Các loại PIN trên ô tô điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CÁC LOẠI PIN TRÊN Ô TÔ ĐIỆN

SVTH : TỪ TRUNG KIÊN
MSSV: 13145130
SVTH : TRẦN LÂM TÚ
MSSV: 13145313
GVHD: GVC.ThS. ĐỖ QUỐC ẤM

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tên đề tài

CÁC LOẠI PIN TRÊN Ô TÔ ĐIỆN

SVTH : TỪ TRUNG KIÊN
MSSV: 13145130
SVTH : TRẦN LÂM TÚ
MSSV: 13145313
GVHD: GVC.ThS. ĐỖ QUỐC ẤM

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ TḤT
TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày ….. tháng ..… năm ……

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Từ Trung Kiên
2. Trần Lâm Tú

MSSV: 13145130
MSSV: 13145313

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Mã ngành đào tạo: ......................

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Mã hệ đào tạo: ...........................

Khóa: 2013

Lớp: ............................................

1. Tên đề tài
CÁC LOẠI PIN TRÊN Ô TÔ ĐIỆN
2. Nhiệm vụ đề tài
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
3. Sản phẩm của đề tài
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: ...............................................................
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: ..............................................................
TRƯỞNG BỘ MƠN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: Các loại pin trên ô tô
Họ và tên Sinh viên: Từ Trung Kiên

MSSV: 13145130

Trần Lâm Tú

MSSV: 13145313

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ
I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): ...................................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): ......................................................................

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 01 năm 2018
Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: Các loại pin trên ô tô
Họ và tên Sinh viên: Từ Trung Kiên

MSSV: 13145130

Trần Lâm Tú

MSSV: 13145313

Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ
I. NHẬNXÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): ...................................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): ......................................................................

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 01 năm 2018
Giảng viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)


Lời cảm ơn
Bốn năm dài học tập dưới mái trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ
Chí Minh, với tư cách là sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật ô tô, chúng em đã trưởng
thành hơn và học tập rất nhiều điều bổ ích. Từ những kiến thức lý thuyết trên giảng
đường đến những kỹ năng tay nghề ở xưởng thực tập. Và hơn hết là thầy cô đã chỉ dạy,
rèn giũa cho chúng em một thái độ, tác phong chuyên nghiệp để chúng em có một hành
trang đầy đủ, vững chắc, bước vào con đường sự nghiệp phía trước.
Chúng em rất vinh dự và tự hào là sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật ô tô, khoa
Cơ Khí Động Lực, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Qua đây,
chúng em xin cảm ơn quý trường đã tạo mọi điều kiện tốt nhất, từ cơ sở vật chất đến đội
ngũ giáo viên giàu kinh nghiệm, để chúng em có một khơng gian học tập và nghiên cứu
không thể nào tuyệt vời hơn.
Tiếp theo, chúng em xin chân thành cảm ơn khoa Cơ Khí Động Lực đã luôn sát
cánh với sinh viên trong mọi hoạt động, từ học tập đến những cuộc thi tay nghề, sân chơi
dành cho sinh viên để chúng em có thể học hết sức, chơi hết mình, thỏa sự đam mê, sáng
tạo.
Và chúng em không thể nào quên công ơn dìu dắt của các thầy, các cơ khoa Cơ

Khí Động Lực trong suốt bốn năm dài trên ghế giảng đường. Đặc biệt, khi thực hiện đồ
án tốt nghiệp, chúng em xin cảm ơn giáo viên hướng dẫn, thầy Đỗ Quốc Ấm. Người thầy
đã tận tình giúp đỡ, chỉ dạy trong suốt học kì qua để chúng em hồn thành đồ án một
cách tốt nhất.
Nhóm sinh viên thực hiện
Từ Trung Kiên
Trần Lâm Tú

