Nghiên cứu, thiết kế phần mềm cho hệ thống quản lí pin BMS đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

LỜI CẢM ƠN
Nguồn năng lượng dự trữ trong pin hiện nay khơng cịn nhiều xa lạ với chúng ta. Và sử
dụng pin như thế nào để đảm bảo pin hoạt động ở trạng thái tốt nhất luôn là vấn đề được quan
tâm trong hiện nay. Ngoài những kiến thức về pin và hệ thống quản lí pin, qua đề tài này,
chúng em còn học hỏi được nhiều kiến thức về lập trình LabVIEW và nhiều lĩnh vực hồn
tồn xa lạ đối với chúng em trước đây. Chúng em rất vui vì cuối cùng cũng đã vượt qua các
thử thách gặp phải và hoàn thành đề tài “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ PHẦN MỀM CHO
HỆ THỐNG QUẢN LÍ PIN BMS” đúng thời hạn.
Trong quá trình thực hiện đề tài của mình, do điều kiện hạn chế về kiến thức và thời gian
nghiên cứu nên khơng tránh được những sai sót, rất mong nhận được sự góp ý từ q Thầy
Cơ và các bạn để đề tài của chúng em có thể ngày càng hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng – Giảng viên hướng dẫn,
đã tận tình giúp đỡ chúng em, ln cho chúng em những lời khuyên, những lời động viên quý
báu, chúng em đã học được rất nhiều kiến thức từ thầy, học được cách tổ chức và phân công
công việc hợp lý để từ đó chúng em có thể hồn thiện được đồ án tốt nghiệp này.
Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Nguyễn Trung Hiếu – Giảng viên
Khoa Cơ Khí Động Lực đã ln hỗ trợ chúng em về cơ sở vật chất và những kiến thức chuyên
môn vơ cùng bổ ích, cùng với đó là những lời khuyên, những lời động viên quý báu.
Qua đây, chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Cơ Khí Động Lực
trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã cho chúng em những kiến thức chuyên
ngành thật bổ ích, tạo điều kiện thuận lợi để chúng em có thể hồn thành được đồ án tốt nghiệp
này.
Một lần nữa, chúng em xin cảm ơn tất cả q thầy, q cơ, kính chúc q thầy, q cô
luôn thành công trên con đường đào tạo nhân tài của mình.

i


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................................i

MỤC LỤC................................................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ........................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH .....................................................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................................xii
Chương 1: TỔNG QUAN ....................................................................................................... 1
1.1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................................... 1
1.2. Giới hạn đề tài ............................................................................................................... 1
1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................. 2
1.4. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................................... 2
1.5. Phương pháp thực hiện .................................................................................................. 2
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................................... 3
2.1. Cell pin Lithium- ion và battery pack............................................................................ 3
2.1.1. Cell pin Lithium-ion ............................................................................................... 3
2.1.2. Bộ pin ................................................................................................................... 21
2.1.3. Lựa chọn, phân bố cell pin cho bộ pin 36V-13Ah ............................................... 28
2.2. Hệ thống quản lý pin BMS .......................................................................................... 29
2.2.1. Khái niệm, thành phần cấu tạo, phân loại, ứng dụng phổ biến ............................ 29
2.2.2. Chức năng............................................................................................................. 30
2.2.3. Nguyên lý hoạt động ............................................................................................ 44
2.2.4. Phương thức giao tiếp với BMS ........................................................................... 45
2.3. Nghiên cứu, thiết kế phần mềm quản lý pin - LabVIEW ............................................ 51
2.3.1. Tại sao cần phải thiết kế phần mềm quản lý pin .................................................. 51
2.3.2. Phần mềm LabVIEW ........................................................................................... 51
Chương 3. MƠ PHỎNG Q TRÌNH SẠC VÀ XẢ CỦA PIN LITHIUM-ION .......... 56
3.1. Xây dựng chương trình mơ phỏng............................................................................... 56
ii


3.1.1. Lựa chọn thông số cho pin ................................................................................... 56
3.1.2. Xây dựng sơ đồ các khối mô phỏng ..................................................................... 56

3.2. Kết quả mơ phỏng........................................................................................................ 59
3.2.1. Kết quả mơ phỏng q trình sạc pin..................................................................... 59
Chương 4. THIẾT LẬP, XÂY DỰNG PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM ........................ 61
4.1. Phần cứng .................................................................................................................... 61
4.1.1. Bộ pin 36V- 13Ah ................................................................................................ 61
4.1.2. Mạch bảo vệ và quản lý pin DXB31 .................................................................... 64
4.1.3. Bộ sạc pin Li-ion .................................................................................................. 67
4.1.4. Điện trở nhiệt NTC dây da ................................................................................... 67
4.1.5. Arduino mega 2560 .............................................................................................. 69
4.1.6. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống .............................................................................. 72
4.1.7. Sơ đồ cấu tạo phần cứng ...................................................................................... 72
4.1.8. Sơ đồ cấu tạo trên thực tế ..................................................................................... 72
4.1.9. Sơ đồ mạch điện của hệ thống ............................................................................. 73
4.1.10. Sơ đồ nối dây của hệ thống ................................................................................ 73
4.2. Phần mềm .................................................................................................................... 74
4.2.1. Phương thức giao tiếp với mạch BMS-DXB31 ................................................... 74
4.2.2. Lập trình code cho hệ thống ................................................................................. 76
Chương 5. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ..................................................................... 83
5.1. Xây dựng hệ thống quản lý pin BMS cho bộ pin 36V-13Ah ...................................... 83
5.1.1. Mơ hình thực tế .................................................................................................... 83
5.1.2. Giao diện phần mềm ............................................................................................ 83
5.1.3. Đánh giá tính hiệu quả của phần mềm ................................................................. 84
5.2. Kết quả hiển thị trên phần mềm .................................................................................. 85
5.2.1. Các trạng thái của pin: .......................................................................................... 85
5.2.2. Hiển thị các trạng thái cảnh báo ........................................................................... 86
5.2.3. Các tín hiệu trên biểu đồ hiển thị điện áp từng cell ............................................. 87

iii

5.2.4. Các trạng thái trên đồ thị hiển thị nhiệt độ MOSFET trong mạch BMS, giá trị nhiệt
độ của bộ pin và dòng điện của bộ pin: .......................................................................... 88
5.2.5. Dữ liệu của pin được lưu về file excel ................................................................. 91
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................ 93
6.1. Kết luận........................................................................................................................ 93
6.2. Hạn chế của đề tài ........................................................................................................ 93
6.3. Hướng phát triển đề tài ................................................................................................ 93
CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 94
PHỤ LỤC ............................................................................................................................... 95

iv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Li-ion

Lithium-Ion

LIB

Lithium-Ion Battery

LCO

Lithium Coban Oxit

NMC

Lithium Niken Mangan Coban Oxit

LTO

Liti Titanate Oxide

SEI

Solid Electrolyte Interphase

POE

Poly(oxyethylene)

