Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển ắc quy cao áp trên xe E-Rev

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN
ẮC QUY CAO ÁP TRÊN XE E – REV

SVTH: Hà Đức Hạnh
Nguyễn Đức Nhuận

19145371
19145434

GVHD: ThS. Huỳnh Quốc Việt

TP. Hồ Chí Minh – Tháng 07 năm 2023

i

iii

iv

v

vi

vii

viii

ix

x

TÓM TẮT
Trong thời đại công nghiệp hoá, hiện đại, sự tăng trưởng không ngừng của công
nghiệp hóa và tiến bộ khoa học kỹ thuật đã đặt ra những thách thức nghiêm trọng đối với
hành tinh chúng ta. Tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng, biến đổi khí
hậu ngày càng hiện hữu, và mất môi trường ngày càng thất thế làm cho việc bảo vệ môi
trường trở nên cấp bách hơn bao giờ hết. Ngành công nghiệp ô tô đã trải qua một sự chuyển
mình đáng kể trong việc bảo vệ môi trường, đáp ứng tầm nhìn và ý thức bền vững của xã
hội. Trước đây, ô tô thường được coi là một nguy cơ tiềm tàng cho môi trường với khí thải
độc hại và tiêu thụ nhiên liệu gây ô nhiễm. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ và
nhận thức về tầm quan trọng của bảo vệ môi trường, ngành ô tô đã chuyển đổi và thúc đẩy
việc sử dụng các công nghệ và giải pháp bền vững hơn. Một trong những tiến bộ quan
trọng nhất trong chuyển mình này là sự phát triển của xe điện và xe hybrid. Xe điện không
tạo ra khí thải độc hại và giảm thiểu tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, từ đó giảm thiểu lượng
khí nhà kính và ô nhiễm không khí. Xe hybrid kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ
điện, giúp tăng cường hiệu suất nhiên liệu và giảm lượng khí thải.
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh nổi tiếng với chất lượng
đào tạo rất tốt, đặc biệt là ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô. Nhưng trong thời đại “điện hoá”
ô tô, trường cũng đã có những bước phát triển về giảng dạy về xe điện và xe hybrid. Với
mong muốn học hỏi, nghiên cứu và nâng cao kiến thức, nhóm thực hiện đề tài “Thiết kế,
chế tạo bộ điều khiển ắc quy cao áp trên xe E – REV”.
Đề tài được phát triển và thực hiện dựa trên mẫu xe E-REV kiểu “Series Hybrid”
sử động cơ điện và động cơ đốt trong được thiết kế kết nối kiểu nối tiếp, tích trữ điện năng
bằng ắc quy cao áp loại NiMH (Nickel Metal Hydride). Nhóm tiến hành thiết kế và chế tạo
bộ điều khiển ắc quy cao áp NiMH có sẵn trên xe nhằm mục đích cải thiện việc cân bằng
sạc-xả, quản lý pin, bảo vệ pin một cách hiệu quả hơn, tích hợp thêm hệ thống quản lý
nhiệt độ môi trường làm việc của pin.
Bên cạnh việc vận hành chức năng chính của bộ quản lý ắc quy cao áp, đề tài còn
có
...

...
cân bằng. Kiểm soát được
nhiệt độ của các khối pin khi sạc, xả, thiết kế và chế tạo hệ thống tản nhiệt bằng không khí
và hệ thống sấy nóng giúp ắc quy cao áp luôn nằm trong khoảng nhiệt độ hoạt động tốt
nhất. Thông tin nhưng điện áp các cell pin, điện áp tổng, SOC, nhiệt độ và tình trạng làm
việc của hệ thống tản nhiệt từ các bộ BMS ở các khối pin cũng được truyền về bộ điều
khiển chính để tham chiếu và tính toán khi cần thiết. Thông tin về nhiệt độ của các khối
pin cũng được hiển thị lên màn hình Nextion giúp việc quản lý dể dàng hơn. Tính năng
ngắt sạc khi quá nhiệt cũng được tích hợp vào bộ điều khiển chính giúp tăng tính an toàn
cho người sử dụng. Việc ứng dụng các phần mềm đơn giản và dể tiếp cận như Proteus và
Arduino IDE, Nextion Editor giúp việc phát triển đề tài dể dàng và thuận tiện hơn. Đồng
thời việc chế tạo bộ BMS theo kiểu mạch in cũng giúp việc thay thế, sửa chữa dể dàng hơn
khi gặp sự cố.
6.2. Kiến nghị
Tăng dung lượng của pin, thay thế các cell pin có SOH thấp, tăng số lượng các khối
pin nhằm tăng dung lượng tổng của ắc quy cao áp.
Thay thế phương thức giao tiếp I2C của Arduino bằng giao tiếp SPI để tăng độ ổn
định và chính xác của toàn bộ hệ thống.
Xây dựng phần mềm hiển thị và phân tích dữ liệu động trong quá trình hoạt động.
Sử dụng bộ phân chia công suất cho ”Động cơ đốt trong - Ắc quy cao áp - Động cơ
điện”.
Sử dụng phương pháp sạc hỗn hợp cho ắc quy cao áp nhằm tăng hiệu quả sạc và
tăng tuổi thọ của pin và đảm bảo độ an toàn khi vận hành.
Phát triển bộ phanh tái sinh để tối ưu hóa tính năng của động cơ điện.

62

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Huỳnh Quốc Việt, Ngô Thị Ngọc Thắm, Đinh Tấn Ngọc, Trần Đình Việt, Ứng Dụng
Matlab/ Simulink Trong Tính Toán và Mô Phỏng Xe Điện Kiểu E-REV, Trường đại học Sư
phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, 2022.
[2] Nguyễn Gia Bảo, Đinh Nhật Cường, Nguyễn Thanh Tân, ĐATN: Thiết kế chế tạo
bộ điều khiển xe E-REV, Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, 2022.
[3] https://pdc-tech.vn/tin-tuc/cac-phuong-phap-nap-ac-quy/
[4] https://lithaco.vn/he-thong-quan-ly-pin-lithium-la-gi/
[5] https://acquycaocap.vn/blogs/thong-tin-ac-quy/soc-soh-ac-quy
[6] https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/battery-temperature
[7] Nguyễn Hoàng Việt, Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống
quản lý nguồn năng lượng trên ô tô điện, Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí
Minh, 2020.
[8]https://i.electricianexp.com/vi/obzor/1526-chto-takoe-displei-nextion-i-kak-s-nimirabotat.html

63