1


Tóm tắt
Khi mà các vấn đề như cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch, ơ nhiễm mơi trường, hiệu
ứng nhà kính, biến đồi khí hậu... đang trở nên trầm trọng qua từng ngày và là thách thức
với các quốc gia nói chung và các nhà sản xuất ơ tơ nói riêng. Ô tô điện đã quay trở lại và
sẽ trở thành xu hướng của phương tiện di chuyển trong tương lai gần.
Công nghệ pin trên ô tô điện trong thời gian gần đây đã được đầu tư và phát triển.
Từ việc chuyển sang dùng pin li-ion, NiMH thay cho ắc quy axit chì đến việc tăng dung
lượng dự trữ của pin, quãng đường di chuyển dài hơn, công suất lớn hơn, tuổi thọ dài
hơn, giá thành rẻ hơn...
Với đề tài Các loại pin trên ơ tơ điện, chúng em đã tìm hiểu, nghiên cứu sơ lược về
ơ tơ điện nói chung và cơng nghệ pin trên ơ tơ điện nói riêng. Nội dung để tài bao gồm
hai phần chính như sau:
Phần một là ô tô điện, sẽ là khái quát về lịch sử của ô tô điện, các loại ô tô điện và
cấu hình chính của các dịng ơ tơ điện. Phần hai là công nghệ pin trên ô tô điện, sẽ trình
bày về lịch sử phát triển, cơng dụng của các loại pin trên ô tô điện gồm: ắc quy axit chì,
ắc quy kiềm, pin li-ion và pin NiMH. Trong đó, chúng em sẽ tìm hiểu về cấu tạo và
ngun lý hoạt động, cũng như là ưu, nhược điểm của từng loại pin trên. Bên cạnh đó,
chúng ta sẽ trả lời câu hỏi: “Tại sao pin li-ion và NiMH lại được dùng phổ biến trên ô tô
điện ?”

2


Mục lục
Trang
Tóm tắt............................................................................................................................... ii
Mục lục............................................................................................................................. iii
Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu..............................................................................vii
Danh mục các hình.........................................................................................................viii
Danh mục các bảng...........................................................................................................xi
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..............................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài.........................................................................................................1
1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...............................................................................1
1.3. Mục tiêu và nhiêm vụ nghiên cứu...............................................................................2
1.4. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................2
1.5. Kế hoạch thực hiện......................................................................................................2
CHƯƠNG 2. Ô TÔ ĐIỆN VÀ CÔNG NGHỆ PIN TRÊN Ô TƠ ĐIỆN............................3
2.1. Ơ tơ điện...................................................................................................................... 3
2.1.1. Lịch sử ơ tơ điện – sự trở lại của ô tô điện...........................................................3
2.1.2. Ưu điểm của ơ tơ điện..........................................................................................5
2.1.2.1. Tích cực bảo vệ nguồn năng lượng- giảm thiểu biến đổi khí hậu.................5
2.1.2.2. Khơng gây ô nhiễm tiếng ồn.........................................................................5
2.1.2.3. Tiết kiệm năng lượng....................................................................................5
2.1.2.4. Kết cấu đơn giản, tiện lợi bảo dưỡng sửa chữa.............................................6
2.1.3. Ơ tơ điện 100%-EV..............................................................................................7
2.1.3.1. Khái qt......................................................................................................7
2.1.3.2. Các cấu hình truyền động chính của EV.......................................................7