CC

Constant current

CV

Constant voltage

SOC

Stay Of Charge

BP

Battery Pack

CID

Current Interrupt Device

PTC

(Pressure, Temperature, Current) Switch

PCB

Printed Circuit Board

BMS

Battery Management System

OV

Over Volt

UV

Under Volt

OT

Over Temperature

UT

Under Temperature

OC

Over Current

SC

Short Current

IC

Integrated Circuit

SOA

Safety Oversight Audit

DCL

Discharge Current Limit

CCL

Charge Current Limit

v


UART

Universal Asynchronous Receiver – Transmitter

CAN

Controller Area Network

ECU

Electronic Control Unit

LSB

Least Significant Bit

Bps

Bit per Second

VIPM

VI Package Maneger

PI

Proportional, Intgral

PWM

Pulse Width Modulation

DC

Direct Current

NTC

Negative Temperature Coefficient

GND

Ground

AC

Alternating Current

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Ngun lí hoạt động của pin lithium - ion ................................................................ 9
Hình 2.2: Đồ thị thể hiện điện áp và dòng sạc của pin Lithium-Ion qua các trạng thái theo thời
gian .......................................................................................................................................... 13
Hình 2.3: Đồ thị thể hiện giá trị điện áp và dòng điện của pin lithium-ion trong quá trình sạc,
xả theo thời gian ...................................................................................................................... 15
Hình 2.4: Biểu đồ thể hiện mức độ sử dụng LIB trên thị trường toàn cầu theo ứng dụng qua các
năm .......................................................................................................................................... 19
Hình 2.5: Cấu tạo của battery pack ......................................................................................... 22
Hình 2.6: Trường hợp kết hợp pin theo bậc thang, tuyến tính, loại F hoặc xun tâm .......... 22
Hình 2.7: Phương pháp kết hợp pin theo khối lập phương ..................................................... 23
Hình 2.8: Phương pháp kết hợp pin theo khối có tâm, lồng vào nhau ................................... 23

Hình 2.9: Phương pháp kết hợp pin theo khối lập phương tâm mặt ....................................... 23
Hình 2.10: Phương pháp kết hợp pin theo khối FCC với các hàng dài và ngắn xen kẽ ......... 24
Hình 2.11: Phương pháp kết hợp pin theo tối ưu hóa độ rộng kênh cố định .......................... 24
Hình 2.12: Phương pháp liên kết pin trong một ống, 3 ơ ....................................................... 24
Hình 2.13: Phương pháp liên kết pin trong một ống, 4 ô ....................................................... 25
Hình 2.14: Phương pháp liên kết pin theo tuyến tính, hoặc kiểu L, hoặc trục ....................... 26
Hình 2.15: Trường hợp pin khơng có mạch bảo vệ ................................................................ 27
Hình 2.16: Bộ pin Lithium-Ion được dùng trên xe máy điện, xe đạp điện............................. 27
Hình 2.17: Bộ pin Lithium-Ion được dùng trên xe ơ tơ điện .................................................. 27
Hình 2.18: Mơ hình thiết kế bộ pin có cấu trúc 10S5P ........................................................... 28
Hình 2.19: Các phương pháp đo điện áp ................................................................................ 30
Hình 2.20: Cảm biến nhiệt độ được gắn trên pin .................................................................... 31
Hình 2.21: Cảm biến Current Shunt ....................................................................................... 32
Hình 2.22: Cảm biến dịng hiệu ứng hall ................................................................................ 33
Hình 2.23: Vùng hoạt động an tồn của pin Lithium-Ion....................................................... 34
Hình 2.24: Các phương pháp ngắt dịng ................................................................................. 35
Hình 2.25: Sự mất cân bằng tế bào pin ................................................................................... 36
vii


Hình 2.26: Cân bằng tế bào chủ động ..................................................................................... 38
Hình 2.27: Phương pháp flying capacitor illustration ............................................................ 38
Hình 2.28: Phương pháp Buck Boost ..................................................................................... 39
Hình 2.29: Phương pháp Fly back based ................................................................................ 39
Hình 2.30: Cân bằng tế bào bị động ....................................................................................... 40
Hình 2.31: Phương pháp cân bằng bị động ............................................................................. 40
Hình 2.32: Ngun lí hoạt động của hệ thống quản lí pin ...................................................... 44
Hình 2.33: Giao tiếp UART .................................................................................................... 45
Hình 2.34: Khung truyền tín hiệu UART ............................................................................... 45
Hình 2.35: Khung truyền dữ liệu trong giao tiếp UART ........................................................ 46

Hình 2.36: Start bit trong giao tiếp UART ............................................................................. 47
Hình 2.37: Parity bits trong giao tiếp UART .......................................................................... 48
Hình 2.38: Stop bits trong giao tiếp UART ............................................................................ 48
Hình 2.39: UART nhận dữ liệu song song từ bus dữ liệu ...................................................... 49
Hình 2.40: UART truyền thêm bit start, bit chẵn lẻ và bit dừng vào khung dữ liệu. ............. 49
Hình 2.41: UART truyền truyền dữ liệu qua UART nhận ..................................................... 50
Hình 2.42: UART nhận loại bỏ bit start, bit chẵn lẻ và bit stop khỏi khung dữ liệu .............. 50
Hình 2.43: UART nhận chuyển đổi dữ liệu nối tiếp trở lại thành song song và chuyển nó đến
bus dữ liệu ở đầu nhận. ........................................................................................................... 50
Hình 2.44: Hướng dẫn cài đặt LabVIEW 2020 ...................................................................... 53
Hình 2.45: Giao diện phần mềm LabVIEW 2020 .................................................................. 54
Hình 2.46: Giao diện VIPM hỗ trợ cài đặt các gói chức năng trong LabVIEW 2020 ........... 55
Hình 2.47: Cài đặt NI VISA vào LabVIEW 2020 .................................................................. 55
Hình 3.1: Block Paramters – Battery ...................................................................................... 56
Hình 3.2: Chương trình mơ phỏng pin ở trạng thái xả ........................................................... 57
Hình 3.3: Chương trình điều khiển dòng sạc khi điện áp pin đạt 39.96 V (SOC=80%) ........ 57
Hình 3.4: Chương trình mơ phỏng pin ở trạng thái xả ........................................................... 58
Hình 3.5: Chương trình điều khiển dòng sạc khi xả pin ......................................................... 58
viii


