Thiết lập và ứng dụng mô hình hệ thống quản lý ắc quy (BMSBattery Management System) tại các trạm ngắt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.12 MB, 77 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
NGUYỄN PHÚ VĨNH THỤY
THIẾT LẬP VÀ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG QUẢN LÝ
ẮC QUY (BMS - BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)
TẠI CÁC TRẠM NGẮT
SET UP AND APPLY THE BATTERY MANAGEMENT
SYSTEM MODEL AT THE SWITCHGEAR SUBSTATIONS
Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số
: 60520202
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 09 Năm 2019
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQGHCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS. Nguyễn Văn Liêm....................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : .........................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : .........................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày ......... tháng .... năm ..............
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1 .......................................................
2 .......................................................
3 ...........................................................
4 ...........................................................
5 ...........................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau
khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
TRƯỞNG KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Phú Vĩnh Thụy
MSHV: 1670833
Ngày, tháng, năm sinh: 07/9/1982
Nơi sinh: Tp.HCM
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số : 60520202
I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT LẬP VÀ ÚNG DỤNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG QUẢN LÝ ẮC
QUY (BMS - BATTERY MANAGEMENT SYSTEM) TẠI CÁC TRẠM NGẮT
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Tìm hiểu nhu cầu thực tế của công việc phối hợp với kiến thức được đào tạo tại Nhà
trường.
-
Nghiên cứu các ứng dụng của công nghệ quản lý ắc quy trong một số lĩnh vực.
-
Nghiên cứu các thiết bị áp dụng vào công tác quản lý ắc quy.
-
Nghiên cứu chi tiết hệ thống quản lý ắc quy cho các trạm ngắt.
-
Thí nghiệm hệ thống quản lý ắc quy.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/01/2019.
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/06/2019.
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. Nguyễn Văn Liêm.
Tp. HCM, ngày.... tháng... . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)
(Họ tên và chữ ký)
TRƯỞNG KHOA
(Họ tên và chữ ký)
LỜI CÁM ƠN
Để thực hiện và hoàn thành Luận văn này, tôi đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ và tạo
điều kiện từ cơ quan, tổ chức và cá nhân. Luận văn cũng được hoàn thành dựa trên sự tham
khảo, học tập kinh nghiệm từ các kết quả nghiên cứu liên quan, các công nghệ thực tế được
áp dụng trong một số ngành nghề. Đặc biệt là sự giúp đỡ, tạo điều kiện về vật chất và tinh
thần từ phía gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS. TS. Nguyễn Văn Liêm
- người hướng dẫn khoa học đã trực tiếp dành nhiều thời gian, công sức hướng dẫn tôi
trong quá trình thực hiện nghiên cứu và hoàn thành Luận văn.
Tôi xin trân trọng cám ơn Ban giám hiệu, các Giảng viên Trường Đại học Bách Khoa
Tp.HCM đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu, giúp đỡ tôi trong quá trình học
tập và nghiên cứu.
Tuy có nhiều cố gắng, nhưng trong Luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót,
hạn chế. Tôi kính mong Quý Thầy Cô, các Chuyên Gia, những người quan tâm đến đề tài,
đồng nghiệp, gia đình và bạn bè tiếp tục có những ý kiến đóng góp, giúp đỡ để đề tài được
hoàn thiện hơn.
Một lần nữa xin chân thành cám ơn!
HỌC VIÊN
Nguyễn Phú Vĩnh Thụy
TÓM TẮT LUẬN VĂN
THIẾT LẬP VÀ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG QUẢN LÝ ẮC
QUY (BMS - BATTERY MANAGEMENT SYSTEM) TẠI CÁC
TRẠM NGẮT
Tóm tắt - Ắc quy là nguồn dụ trữ năng luợng quan trọng cho hệ thống điện. Khi
nguồn điện dụ phòng gặp sụ cố phần nhiều gặp phải do ắc quy bị lỗi mà không phát hiện
truớc. Sụ phát triển công nghệ ngày càng nhanh và mạnh đã cho phép tạo ra những sản
phẩm với công nghệ giám sát thông minh, nhỏ gọn và đo đuợc nhiều đại luợng quan trọng
nhằm phục vụ công tác vận hành ắc quy. Luận văn này nghiên cứu ứng dụng của công
nghệ thông tin kết hợp truyền thông không dây và thiết bị điện tử phục vụ việc triển khai
hệ thống đo đếm, thu thập các thông số vận hành của các ắc quy, sớm phát hiện các ắc quy
lỗi, giảm tuổi thọ, hu hỏng nhằm có kế hoạch bảo trì, thay thế ngay. Mục tiêu chính của
luận văn là việc phân tích nguyên tắc hoạt động của hệ thống quản lý ắc quy nhằm áp dụng
vào thục tế để giám sát, luu trữ các đại luợng, thông số (U, I, t°, Ohm) vào cơ sở dữ liệu
giúp các kỹ su, nguời vận hành có cơ sở đánh giá đua ra các quyết định.