3

2.1.3.3. Công nghệ pin cho EV................................................................................10
2.1.3.4. Động cơ điện...............................................................................................11
2.1.3.5. Hệ thống điện tử cơng suất.........................................................................12
2.1.3.6. Hệ thống kiểm sốt.....................................................................................13
2.1.3.7. Các hệ thống khác.......................................................................................13
2.1.4. Xe lai HEV và PHEV.........................................................................................13
2.1.4.1. Khái quát....................................................................................................13
2.1.4.2. Các cấu hình truyền động chính của xe lai..................................................14
2.1.4.3. Cơng nghệ pin cho xe lai............................................................................21
2.1.4.4. Động cơ điện...............................................................................................22
2.1.4.5. Máy phát điện.............................................................................................22
2.1.4.6. Hệ thống điện tử công suất.........................................................................22
2.1.4.7. Hệ thống truyền động kết hợp.....................................................................22
2.1.4.8. Hệ thống kiểm soát.....................................................................................23
2.1.4.9. Các hệ thống khác.......................................................................................23
2.2. Công nghệ pin trên ô tô điện.....................................................................................24
2.2.1. Khái quát............................................................................................................ 24
2.2.1.1. Sơ lược lịch sử phát triển của pin................................................................24
2.2.1.2. Công dụng của ắc quy, pin trên ô tô điện....................................................26
2.2.2. Ắc quy axít chì...................................................................................................27
2.2.2.1. Khái qt....................................................................................................27
2.2.2.2. Cấu tạo chung.............................................................................................28
2.2.2.3. Ngun lý hoạt động...................................................................................28
2.2.2.4. Ưu và nhược điểm......................................................................................29
2.2.3. Pin Niken-Catmi................................................................................................30

4

2.2.3.1. Khái quát....................................................................................................30
2.2.3.2. Cấu tạo chung.............................................................................................30
2.2.3.3. Nguyên lý hoạt động...................................................................................30
2.2.3.4. Ưu và nhược điểm......................................................................................31
2.2.4. Pin lithium-ion...................................................................................................31
2.2.4.1. Khái quát....................................................................................................31
2.2.4.2. Cấu tạo........................................................................................................34
2.2.4.2.1. Điện cực dương...................................................................................34
2.2.4.2.2. Điện cực âm.........................................................................................36
2.2.4.2.3. Chất điện phân.....................................................................................37
2.2.4.2.4. Màng ngăn...........................................................................................38
2.2.4.3. Nguyên lý hoạt động...................................................................................38
2.2.4.4. Các đường đặc tính.....................................................................................39
2.2.4.4.1. Đặc tính nạp.........................................................................................39
2.2.4.4.2. Đặc tính xả...........................................................................................43
2.2.4.5. Ưu và nhược điểm......................................................................................45
2.2.5. Pin niken hydrua kim loại..................................................................................45
2.2.5.1. Khái quát....................................................................................................45
2.2.5.2. Cấu tạo........................................................................................................47
2.2.5.2.1. Điện cực dương...................................................................................47
2.2.5.2.2. Điện cực âm.........................................................................................47
2.2.5.2.3. Chất điện phân.....................................................................................47
2.2.5.2.4. Màng ngăn...........................................................................................48
2.2.5.3. Nguyên lý hoạt động...................................................................................48
2.2.5.4. Các đường đặc tính.....................................................................................48

5

2.2.5.4.1. Đặc tính nạp.........................................................................................48
2.2.5.4.2. Đặc tính xả...........................................................................................50
2.2.5.5. Ưu và nhược điểm......................................................................................52
2.2.6. Công nghệ pin phổ biến trên ô tô điện hiện nay.................................................52
CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................55
3.1. Kết luận..................................................................................................................... 55
3.2. Kiến nghị................................................................................................................... 55
Danh mục tài liệu tham khảo............................................................................................56

6


Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu
EV: Electric Vehicle
Li-ion: Lithium-ion
HEV: Hybrid Electric Vehicle
PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle
FCV: Fuel Cell Vehicle
EM: Electric Motor
NiMH: Nickel-Metal Hydride
AC: Alternating Current
DC: Direct Current
CVT: Continuously Variable Transmission
ECU: Engine Control Unit
Ni-Cd: Nickel-Cadmium
CC: Constant Current
CV: Constant Voltage
M: Metal
MH: Metal Hydride