Hình 3.6: Chương trình điều khiển dịng điện là sạc hoặc xả ................................................. 58
Hình 3.7: Chương trình điều khiển dịng điện của pin ........................................................... 59
Hình 3.8: Chương trình hiển thi các giá trị của pin lên đồ thị ................................................ 59
Hình 3.9: Kết quả mơ phỏng q trình sạc ổn định dịng ....................................................... 59
Hình 3.10: Kết quả mơ phỏng q trình sạc ổn định áp ......................................................... 60
Hình 3.11: Kết quả mơ phỏng quá trình xả pin ...................................................................... 60

Hình 4.1: Pin Lithium-Ion ICR18650-26F 3,7V 2600mAh ................................................... 61
Hình 4.2: Bộ pin 36V - 13Ah khi đã liên kết các cell pin ...................................................... 62

Hình 4.3: Khối pin khi đã hồn thiện...................................................................................... 64
Hình 4.4: Mạch bảo vệ và quản lý pin DXB31 ...................................................................... 64
Hình 4.5: Sơ đồ mạch điện của mạch DXB31trong hệ thống quản lí pin .............................. 65
Hình 4.6: Mạch DXB31 kết nối với khối pin ngồi thực tế ................................................... 66
Hình 4.7: Bộ sạc pin Li-ion .................................................................................................... 67
Hình 4.8: Điện trở nhiệt NTC dây da ..................................................................................... 67
Hình 4.9: Đồ thị thể hiện giá trị điện trở và nhiệt độ của điện trở nhiệt NTC ........................ 68
Hình 4.10: Giới hạn dịng sạc và điện áp sạc trong hệ thống sạc pin ..................................... 69
Hình 4.11: Quy định của JEITA về giới hạn điện áp và dòng sạc ở mức giới hạn nhiệt độ .. 69
Hình 4.12: Arduino mega 2560 .............................................................................................. 70
Hình 4.13: Sơ đồ chân của Arduino Mega 2560 .................................................................... 71
Hình 4.14: Sơ đồ nguyên lý của hệ thơng quản lí pin dùng mạch DXB31 ............................ 72
Hình 4.15: Sơ đồ cấu tạo phần cứng của hệ thơng quản lí pin dùng mạch DXB31 ............... 72
Hình 4.16: Sơ đồ cấu tạo trên thực tế của hệ thống quản lí pin dùng mạch DXB31.............. 72
Hình 4.17: Sơ đồ mạch điện của tồn bộ hệ thống quản lí pin dùng mạch DXB31 ............... 73
Hình 4.18: Sơ đồ nối dây của tồn bộ hệ thống quản lí pin dùng mạch DXB31 ................... 73
Hình 4.19: Sơ đồ kết nối UART giữa BMS-DXB31 với board Arduino ............................... 74
Hình 4.20: Cấu trúc frame format của 1 chuỗi dữ liệu ........................................................... 75
Hình 4.21: Kết quả hiển thị chuỗi nhận được trên Serial Monitor ......................................... 80
Hình 4.22: Khối giao tiếp với Arduino trên LabVIEW .......................................................... 80
ix


Hình 4.23: Các khối trên LabVIEW để đọc và hiển thị chuỗi ................................................ 81
Hình 4.24: Các khối trên LabVIEW để tách chuỗi, lấy data .................................................. 81
Hình 4.25: So sánh giá trị điện áp của bộ pin với thực tế ....................................................... 82
Hình 4.26: Các khối lưu giá trị trên LabVIEW ...................................................................... 82

Hình 5.1: Mơ hình thực tế của hệ thống quản lý pin .............................................................. 83
Hình 5.2: Giao diện của phần mềm cho hệ thống quản lý pin (1) .......................................... 83

Hình 5.3: Giao diện của phần mềm cho hệ thống quản lý pin (2) .......................................... 84
Hình 5.4: Giá trị điện áp của bộ pin được hiển thị trên phần mềm ........................................ 85
Hình 5.5: Kiểm tra giá trị điện áp thực tế của bộ pin bằng đồng hồ vạn năng ....................... 85
Hình 5.6: Phần mềm hiển thị trạng thái pin đang bình thường .............................................. 86
Hình 5.7: Kết nối pin với bộ sạc ............................................................................................. 86
Hình 5.8: Phần mềm hiển thị trạng thái pin đang sạc ............................................................. 86
Hình 5.9: Kết nối pin với tải ................................................................................................... 86
Hình 5.10: Phần mềm hiển thị trạng thái pin đang xả ............................................................ 86
Hình 5.11: Tín hiệu báo khi pin xã quá điện áp cho phép trên phần mềm ............................. 87
Hình 5.12: Tín hiệu cell pin bị mất cân bằng (Unbalanced) khi xả sâu hơn các cell cịn lại . 87
Hình 5.13: Tín hiệu cell pin bị mất cân bằng (Unbalanced) khi sạc nhiều hơn các cell cịn lại
và sau đó được cân bằng lại .................................................................................................... 88
Hình 5.14: Đồ thị thể hiển thị giá trị nhiệt độ MOSFET trong mạch BMS, nhiệt độ và dòng
điện của bộ pin theo thời gian trong giai đoạn sạc ổn định dịng ........................................... 88
Hình 5.15: Bảng giá trị thể hiển thị giá trị nhiệt độ MOSFET trong mạch BMS, nhiệt độ và
dòng điện của bộ pin theo thời gian trong giai đoạn sạc ổn định dịng .................................. 89
Hình 5.16: Đồ thị thể hiển thị giá trị nhiệt độ MOSFET trong mạch BMS, nhiệt độ và dòng
điện của bộ pin theo thời gian trong giai đoạn sạc ổn định áp ............................................... 89
Hình 5.17: Bảng giá trị thể hiển thị giá trị nhiệt độ MOSFET trong mạch BMS, nhiệt độ và
dòng điện của bộ pin theo thời gian trong giai đoạn sạc ổn định áp ...................................... 90
Hình 5.18: Đồ thị thể hiển thị giá trị nhiệt độ MOSFET trong mạch BMS, nhiệt độ và dòng
điện của bộ pin theo thời gian trong giai đoạn xả pin............................................................. 90
x


