Thiết lập và ứng dụng mô hình hệ thống quản lý ắc quy (bms battery management system) tại các trạm ngắt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
*****************

NGUYỄN PHÚ VĨNH THỤY

THIẾT LẬP VÀ ỨNG DỤNG MƠ 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


Cơng trình được hồn 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…………


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

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 ỨNG DỤNG MƠ 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
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(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, tơi 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 tơi trong q trình thực hiện nghiên cứu và hồn 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 tơi
trong q trình học tập và nghiên cứu.
Tuy có nhiều cố gắng, nhưng trong Luận văn này không tránh khỏi những
thiếu sót, hạn chế. Tơi kính mong Q 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


TĨM TẮT LUẬN VĂN
THIẾT LẬP VÀ ỨNG DỤNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG QUẢN LÝ ẮC
QUY (BMS - BATTERY MANAGEMENT SYSTEM) TẠI CÁC
TRẠM NGẮT
Tóm tắt - Ắc quy là nguồn dự trữ năng lượng quan trọng cho hệ thống
điện. Khi nguồn điện dự phòng gặp sự cố phần nhiều gặp phải do ắc quy bị
lỗi mà không phát hiện trước. 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 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, hư 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 thực tế để giám
sát, lưu trữ các đại lượng, thông số (U, I, t0, Ohm) vào cơ sở dữ liệu giúp
các kỹ sư, người vận hành có cơ sở đánh giá đưa ra các quyết định.
Từ khóa – Dự trữ năng lượng, 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 wireless 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, t0, 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 cơng trình nghiên cứu của cá
nhân tơi, khơng có sự sao chép của người khác, được thực hiện dưới sự hướng
dẫn khoa học của PGS. TS. Nguyễn Văn Liêm.
Luận văn này là một sản phẩm mà tôi đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình

học tập tại Nhà trường cũng như dựa theo nhu cầu thiết yếu của công việc từ cơ
quan đang công tác, cụ thể là Công ty Điện lực Tân Thuận. Các thơng tin, số
liệu và kết luận được trình bày trong luận văn này hồn tồn trung thực.
Tơi xin hồn 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 được 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 sự cố hệ thống điện tại Cơng ty Điện lực Tân Thuận năm 2018 và
Quý 1 năm 2019
13
2.2. Các sự cố hư hỏng ắc quy khi không được phát hiện

14

2.3. Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện; Phương án xử lý tình huống Ắc quy hoạt động
bình thường 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. Thực hiện xây dựng 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 lực Tân Thuận

14

2.2

Phân tích chênh lệch chi phí khi sự cố lưới 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
1.1

Tên biểu đồ
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 ngồi 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 Ắc 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 hữu

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 lực
Tân Thuận

21

3.1

Tổng quan Hệ thống giám sát ắc quy BMS

25

3.2

Intelligent Gateway

25

3.3

Thơng số Cell Sensor PBAT61

26

3.4

Vị trí lắp 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 thường 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

Phương thức lắp đặt trên bản vẽ

30

4.7

Phương thức lắp đặt thực tế

31

4.8

Trạng thái hoạt động của Cell Sensor khi ắc quy bình
thường và bất thường

31

4.9

Chế độ hiển thị thực 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

4.12

Trạng thái hoạt động của String Sensor khi ắc quy bình
thường và bất thường

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

4.17

Chức năng của Intelligent Gateway

37

4.18

Web hiển thị hoạt động của BMS

38

5.1

Các khu vực trọng yếu đã áp dụng BMS

39

5.2

Cấu trúc bên trong các khu vực trọng yếu đã áp dụng
BMS

40

36, 37


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 phịng chính để cấp cho các tủ bảng điều khiển nhị thứ cũng như
các động cơ điện. Hệ thống nguồn này có vai trị 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 tồn, ổn định và tin cậy.
- Sự phát triển cơng 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 cơng 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. Đối tƣợng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là áp dụng một số thành tựu cơng nghệ
đo đếm, thu thập dữ liệu điện áp, dịng điện, nhiệt độ, điện trở,... (U, I, t0,
Ohm...) để thiết lập mơ 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 vi nghiên 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.

1


- 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, t0, Ohm) vào cơ sở dữ liệu giúp các kỹ sư, người vận hành
có cơ sở đánh giá đưa ra các quyết định.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Phương pháp quan sát thực tế: quan sát tại các trạm ngắt, thí nghiệm mơ
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 khơng 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 mơ 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 mơ 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 cơng 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 CHƢƠNG
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Hiện trạng buồng ắc quy tại các trạm ngắt
1.2. Các công nghệ hệ thống giám sát ắc quy được 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 sự cố hệ thống điện tại Công ty Điện lực Tân Thuận năm
2018 và Quý 1 năm 2019
2.2. Các sự cố hư hỏng ắc quy khi không được phát hiện
2.3. Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện; Phương án xử lý tình huống Ắc quy
hoạt động bình thường và Ắc quy khơng hoạt động với tổn thất gây
ra
Chương 3: CẤU HÌNH HỆ THỐNG QUẢN LÝ ẮC 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. Thực hiện xây dựng 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 lượng Ắc quy trong từng trạm như sau:
- Trạm ngắt Gai Sợi: 55 ắc quy, mỗi ắc quy 2V-300Ah.
- Trạm ngắt Nhà Rồng: 55 ắc quy, mỗi ắc quy 2V-300Ah.
- Trạm ngắt Vĩnh Hội: 9 ắc quy, mỗi ắc quy 12V-150Ah.
- Trạm ngắt Vietsin: 9 ắc quy, mỗi ắc quy 12V-150Ah.
- Trạm ngắt Vietopia: 9 ắc quy, mỗi ắc quy 12V-150Ah.
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
sự cố lưới điện và ắc quy không hoạt động làm ảnh hưởng đến thời gian mất