7


Danh mục các hình
Trang
Hình 2.1. EV của Thomas Davenport (1834).....................................................................3
Hình 2.2. Bản đồ phát triển dịng EV.................................................................................4
Hình 2.3. Nạp năng lượng cho EV.....................................................................................6
Hình 2.4. Kết cấu chung của EV........................................................................................6
Hình 2.5. Mẫu xe Nissan Leaf............................................................................................7
Hình 2.6. Hệ thống truyền động của EV có một động cơ điện...........................................7
Hình 2.7. Hệ thống truyền động của EV có hai động cơ điện............................................8
Hình 2.8. Khung gầm của xe Tesla Model S......................................................................9
Hình 2.9. Pin Li-ion của xe Nissan Leaf..........................................................................10
Hình 2.10. Động cơ điện của xe Nissan Leaf...................................................................11
Hình 2.11. Hệ thống điện tử cơng suất trên EV................................................................12
Hình 2.12. Toyota Prius, một mẫu xe PHEV khá phổ biến..............................................14
Hình 2.13. Serie Full Hybrid............................................................................................15
Hình 2.14. Parallel Full Hybrid........................................................................................16
Hình 2.15. Cơ chế khớp nối mơ men xoắn.......................................................................18
Hình 2.16. Hệ bánh răng hành tinh..................................................................................19
Hình 2.17. Serie/Parallel Hybrid......................................................................................20
Hình 2.18. Pin NiMH của xe Toyota Prius.......................................................................21
Hình 2.19. Hộp số hành tinh............................................................................................23
Hình 2.20. Allessandro Volta và miêu tả sơ đồ pin do ông chế tạo vào năm 1800...........24
Hình 2.21. Gaston Planté và mẫu pin có thể sạc do ơng sáng chế vào năm 1860.............24
Hình 2.22. Chiếc Lunar Rover dùng để di chuyển trên mặt trăng trong nhiệm vụ Apollo
15 của NASA...................................................................................................................25

8

Hình 2.23. Pin Li-ion nguyên khối 400V sử dụng trên xe ơ tơ điện.................................26
Hình 2.24. Cấu tạo pin axit chì.........................................................................................28
Hình 2.25. Phản ứng hóa học xả/nạp ắc quy axit-chì.......................................................29
Hình 2.26. Cấu tạo của pin Ni-Cd....................................................................................30
Hình 2.27. Pin li-ion 18650 dùng cho đèn pin..................................................................32
Hình 2.28. Pin li-ion cịn phổ biến trên điện thoại di động, máy ảnh...............................32
Hình 2.29. Pin Sanyo li-ion 18650 dạng trụ, dung lượng 2600mAh................................33
Hình 2.30. Pin Sanyo li-ion dạng khối chữ nhật...............................................................33
Hình 2.31. Bộ pin li-ion trên xe Nissan Leaf....................................................................34
Hình 2.32. Bộ pin trên xe Tesla Model S dùng hơn 7.000 pin Panasonic li-ion 18650 . . .34
Hình 2.33. Cấu trúc dạng lớp giúp LiCoO2 dễ dàng cho và nhận ion Li+.........................34
Hình 2.34. Cấu trúc khơng gian của hợp chất LiCoO2.....................................................35
Hình 2.35. Cấu trúc khơng gian kiểu lập phương của LiMn2O4.......................................35
Hình 2.36. Cấu trúc tinh thể của LiFePO4........................................................................36
Hình 2.37. Cấu trúc mạng tinh thể của graphite...............................................................36
Hình 2.38. Cấu trúc tinh thể của silicon...........................................................................37
Hình 2.39. Kích thước pin li-ion được thu gọn................................................................37
Hình 2.40. Ảnh cắt lát màng ngăn gồm 3 lớp PP/PE/PP..................................................38
Hình 2.41. Chiều của dịng electron và Li+ khi pin đang nạp...........................................38
Hình 2.42. Chiều của dịng electron và Li+ khi pin đang xả.............................................39
Hình 2.43. Đường đặc tính nạp tiêu biểu của pin Sanyo li-ion.........................................40
Hình 2.44. Quá trình nạp phụ thuộc vào cường độ dịng điện..........................................41
Hình 2.45. Ảnh hưởng của nhiệt độ mơi trường đến q trình nạp..................................42
Hình 2.46. Đường đặc tính xả của pin tại nhiều mức xả khác nhau.................................43
Hình 2.47. Đường đặc tính xả ở nhiệt độ môi trường khác nhau......................................44