Hình 5.19: Bảng giá trị thể hiển giá trị nhiệt độ MOSFET trong mạch BMS, nhiệt độ và dòng
điện của bộ pin theo thời gian trong giai đoạn xả pin............................................................. 91
Hình 5.20: Dữ liệu pin trong quá trình sạc được lưu về file excel ......................................... 92

xi

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Đặc điểm của các hợp chất chế tạo điện cực dương của pin Lithium ...................... 5
Bảng 2.2: Đặc điểm của các hợp chất chế tạo điện cực dương của pin Lithium ...................... 7
Bảng 2.3: Phân loại pin Lithium-Ion theo hình dáng ............................................................. 10
Bảng 2.4: Thiết kế bộ pin theo số lượng pin ........................................................................... 25

Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật của pin Lithium-Ion 18650 Samsung 26F 3,7V 2600mAh ...... 61
Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật của bộ pin 36V – 13Ah ............................................................ 62
Bảng 4.3: Dụng cụ dùng để đóng bộ pin ................................................................................ 63
Bảng 4.4: Thơng số Arduino mega 2560 ................................................................................ 70
Bảng 4.5: Các chuỗi dữ liệu dùng để giao tiếp với mạch BMS-DXB31 ................................ 75

xii


Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Hầu hết các phương tiện giao thông hiện nay đang sử dụng động cơ đốt trong với nhiên
liệu hóa thạch, các động cơ này có hiệu suất khơng cao và thải ra mơi trường gần một phần ba
lượng khí gây hiệu ứng nhà kính. Kết quả nghiên cứu 6 tháng đầu năm 2017, khí thải của
phương tiện giao thơng tạo ra 55% khí NOx, 56% khí CO, 6% khí SO2. Chính điều này đã tạo
động lực cho các nghiên cứu xoay quanh việc phát triển các dòng xe sử dụng nguồn năng
lượng mới sạch hơn và tiết kiệm hơn, trong đó xe điện (EV - Electric Vehicle) là một bước
tiến lớn khi giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường và vấn đề nhiên liệu hóa thạch đang
ngày một cạn dần.
Xe máy điện sử dụng điện thay thế cho xăng dầu, vì vậy xe máy điện hồn tồn khơng
có khí thải ra môi trường khi hoạt động. Việc sử dụng xe điện đang là xu thế chung tại các
quốc gia phát triển trên thế giới như một biện pháp bảo vệ mơi trường.

Vì ngành cơng nghiệp pin tiên tiến đang phát triển liền kề với các ngành công nghiệp
lớn khác như xe điện và lưu trữ năng lượng, nên pin phải được trang bị để hoạt động hiệu quả
trong môi trường năng động. Với sự phát triển không ngừng của ngành điện tử, công nghệ
thông tin cùng với xu thế sử dụng xe điện để thay thế các dòng xe truyền thống sử dụng động
cơ đốt trong trên Thế Giới hiện nay, các nhà sản xuất xe máy điện lớn nhất trên Thế Giới như
Tesla, Toyota, Yamaha, Honda hay VinFast (Việt Nam) đã và đang áp dụng nguồn năng lượng
cho các dòng xe điện của họ là pin Lithium-Ion với rất nhiều ưu điểm mà loại pin này mang
lại như: Giúp giảm khối lượng xe, tuổi thọ của pin cao, quãng đường di chuyển xa, thời gian
sạc ngắn hơn so với ắc-quy,… Tuy nhiên, để phát huy hết ưu điểm trong q trình sử dụng
hoặc đảm bảo an tồn và theo dõi trạng thái của pin cần có 1 hệ thống quản lý pin BMS để
thực hiện những vấn đề trên.
Việc sử dụng phần mềm cho hệ thống quản lý pin BMS là vơ cùng cấp thiết. Nó giúp
người dùng có thể theo dõi và đánh giá pin 1 cách trực quan và chính xác hơn. Phần mềm
được ứng dụng riêng cho bộ pin khi bộ pin bị hư hỏng và cần đo đạc, kiểm tra.
1.2. Giới hạn đề tài
- Chỉ thực hiện trên hệ thống quản lý pin tối đa 10 cell pin
1


- Không can thiệp vào khả năng điều khiển, kiểm soát các trạng thái của pin
- Sử dụng cell pin đã qua sử dụng nên pin không đạt hiệu quả tối đa
1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
- Ứng dụng phần mềm arduino để giao tiếp với hệ thống quản lý pin.
- Ứng dụng phần mềm LabVIEW để thiết kế phần mềm cho hệ thống.
- Phần mềm phải hoạt động chính xác và có thể đánh giá tồn diện về pin.
1.4. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát các loại Pin hiện nay trên xe điện
- Tìm hiểu đặc điểm cấu tạo của cell pin Lithium-Ion và cấu trúc của bộ pin
- Hiểu rõ nguyên ký hoạt động của hệ thống quản lý pin (BMS)
- Mơ phỏng q trình sạc, xả pin

- Viết, xây dựng phần mềm cho hệ thống quản lý pin BMS cho bộ pin 36V-13Ah
1.5. Phương pháp thực hiện
- Hiểu rõ tính chất, nắm vững kiến thức nguyên lý hoạt động của cell pin thông qua việc
nghiên cứu các tài liệu về pin và các tài liệu liên quan. Thơng qua đó xây dựng các sơ đồ khối
tổng quát cho phần cứng và phần mềm cho hệ thống để dễ dàng cho quá trình thực hiện.
- Dựa vào việc nắm rõ kiến thức và các sơ đồ khối hỗ trợ ta sẽ thiết kế lập trình code trên
các phần mềm máy tính và xây dựng phần cứng hồn thiện. Nhờ đó, cuối cùng ta mơ phỏng
hiển thị nội dung cần muốn trên phần mềm máy tính (trên phần mềm LabVIEW).