Từ khóa – Dự trữ năng luợng, Quản lý ắc quy, Thu thập dữ liệu, Đánh giá vận
hành
SET UP AND APPLY THE BATTERY MANAGEMENT SYSTEM
MODEL AT THE SWITCHGEAR SUBSTATIONS
Abstract - Batteries are an important source of stored energy for the electrical
system. When the backup power supply fails, most of the problems are caused by faulty
batteries that are not detected before. The development of fast and powerful technology
enables the creation of products with intelligent, compact surveillance technology and
measures many important quantities for battery operation. This dissertation studies the
application of information technology combining wheless communication and electronic
devices for the implementation of measurement systems, collecting operating parameters
of batteries, so as to early detect battery fault error, the battery has a shortened life span, is
damaged in order to have maintenance plan, replace immediately. The main objective of
this thesis is to analyze the operating principles of the battery management system to apply
in practice to monitor and store quantities, parameters (U, I, t°, Ohm) into the database to
help engineers, operators have an evaluation basis to make decisions.
Key words - Power reserve, Battery management, Data collection, Operational
evaluation.
LỜI CAM ĐOAN
Luận văn “Thiết lập và ứng dụng mô hình Hệ thống Quản lý Ắc quy (BMS Battery Management System) tại các trạm ngắt” là công trình nghiên cứu của cá
nhân tôi, không có sụ sao chép của nguời khác, đuợc thục hiện duới sụ huớng dẫn
khoa học của PGS. TS. Nguyễn Văn Liêm.
Luận văn này là một sản phẩm mà tôi đã nỗ lục nghiên cứu trong quá trình học
tập tại Nhà truờng cũng nhu dụa theo nhu cầu thiết yếu của công việc từ cơ quan
đang công tác, cụ thể là Công ty Điện lực Tân Thuận. Các thông tin, số liệu và kết
luận đuợc trình bày trong luận văn này hoàn toàn trung thục.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này.
HỌC VIÊN
Nguyễn Phú Vĩnh Thụy
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các biểu đồ
Danh mục các hình vẽ
«
Chương 1: TỔNG QUAN
1
1.1. Hiện trạng buồng ắc quy tại các trạm ngắt
1
1.2. Các công nghệ hệ thống giám sát ắc quy đuợc nghiên cứu, áp dụng
6
1.3. Hiệu quả mang lại khi áp dụng hệ thống quản lý ắc quy
12
Chương 2: PHÂN TÍCH TÌNH HÌNH SỰ CỐ HỆ THỐNG ĐIỆN
13
2.1. Tình hình sụ cố hệ thống điện tại Công ty Điện lục Tân Thuận năm 2018 và
Quý 1 năm 2019
2.2. Các sụ cố hu hỏng ắc quy khi không được phát hiện
13
14
2.3. Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện; Phuơng án xủ lý tình huống Ác quy hoạt động
bình thuờng và Ắc quy không hoạt động với tổn thất gây ra
21
Chương 3: CẤU HÌNH HỆ THỐNG QUẢN LÝ ẮC QUY
25
3.1. Tổng quan sơ đồ nguyên lý
25
3.2. cấu tạo chi tiết và chức năng của các thiết bị chính
25
Chương 4: THÍ NGHIỆM
28
4.1. Chuẩn bị thiết bị, phụ kiện
28
4.2. Thục hiện xây dụng trên Web Server
38
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
39
5.1. Kết luận
39
5.2. Kiến nghị
40
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
MC Máy cắt.