9

Hình 2.48. Pin Energizer NiMH AA 2300mAh 1.2V.......................................................46
Hình 2.49. Bộ pin NiMH cơng suất cao của xe lai Toyota Prius......................................46
Hình 2.50. Bộ pin NiMH trên xe điện Honda Plus EV....................................................46
Hình 2.51. Cấu trúc không gian của hợp chất ở điện cực âm với các nguyên tử hydro nằm
xen kẽ các nguyên tử kim loại tạo thành hợp kim hydrua................................................47
Hình 2.52. Đường đặc tính nạp tiêu biểu của pin NiMH..................................................49
Hình 2.53. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên dung lượng thực tế khi nạp................................49
Hình 2.54. Đường đặc tính xả tiêu biểu của pin NiMH....................................................50
Hình 2.55. Ảnh hưởng của nhiệt độ mơi trường khi xả đối với điện áp...........................51
Hình 2.56. Điện áp của pin ở các mức xả khác nhau........................................................ 51

10


Danh mục các bảng
Trang
Bảng 2.1. Các loại pin được dùng trên ô tô điện của các nhà sản xuất ô tô....................
Bảng 2.2. Các thông số của bốn loại pin, ắc quy được dùng trên ô tô điện...................

11


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Ô nhiễm khơng khí được các chun gia về mơi trường ví như những kẻ giết
người thầm lặng. Khí thải từ động cơ diesel trong xe tải, tàu thuyền, thiết bị dùng trong
nông nghiệp... gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người. Theo Hiệp hội Phổi
Mỹ, bụi từ động cơ diesel khiến khoảng 15.000 trẻ em tử vong trước tuổi trưởng thành
mỗi năm tại quốc gia này.[1]

Đứng trước vấn đề ơ nhiễm khơng khí và tình trạng nóng lên tồn cầu, xe chạy
bằng năng lượng điện hay xe hybrid với các ưu điểm như khơng thải khói bụi, khơng gây
tiếng ồn khi lưu thông được coi như một giải pháp hữu ích cho bài tốn mơi trường, thay
thế các phương tiện dùng xăng truyền thống. Chính vì lẽ đó mà thời gian gần đây, chúng
ta bắt đầu được làm quen nhiều hơn đến các khái niệm như : xe chạy điện – EV, xe lai –
HEV – Hybrid Electric Vehicle.
Tuy nhiên, hiện nay, có thể nói xe chạy điện vẫn chưa hoàn toàn chiếm được sự tin
tưởng của người dùng bởi giới hạn sử dụng của nó. Một chiếc xe chạy điện cần phải mất
khoảng 7-8 giờ sạc pin để có thể chạy được quãng đường 200-400km trên lý thuyết
(quãng đường này thường giảm đi theo điều kiện thời tiết, cách lái xe, v.v..). Trong khi,
một chiếc xe chạy xăng sẽ chỉ mất 5-7 phút đổ xăng để có thể đầy bình xăng và giúp xe
chạy được quãng đường gần 1000km. Ngay cả khi ngày nay một số hãng bắt đầu áp dụng
cơng nghệ sạc nhanh như Tesla, Nissan thì người dùng cũng phải mất tầm 20-30 phút sạc
để có thể đạt được 80-90% dung lượng pin.
Có thể khẳng định, trong tương lai, cơng nghệ sản xuất pin chính là chìa khố mà
bất cứ hãng xe nào cũng muốn sở hữu để có thể chinh phục thị trường xe năng lượng
sạch. Qua đó có thể thấy được vai trị ngày càng quan trọng của pin trong ngành công
nghiệp ô tô. Đây cũng là lý do chính thúc đẩy chúng em lựa chọn và tiến hành nghiên
cứu đề tài “Các loại pin trên ơ tơ điện” để góp phần nhỏ vào nền tảng kiến thức chuyên
ngành ô tô Việt Nam.
1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Các loại pin thông dụng dùng trên ô tô điện .
1


Phạm vi nghiên cứu:


Lịch sử và sự phát triển của ô tô điện.