2


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Cell pin Lithium- ion và battery pack
2.1.1. Cell pin Lithium-ion
2.1.1.1. Giới thiệu chung, lịch sử và sự phát triển của pin lithium-ion:
a) Giới thiệu chung:
- Pin lithium-ion hay còn gọi là pin Li-ion hoặc được viết tắt là LIB, là một loại pin sạc.
Trong quá trình sạc, các ion Liti chuyển động từ cực dương sang cực âm, và ngược lại trong
quá trình xả (quá trình sử dụng). LIB thường sử dụng điện cực là các hợp chất mà cấu trúc
tinh thể của chúng có dạng lớp (layered structure compounds), khi đó trong quá trình sạc và
xả, các ion Liti sẽ xâm nhập và điền đầy khoảng trống giữa các lớp này, nhờ đó phản ứng hóa
học xảy ra. Các vật liệu điện cực có cấu trúc tinh thể dạng lớp thường gặp dùng cho cực dương
là các hợp chất oxit kim loại chuyển tiếp và Liti, như LiCoO2, LiMnO2, v.v….; dùng cho điện
cực âm là graphite. Dung dịch điện ly của pin cho phép các ion Liti chuyển dịch từ cực nọ
sang cực kia nghĩa là có khả năng dẫn ion Liti, tuy nhiên yêu cầu là dung dịch này không được
dẫn điện.
- LIB thường được dùng cho những thiết bị điện di động, phổ biến nhất là pin sạc cho
các thiết bị điện tử cầm tay. LIB có mật độ năng lượng cao, hiệu ứng nhớ rất nhỏ, và ít bị tự
xả. Hiện nay ở các nước phát triển, LIB đang được chú trọng phát triển trong quân đội, ứng

dụng cho các phương tiện di chuyển chạy điện và kĩ thuật hàng khơng. Nó được kì vọng sẽ
thay thế cho ắc-quy chì trong ô tô, xe máy và các loại xe điện. Hơn nữa, việc thay thế cho ắcquy chì cịn hứa hẹn việc đảm bảo môi trường sạch, nâng cao an toàn sử dụng do tránh được
việc sử dụng dung dịch điện ly chứa axit và hạn chế phát thải kim loại nặng ra môi trường,
trong khi pin Li-ion vẫn đảm bảo một điện thế ngang với ắc-quy.
Thành phần hóa học, hiệu năng, giá thành và độ an toàn là các yếu tố cơ bản quy định
các loại LIB khác nhau. Các thiết bị điện cầm tay (như điện thoại di động, laptop) hiện nay
hầu như sử dụng LiCoO2 (viết tắt LCO) lithium coban oxit làm cực dương. Chất này có mật
độ năng lượng cao, nhưng kém an toàn, đặc biệt nguy hiểm khi pin bị rò rỉ. Lithium 6 sắt
phosphate (LiFePO4, hay LFP), lithium mangan oxit (LiMn2O4, Li2MnO3, hay gọi chung là
LMO) và lithium niken mangan coban oxit (LiNiMnCoO2, hay NMC) là các vật liệu dương
3


cực phổ biến khác, tuy nhiên chúng có mật độ năng lượng thấp hơn LCO, nhưng lại có vịng
đời lâu hơn và an toàn hơn. Những pin dùng các vật liệu này thường được dùng trong các thiết
bị điện y tế. Đặc biệt NMC hiện nay là ứng viên hàng đầu cho pin ứng dụng trong xe chạy
điện. Liti niken coban nhôm oxit (LiNiCoAlO2 hay NCA) và liti titanate Oxide (Li4Ti5O12 hay
LTO) được sử dụng trong những mục đích đặc biệt. Pin litilưu huỳnh hay pin liti-sunfua là
loại pin mới được phát triển, mang nhiều triển vọng nhờ hiệu năng cao và khối lượng nhỏ.
Do pin liti-ion chứa dung dịch điện ly dễ cháy được nén dưới áp suất cao, nên nó trở nên
đặc biệt nguy hiểm. Nếu như một viên pin được sạc quá nhanh, nó có thể gây đoản mạch dẫn
đến cháy nổ. Do nguy cơ này, các quy chuẩn kiểm tra dành cho LIB nghiêm ngặt hơn cho các
loại pin dung dịch điện ly axit rất nhiều. Một ví dụ về lỗi pin gây ra những thiệt hại nghiêm
trọng là sự cố về pin của Samsung Galaxy Note 7 năm 2016.
Các lĩnh vực nghiên cứu về LIB bao gồm sự gia tăng tuổi thọ, mật độ năng lượng, an
tồn và giảm chi phí cho pin.
b) Lịch sử và sự phát triển của pin lithium-ion:
Pin Lithium đã được nhà hóa học người Anh M. Stanley Whittingham, hiện tại dạy cho
Đại học Binghamton, khi ông làm việc cho Exxon vào những năm 1970. Whittingham đã sử
dụng titan (IV) sulfua và kim loại liti làm điện cực. Tuy nhiên, pin sạc lithium này khơng bao

giờ có thể đưa ra thực tế. Titan disulfua là một lựa chọn tồi, vì nó phải được tổng hợp trong
điều kiện chân khơng hồn tồn. Điều này là cực kỳ tốn kém (~1000 USD cho mỗi kilogram
titan disulfua trong những năm 1970). Khi tiếp xúc với khơng khí, titan disulfua phản ứng tạo
thành các hợp chất hydro sulfua có mùi khó chịu. Vì lý do này và các lý do khác, Exxon đã
ngưng sản xuất pin titan disulfua-lithium này của Whittingham. Pin có điện cực lithium kim
loại đã cho thấy các vấn đề về an tồn vì lithium là một chất phản ứng mạnh, nó cháy trong
điều kiện khí quyển bình thường vì có nước và oxy trong khơng khí. Do vậy việc nghiên cứu
đã chuyển qua phát triển pin không sử dụng kim loại lithi, mà sử dụng các hợp chất hóa học
của lithium, với khả năng 7 chấp nhận và giải phóng các ion lithium. Pin Li-ion lần đầu được
thương mại hóa nhờ Sony Energitech năm 1991. Ngày nay, LIB đã trở thành loại pin thống trị
thị trường pin dành cho thiết bị di động trên thế giới.