TN Trạm Ngắt
TC Thanh Cái
BMS Battery Management System
DANH MỤC CÁC BẢNG
số hiệu
Tên bảng
Trang
2.1
Thống kê sự cố liên quan trạm ngắt Gai Sợi năm 2018 tại
Công ty Điện lục Tân Thuận
14
2.2
Phân tích chênh lệch chi phí khi sụ cố luới điện
23
4.1
Chi tiết các cổng kết nối của String Sensor
35
5.1
Chi phí lắp đặt cho chuỗi 55 ắc quy
40
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
số hiệu
7
rpA
1•A
5
J. A
Tên biêu đô
1.1
So sánh các loại pin và tác động của nhiệt độ của pin
Lithium
Trang
7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
số hiệu
Tên hình vẽ
Trang
1.1
Bên ngoài buồng ắc quy TN Gai Sợi
2
1.2
Bên trong buồng ắc quy TN Gai Sợi
3
1.3
Loại ắc quy TN Gai Sợi
4
1.4
Sơ đồ mặt bằng và nhất thứ TN Gai Sợi
5
1.5
Pin Nissan Leaf 22kWh và cấu trúc hệ thống quản giám sát
BMS
7
1.6
Phân bố giá thành của 1 pack pin acquy ôtô điện
8
1.7
Thiết bị giám sát kiểm tra Ác quy CELL TRAK
8
1.8
Màn hình tóm tắt theo dõi chuỗi ắc quy của CELL TRAK
10
1.9
Màn hình chi tiết theo dõi chuỗi ắc quy của CELL TRAK
11
1.10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống CELL TRAK
11
2.1
Sơ đồ cung cấp điện của 05 trạm ngắt hiện hũu
13
2.2
Biên bản kiểm tra ắc quy TN Gai Sợi
16
2.3
Biên bản kiểm tra ắc quy TN Nhà Rồng
18
2.4
Biên bản kiểm tra ắc quy TN Vĩnh Hội
20
2.5
Sơ đồ DAS nguyên lý cung cấp điện tại Công ty Điện lục
Tan Thuận
21
3.1
Tổng quan Hệ thống giám sát ắc quy BMS
25
3.2
Intelligent Gateway
25
3.3
Thông số Cell Sensor PBAT61
26
3.4
Vị trí lap Cell Sensor lên ắc quy
27
3.5
Thông số String Sensor PBAT600
27
4.1
Sơ đồ nguyên lý chính Hệ thống giám sát ắc quy BMS
28
4.2
Tình trạng vận hành bình thuờng của Cell Sensor và String
Sensor
28
số hiệu
Tên hình vẽ
Trang
4.3
Tổng quan Module IG
29
4.4
Hall Sensor
29
4.5
Battery Measuring Cable
30
4.6
Phuong thức lắp đặt trên bản vẽ
30
4.7
Phuong thức lắp đặt thục tế
31
4.8
Trạng thái hoạt động của Cell Sensor khi ắc quy bình thuờng
và bất thuờng
31
4.9
Chế độ hiển thị thục tế và cảnh báo trên Web
32
4.10 Đầu cáp ra Cell Sensor
32
4.11 Cổng đấu nối RJ11 của Cell Sensor
33
Trạng thái hoạt động của String Sensor khi ắc quy bình
4.12 thuờng và bất thuờng
33
4.13 Định mức vận hành, chi tiết đấu nối của String Sensor
34
4.14 Bản vẽ 2D của String Sensor
35
4.15 Thông số kỹ thuật thiết bị Hall Sensor
36
4.16 Chi tiết các cổng kết nối của Intelligent Gateway
36, 37
4.17 Chức năng của Intelligent Gateway
37
4.18 Web hiển thị hoạt động của BMS
38
5.1
Các khu vục trọng yếu đã áp dụng BMS
39
Cấu trúc bên trong các khu vục trọng yếu đã áp dụng BMS
5.2
40
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
- Trong hệ thống điện, hệ thống ắc quy được xem là kho dự trữ năng lượng
cho hệ thống. Theo thống kê, rủi ro khi nguồn điện dự phòng gặp sự cố phần nhiều
gặp phải do ắc quy bị lỗi mà không được phát hiện kịp thời.
