Nội dung và yêu cầu cần giải quyết trong luận văn tốt nghiệp. Cơ quan công tác: Trường Đại học Quản lý và Công nghệ Hải Phòng Nội dung giảng dạy: Toàn bộ môn học. Đã nhận nhiệm vụ với tư cách là thực tập sinh được giao nhiệm vụ với tư cách là thực tập sinh Người hướng dẫn học sinh.
Họ và tên sinh viên: Lê Trung Hiếu Chuyên ngành: Tự động hóa công nghiệp Nội dung giảng dạy: Toàn bộ môn học.
NHU CẦU SỬ DỤNG XE ĐIỆN HIỆN NAY
Vì sao lại lựa chọn sử dụng xe điện ?
NHU CẦU HIỆN NAY VỀ XE ĐIỆN 1.1.1 Tại sao nên chọn sử dụng xe điện?
Đối tượng sử dụng xe điên
Xe điện có nhiều ưu điểm độc đáo như thân thiện với môi trường, tiết kiệm năng lượng và tiền bạc khi sử dụng so với các loại xe chạy bằng nhiên liệu khác. Ví dụ, theo bài toán tiết kiệm mà HKBIKE đưa ra khi so sánh phiên bản nâng cấp của xe đạp điện HKBIKE zinger extra thì nó tiết kiệm hơn 47 lần so với xe máy. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của ô tô điện là giới hạn lái xe cho một lần sạc không cao (tối đa khoảng 90 km với HKBIKE zinger extra) và một lần sạc đầy có thể mất nhiều thời gian (khoảng 6 giờ).
GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI XE TRÊN THỊ TRƯỜNG
- Xe ô tô
- Xe máy điện
- Xe đạp điện
- Giới thiệu về các loại xe điện sử dụng pin lithiumion
- Vai trò và tương lai của xe điện
Ngược lại, ắc quy ô tô điện nhập từ Trung Quốc thường bị hư hỏng, rỉ nước và cháy. Theo báo cáo nghiên cứu thị trường mới đây, tương lai của xe điện thuộc về công nghệ pin Lithiumion. Công nghệ pin Lithium-ion ra đời, tạo nên bước đột phá mới cho xe điện.
Hãng xe điện HKBike được biết đến là thương hiệu đầu tiên cung cấp pin lithium ion cải tiến với công nghệ FLiP cho người tiêu dùng.
- GIỚI THIỆU CHUNG
- NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA Pin LiIon
- CẤU TẠO PIN Liion
- Điện cực dương
- Điện cực âm
- Chất điện li
- Dung môi
- Vật cách điện
- PHÂN LOẠI PIN li-on
- Pin li-on dạng trụ
- Pin Liion lăng trụ phẳng
Nguyên lý hoạt động của pin Liion dựa trên việc tách các ion Li+ khỏi vật liệu điện cực dương để lấp đầy các “khoảng trống” trong vật liệu điện cực âm. Trong quá trình phóng điện, quá trình ngược lại diễn ra: Các ion Li+ tách khỏi cực âm và lấp đầy khoảng trống giữa các lớp oxy trong vật liệu điện cực dương. Quá trình phóng điện và sạc của pin Liion không làm thay đổi cấu trúc của vật liệu dùng làm điện cực.
Pin Li-ion có cấu tạo gồm 3 thành phần cơ bản: điện cực dương, điện cực âm và chất điện phân. Vật liệu dùng làm điện cực dương là oxit kim loại lithium ở dạng LiMO2, trong đó M là các kim loại chuyển tiếp như Fe, Co, Ni, Mn. Hợp chất tiếp theo được sử dụng là LiMn2O4 (Spinel) hoặc các vật liệu có dung lượng cao hơn như LiNi1xCoxO2.
Các đặc tính điện áp và điện dung của vật liệu điện cực dương thường được liệt kê trong bảng sau. Từ bảng chúng ta thấy rằng tùy thuộc vào chất liệu pin mà dung lượng và điện áp trung bình của pin được xác định. Pin Liion đầu tiên do Sony sản xuất sử dụng than cốc làm điện cực âm.
Qua bảng ta thấy vật liệu làm cực âm sẽ quyết định dung lượng của pin. Trong pin Liion, vật liệu cách điện thường được sử dụng là màng xốp mỏng (10 m đến 30 m) để ngăn cách các điện cực âm và dương.
SẠC PIN Liion
- Quá trình sạc ổn dòng
- Quá trình sạc ổn áp
- Overcharging (sạc quá mức) và overdischarging (xả quá
Từ hình 3.1, ta thấy quá trình sạc kết thúc khi dòng sạc giảm xuống dưới 3% so với dòng sạc ban đầu ở giai đoạn 2. Đây là quá trình sạc có dòng điện không đổi, ở giai đoạn này công suất sạc nằm trong khoảng 0,10,5C (trong đó C là dung lượng [Ah] của pin). Trong quá trình sạc, bạn nên theo dõi chặt chẽ nhiệt độ, vì nhiệt độ quá cao có thể khiến pin bắt lửa hoặc phát nổ.
Khi điện áp đạt đến suất điện động của ắc quy khi sạc đầy, bộ sạc sẽ kết thúc quá trình sạc ổn định và chuyển sang chế độ sạc điện áp ổn định. Tổng thời gian sạc thường mất tối đa khoảng 1 giờ (tùy thuộc vào dung lượng pin còn lại ban đầu). Khi kết thúc quá trình sạc ổn định, dung lượng pin được phục hồi về khoảng 70%.