4


2.1.1.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động pin Lithium-ion
a) Cấu tạo: Loại pin này sử dụng điện cực - được làm từ các hợp chất có cấu trúc tinh
thể dạng lớp. Khi pin đang trong trạng thái sạc và xả, thì các ion Li sẽ xâm nhập, điền đầy
khoảng trống giữa các lớp này. Chính vì thế mà phản ứng hóa học xảy ra và cung cấp năng
lượng cho thiết bị hoạt động.
* Điện cực dương (cathode):
- Vật liệu dùng làm điện cực dương thường từ LiCoO2 và LiMnO4. Vật liệu trên cơ sở là
coban mở rộng cấu trúc pseudo-tetrahedral (tứ diện giả), cho phép khuếch tán ion lithium theo
2 chiều. Đây là những vật liệu lí tưởng do nhiệt dung riêng cao, dung tích lớn, khả năng tự xả
thấp, có điện thế xả cao và hiệu suất chu trình tốt. Hạn chế của nó là giá cao do chứa coban là
một kim loại hiếm, và kém bền nhiệt. Vật liệu cơ sở là mangan có hệ tinh thể lập phương, cho
phép ion liti khuếch tán theo cả ba chiều. Vật liệu này đang được quan tâm bởi mangan rẻ và
phổ biến hơn coban, có hiệu năng cao hơn, vịng đời dài hơn, nếu như một vài hạn chế khác
của nó được khắc phục. Những hạn chế này bao gồm khả năng hòa tan vật liệu mangan trong
dung dịch điện ly, làm điện cực kém bền và giảm công suất pin. Vật liệu cực dương chứa

coban là loại phổ biến nhất, tuy nhiên những vật liệu khác hiện đang được đầu tư nghiên cứu
nhằm hạ giá thành, và tăng công suất pin.
- Đến năm 2017, LiFePO4 được kì vọng đem lại ứng dụng cao cho pin kích thước lớn
như các pin dùng cho xe điện nhờ giá rẻ, công suất cao, dù vật liệu này kém dẫn điện và việc
dùng chất phụ gia dẫn điện cacbon là bắt buộc.
Bảng 2.1: Đặc điểm của các hợp chất chế tạo điện cực dương của pin Lithium
Hợp
chất

Công
ty

Liti Niken
Liti
Mangan Coban
Mangan
Oxit (NMC,
Oxit (LMO,
LiNixMnyCozO2) LiMn2O4)
Imara
LG Chem,
Corporation,
NEC,
Nissan Motor,
Samsung,
Microvast
Hitachi,
Inc., LG Chem

Liti Sắt

Phosphate
("LFP",
LiFePO4)
University of
Texas/HydroQuébec,
Phostech
Lithium

Liti Coba
Oxit
(LiCoO2)

Liti Niken
Coban Nhôm
Oxit ("NCA",
LiNiCoAlO2)

Sony first
commercial
production

Panasonic,
Saft Groupe
S.A.

5


Nissan/AES
C, EnerDel

Inc., Valence
Technology,
A123Systems/M
IT
Segway
Personal
Transporter,
dụng cụ điện,
Xe điện, dụng
Xe điện
Ứng
sản phẩm hàng
cụ điện, grid
hybrid, điện
dụng
không,
energy storage thoại, laptop
automotive
hybrid
systems, PHEV
conversions
Năm
2008
1996
1996
Mật độ năng
Năng lượng
lượng ở mức
Giá rẻ, bền,

Ưu
riêng và mật độ
trung bình (2 Ah
năng lượng
điểm
năng lượng
outputs 70
riêng cao
riêng cao
amperes) an
toàn, bền nhiệt.
* Điện cực âm (anode):

Đa dạng

Xe điện

1991

1999

Năng lượng
riêng cao

Năng lượng
riêng cao,
vòng đời dài

- Vật liệu âm cực thường dùng là graphite và các vật liệu cacbon khác. Chúng rất rẻ và
phổ biến cũng như có độ dẫn điện tốt và có cấu trúc cho phép ion liti xen kẽ vào giữa các lớp

trong mạng Cacbon, nhờ đó có thể dự trữ năng lượng trong khi cấu trúc tinh thể có thể phình
ra tới 10%. Silicon cũng được dùng như vật liệu âm cực bởi nó cũng có thể chứa ion liti, thậm
chí nhiều hơn Cacbon, tuy nhiên khi chứa các ion Liti, Silicon có thể phình ra đến hơn 400%
thể tích ban đầu, vì thế phá vỡ kết cấu pin.
- Silicon có thể dùng làm điện âm cực tuy nhiên phản ứng của nó với liti có thể gây nứt
gãy vật liệu. Vết nứt này làm những lớp Si bên trong tiếp xúc trực tiếp với dung dịch điện ly
nên có thể bị phân hủy hình thành lớp điện ly rắn giao pha Solid Electrolyte Interphase (SEI)
trên bề mặt Si mới hình thành. Lớp SEI này có thể dày lên ngăn chặn quá trình khuếch tán của
Li+ và làm giảm dung lượng của điện cực cũng như công suất pin và giảm độ bền của âm cực.
6


Nhiều nỗ lực được thực hiện nhằm giảm thiểu sự biến đổi cấu trúc do 10 nứt gãy của Si, như
tổng hợp Si dưới dạng sợi nano, ống nano, dạng khối cầu rỗng, hạt nano, các cấu trúc xốp
nano.
Bảng 2.2: Đặc điểm của các hợp chất chế tạo điện cực dương của pin Lithium
Hợp
chất
Dung
lượng
(mAh/g)
Công ty

Ứng
dụng

Năm

Nhận
xét

Graphite

Liti Titanate ("LTO", Hard
Li4Ti5O12)
Carbon

Hợp kim
thiếc
coban
(CoSnx)

Silicon/Carbon

372

175

540

992

Volumetric:
580W.h/l

EnerG2

Sony

Amprius

Là vật liệu
chính cho
cực âm
trong hầu
hết các LIB

Toshiba, Altairnano
Ơ tơ (Phoenix
Motorcars), điện lưới
dự trữ (PJM
Interconnection
Regional
Transmission
Organization control
area, United States
Department of
Defense), bus
(Proterra)
2008

Dụng
cụ điện
gia đình

Dụng cụ
điện (Sony
Nexelion
battery)

Smartphones,
với cơng suất
5000 mAh

2013

2005

2013

Dung
lượng
lớn

Dung
lượng lớn
hơn pin
graphite
(3.5Ah
18650-type
battery)

Cần có cấu trúc
nano với hàm
lượng silicon
<10% khối
lượng.