- Tại các nhà máy điện và trạm biến áp, hệ thống ắc quy được dùng như một
nguồn dự phòng chính để cấp cho các tủ bảng điều khiển nhị thứ cũng như các động
cơ điện. Hệ thống nguồn này có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc bảo trì bảo
dưỡng hệ thống cũng như những sự cố mất điện đột ngột, giúp cho các thiết bị bảo
vệ, thiết bị đo đếm luôn làm việc an toàn, ổn định và tin cậy.
- Sự phát triển công nghệ ngày càng nhanh và mạnh đã cho phép tạo ra những
sản phẩm với công nghệ giám sát thông minh, nhỏ gọn và đo được nhiều đại lượng
quan trọng nhằm phục vụ công tác vận hành, bảo trì bảo dưỡng hệ thống nguồn ắc
quy nói riêng và hệ thống nguồn nói chung.
- Luận văn này nhằm nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin kết hợp lĩnh
vực truyền thông không dây và các thiết bị điện tử phục vụ cho công tác triển khai
hệ thống đo đếm, thu thập dữ liệu các thông số vận hành của các ắc quy tại trạm
ngắt, sớm phát hiện các ắc quy lỗi, giảm tuổi thọ, hư hỏng nhằm có kế hoạch bảo
trì, thay thế ngay.
2. Đổi tượng nghiền cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là áp dụng một số thành tựu công nghệ đo
đếm, thu thập dữ liệu điện áp, dòng điện, nhiệt độ, điện trở,... (U, I, t°, Ohm...) để
thiết lập mô hình hệ thống quản lý ắc quy tại các trạm ngắt mà trước đây chỉ theo
dõi bằng thủ công thông qua việc kiểm tra định kỳ.
3. Phạm vỉ nghiền cứu:
- Địa điểm nghiên cứu: Các trạm ngắt trên địa bàn quản lý của Công ty Điện
lực Tân Thuận trực thuộc Tổng công ty Điện lực Tp.HCM.
- Hoạt động được nghiên cứu: tập trung nghiên cứu hoạt động của các ắc quy
và các giải pháp đo đếm thông minh hiện nay nhằm đưa ra phương pháp để áp dụng
hệ thống quản lý ắc quy vào thực tế, đồng thời ứng dụng các phần mềm theo dõi,
giám sát tình trạng hoạt động của các ắc quy thường xuyên.
- Thời gian nghiên cứu: từ tháng 01 đến hết tháng 06 của năm 2019.
4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Phân tích nguyên tắc hoạt động của hệ thống
quản lý ắc quy nhằm áp dụng vào thực tế để giám sát, lưu trữ các đại lượng, thông
số (U, I, t°, Ohm) vào cơ sở dữ liệu giúp các kỹ sư, người vận hành có cơ sở đánh
giá đưa ra các quyết định.
5. Phuong pháp nghiên cứu:
- Phương pháp quan sát thực tế: quan sát tại các trạm ngắt, thí nghiệm mô
phỏng với một số ắc quy.
- Phương pháp thu thập thông tin: thu thập các thông tin vận hành của hệ thống
điện, các trường hợp hư hỏng ắc quy nhưng không phát hiện và có ảnh hưởng đến
hệ thống điện gây sự cố.
- Phương pháp phân tích: so sánh các số liệu vận hành trước khi nghiên cứu đề
tài và ước tính từ thí nghiệm mô phỏng khi áp dụng vào thực tế.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Ý nghĩa khoa học: vấn đề quản lý, theo dõi tình hình vận hành ắc quy tại các
trạm ngắt được thực hiện thủ công nên việc nghiên cứu thiết lập mô hình hệ thống
quản lý ắc quy trong giai đoạn hiện nay và tương lai là rất cần thiết.
- Ý nghĩa thực tiễn:
+ Quản lý, giám sát thông số vận hành ắc quy tự động, thay thế việc kiểm tra
thủ công trước đây.
+ Thông tin số liệu chính xác, tối ưu công tác cải tạo, sửa chữa, đầu tư, bảo
trì.
+ Hiệu quả hơn cho chi phí vận hành.
+ Đánh giả được rủi ro hư hỏng, đề ra biện pháp khắc phụ sớm, nâng cao độ
tin cậy cung cấp điện cho khách hàng...