Cấu tạo, hệ thống truyền động, công nghệ pin của các dịng ơ tơ điện.



Lịch sử, sự phát triển, công dụng của pin và ắc quy trên ô tơ điện.



Cấu tạo, ngun lý hoạt động, đặc tính các loại pin, ắc quy trên ô tô điện.

1.3. Mục tiêu và nhiêm vụ nghiên cứu
Mục tiêu:
Tìm hiểu và xây dựng kiến thức về các loại pin, ắc quy trang bị trên ơ tơ điện.
Nhiệm vụ:


Làm tài liệu tham khảo



Góp phần vào nền tảng kiến thức chuyên môn về ô tô điện..

1.4. Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành đề tài chúng em đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu nhất là
phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập thông tin từ internet. Tham khảo kiến thức từ
thầy cô và những người có kinh nghiệm chun mơn. Trên cơ sở đó để chúng em hình
thành đề cương và hồn thành đề tài.
1.5. Kế hoạch thực hiện



Thu thập tài liệu từ internet, sách tham khảo, thư viện v.v...



Phân tích nghiên cứu tài liệu dựa trên yêu cầu của đề tài



Tham khảo ý kiến giáo viên hướng dẫn



Chọn lọc sắp xếp kiến thức



Viết thuyết minh và soạn bài trình chiếu



Hướng dẫn, chỉnh sửa của giáo viên hướng dẫn



Hoàn thiện đề tài

2



Báo cáo

CHƯƠNG 2. Ô TÔ ĐIỆN VÀ CÔNG NGHỆ PIN TRÊN Ơ TƠ ĐIỆN
2.1. Ơ tơ điện
2.1.1. Lịch sử ơ tô điện – sự trở lại của ô tô điện
Đầu tiên không phải đến gần đây, thế giới mới ghi nhận sự ra đời của các loại xe
ôtô chạy năng lượng điện – EV. Chiếc xe ô tô điện đầu tiên đã được phát minh vào năm
1834 bởi Davenport.

Hình 2.1. EV của Thomas Davenport (1834)
Cùng với thời gian, một số mẫu EV cũng được một vài hãng xe phát triển, ví dụ
như chiếc Peugeot VLV vào năm 1941, chiếc Ford Transit vào năm 1970, v.v… Vậy tại
sao EV ra đời sớm như vậy mà phải mãi tới thời gian gần đây, EV mới đánh dấu sự quay
trở lại thị trường ô tô và thu hút sự chú ý của dư luận. Để giải thích cho điều này cần rút
ra từ một số điều như sau:


Trong giai đoạn đầu EV ra đời, xăng dầu lúc ấy vẫn có giá rất rẻ, các vấn đề về

ơ nhiễm mơi trường ẫn cịn bị xem nhẹ nên dẫn đến việc các loại xe ô tô chạy động cơ
truyền thống chiếm được ưu thế lớn so với EV.

3




Thêm vào đó, giai đoạn này, chưa có sự đột phá trong cơng nghệ pin và ắc quy.