1991
Giá rẻ. Tốc

độ sạc phụ
thuộc nhiều
vào cấu
trúc, kích
thước hình
dạng của
từng lớp
graphene.

Dịng điện, thời gian
sạc, độ bền (an tồn,
bền nhiệt, có thể chạy
trong khoảng −50–
70 °C (−58–158 °F))

7


* Dung dịch điện ly (electrolyte):
- Dung dịch điện ly hay chất điện ly là môi trường truyền ion liti giữa các điện cực trong
quá trình sạc và xả pin. Chính vì thế, ngun tắc cơ bản của dung dịch điện ly cho pin Li-ion
là phải có độ dẫn ion tốt, cụ thể là độ dẫn ion liti ở mức 10−2 S/cm ở nhiệt độ phòng, tăng tầm
30-40% khi lên 40oC và giảm nhẹ khi nhiệt độ xuống 0oC. Trong quá trình sạc và xả pin, khi
ion liti di chuyển trong lòng pin, dẫn đến chênh lệch điện thế, pin sinh ra dịng điện ở mạch
ngồi nơi electron truyền từ cực âm sang dương (luôn cùng chiều với ion liti), để đảm bảo
phản ứng xảy ra trong pin và pin không bị đoản mạch, dung dịch điện ly cần thiết là chất cách
điện tốt, nghĩa là độ dẫn electron của dung dịch này phải bằng hoặc dưới mức 10−8 S/cm. Dung
dịch điện ly lỏng dùng trong pin Li-ion chứa muối liti, như LiPF6, LiBF4 hay LiClO4 trong
dung môi hữu cơ như etylen cacbonat, dimetyl cacbonat, và dietyl cacbonat.
- Do các dung môi hữu cơ thường dễ phân hủy ở cực âm trong quá trình sạc, nên trong

lần sạc đầu tiên, thường ở cực âm sẽ hình thành lớp điện ly rắn giao pha (solid electrolyte
interphase, SEI), có thể giảm độ dẫn của âm cực. Lớp giao pha này có thể ngăn chặn sự phân
hủy của dung dịch điện ly, và từ đó hình thành một lớp giao diện bền. Dung dịch điện ly
composit dựa trên nền polymer hữu cơ POE (poly(oxyethylene)) cũng có thể là một lớp giao
diện bền. Nó có thể dùng để phủ lên bề mặt điện cực để bảo vệ trong pin Li-polyme, hay trong
những pin li-ion bình thường khác.
- Để hạn chế sự rị rỉ của dung dịch điện ly với dung môi hữu cơ, và tăng tính an tồn
cũng như giảm thiểu khả năng bắt cháy khi dung mơi này gặp khơng khí, dung mơi gel,
polymer, hay các chất điện ly dạng rắn từ ceramic đang được chú trọng phát triển.
Khi sử dụng chất điện ly dạng rắn (solid electrolyte), ta thu được một pn lithium-ion dạng rắn,
khi đó có thể loại bỏ màng ngăn, đơn giản hóa q trình lắp ráp, tăng tính an toàn cho pin.
b) Nguyên tắc hoạt động của pin lithium-ion:
- Các chất phản ứng trong phản ứng điện hóa ở LIB là nguyên liệu điện cực âm và dương,
dung dịch điện ly cung cấp môi trường dẫn cho ion liti dịch chuyển giữa 2 điện cực. Dòng
điện chạy ở mạch ngoài pin khi pin chạy. Ion liti di chuyển ở trong cả hai điện cực trong quá
trình phản ứng. Đa phần các nguyên liệu điện cực hiện nay là các vật liệu cho phép ion liti

8


xâm nhập và giữa mạng tinh thể, mà không hoặc ít làm xáo trộn vị trí các nguyên tử còn lại
trong mạng trong quá trình xâm nhập của ion liti và ngược lại ion liti rời khỏi mạng tinh thể.
- Khi xả ion liti (mang điện dương) di chuyển từ cực âm (anode) thường là graphite, C6
trong phản ứng dưới đây qua dung dịch điện ly sang cực dương, tại đây vật liệu dương cực sẽ
phản ứng với ion liti. Để cân bằng điện tích giữa 2 cực, cứ mỗi ion Liti dịch chuyển từ cực âm
sang cực dương (cathode) trong lịng pin, thì ở mạch ngồi, lại 1 electron chuyển động từ cực
âm sang cực dương, nghĩa là sinh ra dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm.
- Khi sạc diễn ra quá trình ngược lại, dưới điện áp sạc, electron bị buộc chạy từ điện cực
dương của pin (nay trở thành cực âm), ion Liti tách khỏi cực dương di chuyển trở về điện cực
âm của pin (nay đã đóng vai trị cực dương). Như vậy, pin đảo chiều trong quá trình sạc và xả.

Tên gọi điện cực dương hay âm cần được xác định dựa theo bản chất của phản ứng và quá
trình xảy ra phản ứng mà ta đang theo dõi. Trong bài viết này (và trong đa phần các bài báo
khoa học), cực âm (anode) và cực dương (cathode) của pin luôn là tên gọi dựa trên trạng thái
xả.

Hình 2.1: Ngun lí hoạt động của pin lithium - ion
- Bán phản ứng tại cực dương (cathode) trong vật liệu dạng lớp LCO được viết như sau
(chiều thuận là sạc, chiều nghịch là xả):
LiCoO2

CoO2 + Li+ + e9


- Bán phản ứng tại cực âm (anode) trong vật liệu dạng lớp graphite (chiều thuận là sạc,
chiều nghịch là xả):
C6 + Li+ + e-

LiC6

- Phản ứng của cả pin (chiều thuận là sạc, chiều nghịch là xả)
C6 +LiCoO2

LiC6 + CoO2

Như vậy khi sạc, C60 (anode) bị khử thành C61-, Co3+ bị oxi hóa thành Co4+, và ngược lại
khi xả. Về cơ bản các phản ứng ln có giới hạn. Nếu như xả quá mức (nhét thừa ion liti) một
liti coban oxit đã bão hịa sẽ dẫn đến hình thành liti oxit, theo phản ứng một chiều sau:
LiCoO2 + Li+ + e- → Li2O + CoO
Nếu sạc quá thế pin LCO lên trên 5,2 V sẽ dẫn đến hình thành coban IV oxit, theo phản
ứng một chiều sau, điều này đã được kiểm chứng bằng nhiễu xạ tia X.