7. Kết cấu của luận văn:
DANH SÁCH CHƯƠNG
Chương 1: TÔNG QUAN
1.1. Hiện trạng buồng ắc quy tại các trạm ngắt
1.2. Các công nghệ hệ thống giám sát ắc quy đuợc nghiên cứu, áp dụng
1.3. Hiệu quả mang lại khi áp dụng hệ thống quản lý ắc quy
Chương 2: PHÂN TÍCH TÌNH HÌNH sự CỐ HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1. Tình hình sụ cố hệ thống điện tại Công ty Điện lục Tân Thuận năm
2018 và Quý 1 năm 2019
2.2. Các sụ cố hu hỏng ắc quy khi không đuợc phát hiện
2.3. Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện; Phuơng án xủ lý tình huống Ác quy hoạt
động bình thuờng và Ác quy không hoạt động với tổn thất gây ra
Chương 3: CẤU HÌNH HỆ THỐNG QUẢN LÝ ÁC QUY
3.1. Tổng quan sơ đồ nguyên lý
3.2. Cấu tạo chi tiết và chức năng của các thiết bị chính
Chương 4: THÍ NGHIỆM
4.1. Chuẩn bị thiết bị, phụ kiện
4.2. Thục hiện xây dụng trên Web Server
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận
5.2. Kiến nghị
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Hiện trạng buồng ắc quy tại các trạm ngắt
Công ty Điện lực Tân Thuận hiện đang quản lý 05 trạm ngắt: Gai Sợi, Nhà
Rồng, Vĩnh Hội, Vietsin, Vietopia. số luợng Ắc quy trong từng trạm nhu sau:
- Trạm ngắt Gai Sợi: 55 ắc quy, mỗi ắc quy 2V-300A11.
- Trạm ngắt Nhà Rồng: 55 ắc quy, mỗi ắc quy 2V-300Ah.
- Trạm ngắt Vĩnh Hội: 9 ắc quy, mỗi ắc quy 12V-150A11.
- Trạm ngắt Vietsin: 9 ắc quy, mỗi ắc quy 12V-150A11.
- Trạm ngắt Vietopia: 9 ắc quy, mỗi ắc quy 12V-150A11.
Do nguyên lý hoạt động của các buồng ắc quy đều giống nhau, nên luận văn
này tôi nghiên cứu trong buồng ắc quy của 01 trạm ngắt Gai Sợi vì đã có xảy ra sụ
cố luới điện và ắc quy không hoạt động làm ảnh huởng đến thời gian mất điện khách
hàng kéo dài, gây thiệt hại không nhỏ cho ngành điện, hình chụp buồng ắc quy trong
trạm ngắt Gai Sợi nhu sau:
BUỒNG
ACCU
Hĩnh 1.1: Bên ngoài buồng ẳc quỵ TN Gai Sợi
Hình 1.2: Bên trong buồng ẳc quy TN Gai Sợi
3
Valve Regulated Lead Acid Battery
(Rechargeable)
CHIGRIDE
POWERSAFE
Model: 2VB300
(2V 300Ah)
f- Constant Voltage Charging - Initial charging
current not more than 0.15C10
Boost
Float
-- ----------- CAUTION ___________
• Don't short:2.33V-2.37V @ 25° c :
circuit battery
2.24V-2.28V @ 25° c
terminals
• Don't charge under airtight condition, •Avoid mechanical
shocks
• Keep out of children reach
< •Don't dispose Into open flame
Pb
Pb
Hình 1.3: Loại ắc quỵ TN Gai Sợi
4
if
HỌA ũồ MẬT BẰNG
Sứ BỐ NHẤT THỨ
TỔNG CÒNG TY EHEN Lực THÀNH PHÚ HÔ • HI ỔJỊg
TV
ĐIỆN LỰC TẢN THI AN
õừt TALKING
ĐỘI
PHO (HAM
Qởt
ư> TRÀN HOÀNG DẢO
■X yfficAY c ÀP NHẢT
Hĩnh 1.4: Sơ đô mặt băng và nhãt thứ TN
Gai Sợi
VGCÔÍ CẬP NHẬt
SƠUƠMẶTBẰV \ NHAI Till
TRẠM NGAI GAI SỢI
1.2. Các công nghệ hệ thống giám sát ắc quy được nghiên cứu, áp dụng:
Khi khoa học công nghệ ngày càng phát triển, việc ứng dụng máy tính và sao
lưu dữ liệu hệ thống ngày càng cao trong công việc. Vì vậy việc ổn định nguồn điện
là một vấn đề quan trọng, và cốt lõi cuả nguồn điện dự phòng phụ thuộc vào ắc quy
trong hệ thống nguồn.
