2

Khảo sát và thu

thập dữ liệu thực

tế

1/01/2025 21/02/202

3 Phân tích dữ liệu

và thiết kế 22/02/2025

22/06/202

4 Thực nghiệm và

kiểm thử 23/06/2025

23/11/202

5 Tổng hợp và viết

báo cáo 24/11/2025

24/01/202

6 Thuyết trình và

báo cáo 25/01/2026

25/02/201

Triển khai bổ sung giản đồ GANTT

18.Tài liệu tham khảo:

[1] Journal of Energy Storage

[2] Battery Maintenance Standards (IEEE, ISO)

[3] Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles; Third Edition

[4] https://intechsolar.vn/huong-dan-bao-tri-pin-lithium-trong-xe-dien-khong-gay-chay-no/

[5] https://zingxe.vn/cach-bao-quan-bao-tri-va-su-dung-pin-xe-o-to-dien

[6] https://vi.everexceed.com/blog/analysis-and-application-of-charge-and-discharge-curve-of-lithium-battery_b601

[7] https://www.autotrader.com/car-shopping/ev-battery-maintenance-guide

[8] https://www.greencars.com/greencars-101/ev-battery-maintenance-best-practices

[9] https://thuvienso.hcmute.edu.vn/doc/nghien-cuu-ung-dung-pin-lithium-ion-thay-the-cho-ac-quy-axit-chi-tren-o-to-897600.html

[10] https://toolsense.io/maintenance/battery-maintenance-for-equipment-8-tips-for-maintaining-batteries/

[11]

P NCKH&HTQT Trưởng khoa/Viện/Trung tâm Chủ nhiệm đề tài

HIỆU TRƯỞNG