Ở chế độ sạc ổn định, điện áp sạc thường được giữ không đổi. Do pin lithium ion còn có đặc tính tự xả khi không sử dụng (tự xả), nên trong một số trường hợp để sạc đầy pin, ngoài việc sử dụng quy trình ổn định dòng điện và điện áp, các kỹ thuật bổ sung thường được kết hợp với đoản mạch. sạc xung. Lúc này, điện áp của pin sẽ giảm dần. Khi điện áp pin giảm xuống 4,05 V/cell, hệ thống sạc sẽ tiếp tục áp dụng điện áp sạc ở mức 4,2 V/cell để tiếp tục quá trình sạc.
Việc sạc kéo dài trên 4,30V khiến kim loại lithium lắng đọng trên cực dương khi vật liệu cực âm trở thành chất oxy hóa, gây mất ổn định và tạo ra carbon dioxide (CO2). Nếu mức xả tiếp tục ở khoảng 2,70 V/cell hoặc thấp hơn, mạch bảo vệ pin sẽ chuyển pin sang chế độ ngủ.
MỘT SỐ NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHI SẠC PIN Liion
- Tốc độ sạc và xả của pin
- Chế độ sạc nhanh pin Liion
- Phân loại các chế độ sạc pin
- Điều kiện để sạc nhanh pin Liion
- Ảnh hưởng của sạc nhanh đến tuổi thọ của pin
Dung lượng pin hoặc lượng năng lượng mà pin có thể chứa có thể được đo bằng máy phân tích pin. Khi xả pin bằng máy phân tích pin có thể áp dụng các tốc độ khác nhau, tốc độ cao hơn sẽ dẫn đến giá trị dung lượng thấp hơn và ngược lại. Ngay cả ở tốc độ xả chậm này, pin hiếm khi đạt được 100% dung lượng.
Các nhà sản xuất cung cấp các hiệu chỉnh hiệu suất đối với sự khác biệt về hiệu suất khi xả ở tốc độ cao hơn quy định. Trong khi pin làm từ chì và niken có thể phóng điện ở tốc độ cao thì pin Li-ion có thiết kế mạch an toàn với cực âm coban giúp ngăn phóng điện trên 1C. Nhu cầu sạc nhanh đối với xe điện rất cao và bộ sạc nhanh đã có từ nhiều năm nay.
Hầu hết pin NiCd và các loại pin Liion đặc biệt có thể được sạc ở tốc độ rất cao lên tới 70% trạng thái sạc (dung lượng pin SoC). Pin cũ có điện trở trong cao sẽ nóng lên; Thiết bị không còn phù hợp để sạc nhanh. Các nhà sản xuất khuyên bạn nên sạc và xả chậm hơn nếu có thể và điều này áp dụng cho hầu hết các loại pin.
Mặc dù pin hoạt động tốt với tốc độ sạc chậm từ 1C trở xuống, chúng ta phải lưu ý rằng một số ứng dụng yêu cầu tốc độ sạc và xả cao và người dùng buộc phải chấp nhận thời lượng pin giảm. Vì dự án yêu cầu sạc nhanh pin lithium-ion đề phòng trường hợp xe hết điện khi đang lái xe nên tôi áp dụng nguyên tắc sạc pin theo hai bước:.
- SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG SẠC PIN LithiumIon
- TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC
- Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha
- Mạch nguồn nuôi vi điều khiển và các IC trong
- Mạch nạp theo nguyên lý buck
- THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
- TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐO LƯỜNG
- Đo dòng điện sạc
- Đo điện áp
- Đo nhiệt độ
Mạch động lực đảm nhận vai trò nhận điện áp xoay chiều từ nguồn điện, chỉnh lưu thành điện áp DC và sau đó điều chỉnh giá trị điện áp DC trong quá trình để phù hợp với giá trị pin/ắc quy cần thiết. Điện áp ra sau mạch chuyển đổi DC/DC (buck/boost) sẽ được điều khiển bằng cách nhận tín hiệu điều khiển xung từ mạch điều khiển để thay đổi chu kỳ đóng mở của van bán dẫn công suất để thay đổi và điều khiển đầu vào. những cách thích hợp. Vì bộ điều khiển cần nguồn điện không đổi nên chúng ta cần một mạch cấp nguồn.
Tương tự như việc lựa chọn MOSFET, việc lựa chọn diode dựa trên điện áp đánh thủng và dòng điện cực đại. Để đo điện áp, người ta sử dụng bộ chia điện trở có độ chính xác 1%. Để đo nhiệt độ, chúng tôi sử dụng IC cảm biến nhiệt độ sử dụng phần tử bán dẫn LM35.
IC này có đầu ra tỷ lệ với điện áp trực tiếp sẽ được đo với độ nhạy 10mV/oC. Dự án “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ sạc nhanh pin Lithiumion sử dụng vi điều khiển” đã đạt được nhiều cột mốc quan trọng trong việc sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Mạch động có thể tăng hoặc giảm điện áp (buck/boost) để phù hợp với việc sạc nhiều loại ắc quy và ắc quy có mức điện áp và công suất khác nhau.
Có phản hồi về dòng sạc, điện áp và nhiệt độ pin để theo dõi quá trình sạc. Phản hồi điện áp và dòng điện có thể giúp ổn định dòng điện và điện áp chất lượng cao, phù hợp với nhu cầu sạc pin Liion cao. Quá trình sạc được điều khiển bởi vi điều khiển, chương trình được lập trình nên rất linh hoạt.
Để cải thiện trong thời gian tới, chúng tôi sẽ tìm giải pháp thay thế vi điều khiển PIC16F877A và làm cho mạch gọn hơn và hoàn thiện hơn, cũng như hoàn thiện chương trình điều khiển để tăng tính linh hoạt nhằm thay thế các mạch sạc đang có trên thị trường hiện nay. .