Hệ thống rơ le, các động cơ điện,.. .trong trạm ngắt sẽ gặp rủi ro khi nguồn điện
dự phòng găp sự cố Pin (ắc quy) bị lỗi mà không phát hiện kịp thời. Hầu hết các sự
cố xảy ra khi mất điện lưới và nguồn điện dự phòng không đáp ứng kịp.
Chúng ta cần có hệ thống giám sát ắc quy dự phòng để đảm bảo không gặp tình
huống xấu xảy ra gây mất an toàn cung cấp điện.
Hiện nay, có nhiều hệ thống giám sát ắc quy đang hoạt động trên khắp lĩnh vực
như giám sát ắc quy ô tô điện, giám sát ắc quy trên hệ thống điện,...
Phần này, tôi giới thiệu một số công nghê giám sát ắc quy như sau:
1.2.1 Hệ thống giám sát ắc quy ô tô điện:
Pin (ắc quy) là nguồn năng lượng cung cấp chính là “bình xăng” của ôtô điện.
Nguyên lý hoạt động của pin điện dựa vào sự điện phân hóa học biến đổi năng lượng
hóa học thành năng lượng điện 1 chiều. Pin sạc là loại pin có thể hoạt động
thuận/nghịch, chuyển năng lượng điện thành năng lượng tích trữ trong pin.
Tùy thuộc vào chất hóa học khác nhau mà pin sạc có tên gọi khác nhau, sự phát
triển của công nghệ pin sạc (mật độ năng lượng tích trữ/khối lượng) được trình bày
trong hình dưới. Pin sạc chì axít là một trong những pin sạc được phát minh đầu
tiên và vẫn được sử dụng đến bây giờ (ác quy cho xe máy, xe ôtô,...) bởi giá thành
rất rẻ, có thể sạc được nhiều lần (từ 400 đến 1200 lần), không bị “chai”. Tuy nhiên
nhược điểm của ắc quy chì là mật độ năng lượng/khối lượng quá ít 30Wh/kg.
6
Wh/kg
ChargeCorrtbcn f cIo4 2V.CMCcutoH
Dĩschirge:1C 1» 2.75V cutoff
Biểu đồ 1.1: So sánh các loại pin và tác động của nhiệt độ của pin Lithium
Công nghệ pin Lithium-ion (Li-ion) được phát triển từ những năm 1990, đến
nay được sử dụng rộng rãi trong tất cả các thiết bị điện tử : máy tính xách tay, máy
điện thoại, máy ảnh, máy mp3,... Nhược điểm có loại pin này là nhạy cảm với nhiệt
độ cần có hệ thống điều tiết và kiểm soát nhiệt đô tối ưu và an toàn, giá thành còn
đắt. Tuy nghiên pin sạc Lithium-ion có nhiều ưu điểm: sạc được nhiều lần (hơn
1200 lần), đặc biệt mật độ năng lượng/khối lượng rất cao 200Wh/kg cho một cellule.
Vì vậy có thể tích trữ được nhiều năng lượng. Tuy nhiên nhược điểm của pin
Lithium là phụ thuộc vào nhiệt độ, vì vậy cần có hệ thống quản lý
giám sát năng lượng.
CELL
4
CELL STACK
IS
BATTERY SYSTEM
Cooling
Cooling
plate
plate
Link to vehicle
HVAC system
Hình 1.5: Pin Nissan Leaf22kWh và cấu trúc hệ thống quản giám sát BMS
Pin Lithium dành cho ôtô điện, từ 1 cell với điện áp định mức 3.7V và mật độ
năng lượng cao khoảng 30Ah (gấp hơn 15 lần 1 cell điện thoại di động) ghép nối
tiếp và song song để tạo ra 1 module và từ các modules để tạo ra 1 pack pin. Hệ
thống quản lý giám sát năng lượng pin BMS (Battery Management System)
7