Do đó, các loại EV chủ yếu vẫn dùng ắc quy axit chì dẫn đến việc khơng có hiệu năng
đáng kể,dung lượng kém, quãng đường chạy được rất ngắn so với xe truyền thống, gặp
nhiều vấn đề về sự xuống cấp của ắc quy.
Tất cả các ý trên dẫn đến sự biến mất của EV trong giai đoạn 1921-1990. Từ năm
1990 trở đi, cùng với sự đột phá về công nghệ sản xuất pin, cụ thể là việc ra đời dòng
pin li-ion, sự nóng lên của trái đất, các vấn đề ơ nhiễm môi trường càng ngày càng không
thể xem nhẹ, việc cắt giảm lượng khí thải từ các phương tiện đi lại, cụ thể ở đây là sự
quay trở lại của các dòng EV gần như là một bước phát triển bắt buộc.
Thêm nữa, việc lượng dự trữ dầu ngày càng giảm, giá dầu bất ổn càng thúc đẩy
nền công nghiệp ô tơ thực hiện bước chuyển mình để thích hợp hơn với tình hình mới.
Chính vì lẽ đó mà thời gian gần đây, chúng ta bắt đầu được làm quen nhiều hơn đến các
khái niệm như: xe chạy điện – EV, xe lai – HEV – Hybrid Electric Vehicle, PHEV – Plugin Hybrid Electric Vehicle, mẫu Range Extender với bình xăng bổ sung hay gần nhất là
xe sử dụng pin nhiên liệu – FCV – Fuel Cell Vehicle.

4


Hình 2.2. Bản đồ phát triển dịng EV
Có thể nói, bước vào giai đoạn những năm 2000, thế giới bước vào một giai đoạn
bùng nổ của dòng xe năng lượng sạch (EV, HEV, FCV v.v…). Tuy vẫn còn chiếm thị
phần bé hơn so với những mẫu xe xăng, diesel truyền thống, nhưng tin rằng, EV, HEV,
FCV là sự thay đổi bắt buộc cần phải có và trong tương lai khơng xa, những chiếc xe này
sẽ thế chỗ của những chiếc xe truyền thống.
2.1.2. Ưu điểm của ơ tơ điện
2.1.2.1. Tích cực bảo vệ nguồn năng lượng- giảm thiểu biến đổi khí hậu
Ngày nay, nhân loại đã nhìn thấy viễn cảnh u ám khơng xa của trái đất. Đó chính
là thảm họa ơ nhiểm mơi trường, trái đất nóng dần lên và tình trạng nhiên liệu hóa thạch
dầu mỏ đang nhanh chóng cạn dần.

5


Trong các tác nhân gây ơ nhiễm,ơ nhiễm khí thải từ các loại xe cơ giới là nguồn ô
nhiễm không khí lớn nhất và nguy hại nhất, đặc biệt ở khu vực đô thị. Hầu hết các chất
gây ô nhiễm môi trường (CO , HC, NOx, SOx, Pb… các loại bụi lơ lửng, bụi hạt) điều
được tạo thành trong quá trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ xe, mà chủ yếu là động
cơ xăng và diesel.
EV thuần túy chạy trên đường gần như khơng gây ơ nhiễm khơng khí, hồn tồn
khơng thải ra khí độc hại cho mơi trường. Cho dù dựa vào việc tiêu thụ điện năng ,từ khí
thải các nhà máy điện, khí ơ nhiễm tạo thành cũng ít hơn khí thải của ơ tơ, do hiệu suất
chuyển đổi năng lượng của nhà máy phát điện cao hơn. Vì vậy việc nghiên cứu phát triển
động cơ điện là bước tiến lớn trong công cuộc chung tay cứu lấy “hành tinh xanh”.
2.1.2.2. Không gây ô nhiễm tiếng ồn
Tiếng ồn và mức độ chấn động khi di chuyển của EV là nhỏ hơn các động cơ đốt
trong khác. Với tốc độ thấp và chế độ nghỉ, sự thoải mái của EV cao hơn so với xe ô tô
thông thường khi lái xe, cùng với sự gia tăng tốc độ xe chạy, âm thanh lốp và âm thanh
của gió là nguyên nhân chủ yếu tạo nên tiếng ồn, đặc điểm này ở xe EV được hỗ trợ rất
lớn đối với việc nâng cao chức năng giảm ô nhiểm tiếng ồn.
2.1.2.3. Tiết kiệm năng lượng
Một trăm cây số điện năng tiêu thụ của xe là 15-20kWh, sau khi tính tổn thất của
nhà máy điện và động cơ EV, điện năng tiêu thụ của 100 km là tiêu chuẩn 7 kg than. Xe
truyền thống đi 100 km tiêu thụ 10L nhiên liệu, tiêu thụ năng lượng khoảng 10 kg. Hơn
nữa trong môi trường của thành phố, ưu thế tiết kiệm năng lượng của xe ô tô điện càng
ngày được coi trọng, mở rộng.