LiCoO2 → Li+ +e- + CoO2
2.1.1.3. Phân loại, ý nghĩa các thông số kĩ thuật trên pin
a) Phân loại: Thông qua các tế bào được sản xuất theo các yếu tố hình thức khác nhau
mà ta có thể phân loại như sau:
Bảng 2.3: Phân loại pin Lithium-Ion theo hình dáng
Loại pin
1. Hình trụ: Bố
trí điện cực quấn
lại và trở thành
hình trụ

Cấu trúc bên trong pin

Hình ảnh thực tế

10


2. Hình lăng trụ:
Các điện cực được
cuộn lại nhưng
dạng phẳng và trở
thành hình lăng
trụ

3. Hình túi: Các
điện cực xếp
chồng lên nhau
tạo thành túi

b) Ý nghĩa thông số kỹ thuật cơ bản trên pin: Trên 1 viên pin có vài thơng số cơ bản, tuy
nhiên những thông số này thường hay bị người dùng lẫn lộn. Nay mình sẽ giới thiệu sơ các
thông số cơ bản để mọi người dễ nắm.
Dung lượng pin
- Thông số quan trọng đầu tiên là dung lượng pin. Dung lượng pin có đơn vị mà mAh,
đọc là mini Ampe/ giờ. Ví dụ một cục pin ghi là 3000mAh, điều này có nghĩa là theo dung
lượng danh nghĩa thì cục pin này có thể cấp 1 dịng điện liên tục 3000mA (hay 3A) liên tục
trong 1h thì hết pin.
- Nếu cục pin 3000mAh cấp 1 dòng điện 1000mA liên tục, thì pin có thể cấp điện đến
3h liên tục. Nếu pin cấp điện ở mức 6A, thì với dung lượng 3000mAh pin sẽ có thể cấp điện
liên tục 30 phút. Chỉ số dung lượng ghi trên pin chỉ là mức danh nghĩa. Dung lượng thực tế có
11


thể khác rất xa so với dung lượng danh nghĩa. Một viên pin tốt như eneloop, duracel, AW
v.v..., dung lượng thực tế sẽ được ~ dung lượng danh nghĩa. Nhưng với những loại pin tên
tuổi kém khác, dung lượng thực tế thấp hơn rất nhiều so với số ghi trên pin. VD 1 cục pin
18650 ghi là 3000mAh thậm chí 3600mAh, tuy nhiên thực tế dung lượng của hầu hết mấy cục
pin này không vượt quá được 2000mAh.
Hiệu điện thế trung bình
- Đây là thơng số quan trọng thứ 2. 1 viên pin ghi hiệu điện thế là 3.7V, có nghĩa là từ
lúc đầy pin đến lúc hết pin, hiệu điện thế trung bình của pin là 3.7V. Là trung bình 3.7V, chứ
khơng phải cấp đều đều 3.7V. Khi pin đầy thì hiệu điện thế có thể lên đến 4.2V, khi pin yếu
thì chỉ cịn dưới 3V.
- Tương tự với pin niken như pin AA, pin C, D v.v... Trên pin ghi là 1.5V, có nghĩa là
trung bình của pin từ lúc đầy pin đến lúc hết pin là 1.5V, thực tế khi pin đầy hiệu điện thế là
khoảng 1.6-1.7V, và khi pin cạn còn khoảng 1.2-1.3V.
Dòng xả tối đa
Dòng xả là khả năng cấp điện của 1 viên pin. Thơng số này có đơn vị là C, VD 1C, 2C,
10C, v.v ... Pin có dịng xả 1C có nghĩa là nếu pin có dung lượng 2000mAh, thì pin có thể xả

tối đa 2000mA, nếu bạn xả quá mức, có thể gây giảm tuổi thọ pin, thậm chí có thể gây cháy
nổ. Pin có dịng xả 2C thì có nghĩa là nếu pin có dung lượng 2000mAh, thì pin có thể xả tối
đa 4000mA, nếu xả q thì có thể giảm tuổi thọ hoặc gây cháy nổ.
- Thông số dung lượng và dịng xả tối đa là 2 thơng số mà nhiều người hay nhầm lẫn,
phần lớn là nhầm lẫn dung lượng là dịng xả. Pin ghi 2000mAh thì có nghĩ pin chỉ xả được
2000mA thôi. Tuy nhiên khả năng xả của pin hoàn toàn khác, muốn biết ngoài việc coi dung
lượng pin, còn phải biết chỉ số xả của pin là bao nhiêu. Với pin lithium thì dịng xả thường là
2C, pin LiFe thì dịng cả có thể lên đến 10C, 20C, thậm chí 40-50C.

12


Hình 2.2: Đồ thị thể hiện điện áp và dịng sạc của pin Lithium-Ion qua các trạng thái theo
thời gian
Dòng sạc tối đa
- Dòng sạc tối đa là tốc độ nạp điện của cục pin. Đơn vị cũng được tính là C. Thường 1
viên pin niken muốn bảo đảm tuổi thọ, thì khơng nên sạc q 0.25C. Có nghĩa là pin 2000mAh
thì chỉ nên xạc max là 500mA.
- Cịn pin lithium thì chỉ số sạc thường là 1C. Có nghĩa là viên pin 2000mAh thì có thể
sạc tối đa là 2000mA. Nếu sạc quá thì giảm tuổi thọ pin và có thể gây cháy nổ. Dịng sạc tối
đa cũng là dựa vào dung lượng thực.
Mạch bảo vệ (protected) và không bảo vệ (unprotected)
Một viên pin có protected có nghĩa là viên pin có 1 mạch bảo vệ pin. Mạch này thường
có những cơng dụng sau:
- Tự động ngắt điện khi hiệu điện thế pin xuống đến mức tối thiểu, chống xả quá mức
gây phù pin, cháy nổ
13