điện khách hàng kéo dài, gây thiệt hại khơng nhỏ cho ngành điện, hình chụp
buồng ắc quy trong trạm ngắt Gai Sợi như sau:

1


Hình 1.1: Bên ngồi buồng ắc quy TN Gai Sợi

2


Hình 1.2: Bên trong buồng ắc quy TN Gai Sợi

3


Hình 1.3: Loại ắc quy TN Gai Sợi

4


Hình 1.4: Sơ đồ mặt bằng và nhất thứ TN Gai Sợi

5


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 phịng khơng đáp ứng
kịp.
Chúng ta cần có hệ thống giám sát ắc quy dự phòng để đảm bảo khơng gặp
tình huống xấu xảy ra gây mất an tồn 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


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 sốt nhiệt đơ tối ưu và an tồn, giá
thành cịn 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.

Hình 1.5: Pin Nissan Leaf 22kWh 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


quản lý nhiệt độ, điện áp, dòng điện, hệ thống làm mát bởi các cảm biến cho mỗi
module và thuật toán giám sát. Hệ thống này đảm bảo pin hoạt động trong điều
kiện tối ưu năng lượng và an toàn trong các trường hợp va chạm mạnh do tai nạn
hoặc ngập nước.

Hình 1.6: Phân bố giá thành của 1 pack pin acquy ôtô điện
Giá thành của cả khối pin tùy thuộc rất nhiều yếu tố: giá cell với mật độ
năng lượng, số lượng, cấu tạo, khả năng tích trữ, BMS…. Hình trên cho một ví
dụ về phân bố giá thành 1 pack pin/kWh của ơtơ điện 22kWh. Tổng chi phí bao
gồm bảo hành, mất giá giữa các loại tiền tệ là khoảng 800 $/kWh vào năm 2012.
1.2.2 Hệ thống giám sát ắc quy CELL TRAK:

Hình 1.7: Thiết bị giám sát kiểm tra Ắc quy CELL TRAK
CELL TRAK là một hệ thống giám sát Ắc quy thông minh cho những hệ

thống có cơng nghệ với quy mơ lớn, nơi nguồn điện phải đảm bảo 24/24 đối với
hoạt động của hệ thống. CELL TRAK là một công cụ mạnh mẽ trong việc giảm
thiểu và ngăn ngừa các sự cố về nguồn do trục trặc cuả Ắc quy.

8


Sự cố mất điện hoàn toàn là một thực tế thường xảy ra của một hệ thống
điện và việc đầu tư sử dụng UPS trong lưu trữ năng lượng để đảm bảo nguồn
điện cho hệ là một giải pháp tối ưu.
Khi khoa học công nghệ ngày càng phát triển, việc ứng dụng máy tính và
sao lưu dữ liệu ngày càng cao trong cơng việc. Vì vậy việc ổn định nguồn điện
là một vấn đề quan trọng, là cốt lõi của nguồn điện, việc này phụ thuộc vào ắc
quy dự phòng trong hệ thống nguồn.
Hệ thống máy tính, dữ liệu của doanh nghiệp sẽ gặp rủi ro khi nguồn điện dự
phòng găp sự cố Pin bị lỗi mà không phát hiện kịp thời. Hầu hết các sự cố mất
dữ liệu xảy ra khi mất điện lưới và nguồn điện dự phòng khơng đáp ứng kịp.
Do đó, CELL TRAK ra đời để giải quyết vấn đề đó của bạn. CELL TRAK là
hệ thống giám sát Pin từ xa 24/24 giúp quản lý và kiểm tra các vấn đề do Pin
nhằm phát hiện lỗi và xử lý kịp thời.
CELL TRAK được ứng dụng ở các ngành cơng nghiệp, Tài Chính, Cơng
nghệ thơng tin, Chính phủ, Viễn thơng, Y tế, Giao thơng vận tải, Trung tâm dữ
liệu, …
Hệ thống Giám sát Pin CELL TRAK được thiết kế phù hợp với các chuẩn
IEEE (là tiêu chuẩn về khoa học kỹ thuật công nghệ). Điều này cho phép bạn
duy trì một hệ thống an tồn và giám sát theo thời gian thực, sẽ giảm thiểu xác
suất lỗi xảy ra và tối ưu hóa tuổi thọ của pin.
CELL

TRAK khơng chỉ giám

sát pin, mà

cịn

giám

sát các

thơng

số bên ngồi có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống.
Tính năng:
- Đo và xác định hiệu suất Pin.
- Xác định tình trạng Pin.
- Giám sát nhiệt độ Pin là một trong những phương pháp để phòng ngừa
hỏa hoạn.
- Đo lượng dòng sạc/xả giúp tối ưu dòng sạc/xả nhằm nâng tao tuổi thọ Pin.
- Xác định tuổi thọ Pin.
9


- Đếm số lần mất nguồn hệ thống.
- Kiểm tra nhiệt độ môi trường xung quanh để đảm bảo nhiệt độ môi trường
không làm ảnh hưởng tuổi thọ Pin.
- Ước tính dung lượng cịn lại cuả Pin.

Hình 1.8: Màn hình tóm tắt theo dõi chuỗi ắc quy của CELL TRAK

10