6

Hình 2.3. Nạp năng lượng cho EV
2.1.2.4. Kết cấu đơn giản, tiện lợi bảo dưỡng sửa chữa
So sánh khung gầm, động lực của xe ô tô điện với xe truyền thống, ta sẽ thấy rằng,
kết cấu của xe ô tô điện tương đối đơn giản. Xe ô tô điện không cần những kết cấu phức
tạp và không gian hệ thống khí thải lớn, bảo dưỡng thuận tiện dễ dàng hơn
Đồng thời không gian được mở rộng. Và xe ô tô điện có thể dễ dàng thuận tiện
thực hiện hệ thống chuyển động bốn bánh.

Hình 2.4. Kết cấu chung của EV

7


2.1.3. Ơ tơ điện 100%-EV
2.1.3.1. Khái qt
Đây là loại xe không bao gồm động cơ xăng hay diesel mà chạy hoàn toàn bằng
nguồn năng lượng được cung cấp từ pin. Ví dụ như chiếc Nissan Leaf, mẫu xe chạy hồn
tồn bằng điện của hãng xe đến từ Nhật Bản.

Hình 2.5. Mẫu xe Nissan Leaf
2.1.3.2. Các cấu hình truyền động chính của EV
Có hai cấu hình truyền động trên EV hiện nay. Đầu tiêng là loại EV có một động
cơ điện.

Hình 2.6. Hệ thống truyền động của EV có một động cơ điện

8


Trong hình 2.6, ta có thể thấy được cấu tạo hệ truyền động của phần lớn EV trên

thị trường hiện nay.
So sánh với loại có hai động cơ điện nằm ở hai bánh xe chủ động là hình 2.7.

Hình 2.7. Hệ thống truyền động của EV có hai động cơ điện
Trong hình 2.6, chúng ta có thể thấy.


Một động cơ điện – EM làm nhiệm vụ truyền động cho bánh xe thơng qua bộ

vi sai. Động cơ điện có thể là loại đồng bộ 3 pha, hoặc không đồng bộ 3 pha. Bộ điện tử
cơng suất giúp biến chuyển dịng điện DC/AC giúp chạy động cơ điện.


Nguồn cung cấp năng lương cho EV, là trái tim của EV mà trong trường hợp

này là bộ pin. Pin có thể là loại Li-ion, NiMH, v.v..


Bộ điện tử công suất giúp biến chuyển dòng điện AC/DC cho việc sạc pin.



Một bộ xử lý trung tâm giúp tính tốn mọi vấn đề xảy ra trên EV: tương tác

giữa các thiết bị, tương tác giữa xe với mơi trường bên ngồi. Ví dụ : sự điều phối dịng
năng lượng (dịng cơng suất) ở trong xe. Ví dụ: khi nào sẽ sạc pin, v.v… Mục đích là giúp
xe có thể hoạt động một cách tiết kiệm năng lượng nhất.
Trong hình 2.7 là một hệ thống truyển động khác được giới thiệu với hai động cơ
điện riêng rẽ cho mỗi bánh, giúp chúng ta loại bỏ được bộ vi sai nhưng lại nhân đôi hệ
thống điện tử công suất cho mỗi bánh. Đây là cấu tạo trên các dịng xe Tesla, hãng ơ tơ

điện của Mỹ khá nổi tiếng trong thời gian gần đây.

9