TIỂU LUẬN MÔN ỨNG DỤNG MÁY TÍNH (KHUNG GẦM) ĐỀ TÀI BATTERY MODELING VÀ BMS TRÊN XE TESLA MODEL 3 2018

TIỂU LUẬN MÔN ỨNG DỤNG MÁY TÍNH (KHUNG GẦM) ĐỀ TÀI: BATTERY MODELING VÀ BMS TRÊN XE TESLA MODEL 3 2018 TIỂU LUẬN MÔN ỨNG DỤNG MÁY TÍNH (KHUNG GẦM) ĐỀ TÀI: BATTERY MODELING VÀ BMS TRÊN XE TESLA MODEL 3 2018 TIỂU LUẬN MÔN ỨNG DỤNG MÁY TÍNH (KHUNG GẦM) ĐỀ TÀI: BATTERY MODELING VÀ BMS TRÊN XE TESLA MODEL 3 2018 TIỂU LUẬN MÔN ỨNG DỤNG MÁY TÍNH (KHUNG GẦM) ĐỀ TÀI: BATTERY MODELING VÀ BMS TRÊN XE TESLA MODEL 3 2018 TIỂU LUẬN MÔN ỨNG DỤNG MÁY TÍNH (KHUNG GẦM) ĐỀ TÀI: BATTERY MODELING VÀ BMS TRÊN XE TESLA MODEL 3 2018 TIỂU LUẬN MÔN ỨNG DỤNG MÁY TÍNH (KHUNG GẦM) ĐỀ TÀI: BATTERY MODELING VÀ BMS TRÊN XE TESLA MODEL 3 2018 TIỂU LUẬN MÔN ỨNG DỤNG MÁY TÍNH (KHUNG GẦM) ĐỀ TÀI: BATTERY MODELING VÀ BMS TRÊN XE TESLA MODEL 3 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

MSSV: 18145329 SVTH:LÊ ĐỨC MINH NHÂN MSSV: 18145411

SVTH: HỒ THANH HIẾU MSSV: 18145388

SVTH: NGUYỄN VĂN ĐÔNG

MSSV: 18145341

GVHD: THS.NGUYỄN TRUNG HIẾU

Tp Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 01 năm 2021

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TP Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 01 năm 2021

NHIỆM VỤ

Họ tên sinh viên: SVTH: Trần Nhật Đại

MSSV: 18145329 SVTH: Lê Đức Minh Nhân MSSV: 18145411

SVTH: Hồ Thanh Hiếu MSSV: 18145388 SVTH: Nguyễn Văn Đông

MSSV: 18145341

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Mã ngành đào tạo: 7510205D

1 Tên đề tài : BATTERY MODELING VÀ BMS TRÊN XE TESLA MODEL 3 2018

2 Nhiệm vụ đề tài : Tìm hiểu hệ thống quản lý pin xe trên xe “Tesla Model 3”

3 Sản phẩm của đề tài : Mô phỏng điện áp, dòng điện , dung lượng pin trong quá trình sạc pin và chạy tải

4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài :10/10/2020

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 13/01/2021

GIÁO VIÊN 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

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 09 tháng 01 năm 2021

Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 01 năm 2021

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy

Nguyễn Trung Hiếu, đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình viết Báo cáo

Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành trang quí báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin.

Cuối cùng em kính chúc quý thầy dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý.

Vì thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự góp ý của thầy và các bạn, để em rút kinh nghiệm và hoàn thành tốt hơn Em xin chân thành cám ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 1

DANH MỤC BẢNG 2

DANH MỤC VIẾT TẮT 3

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 MODELING BATTERY 5

1.1 Cấu tạo pin Lithium ion: 5

1.2 Nguyên lý hoạt động của pin Lithium ion 6

CHƯƠNG 2 BATTERY MANAGEMENT SYSTEM (BMS) 7

2.1 Khái niệm hệ thống quản lý pin 7

2.2 Các tính năng của hệ thống quản lý pin 7

2.2.1 Đo đạc 7

2.2.2 Hệ thống xe điện: phục hồi năng lượng 7

2.2.3 Sự quản lý 7

2.2.4 Đánh giá 7

2.2.5 Giao tiếp 8

2.2.6 Bảo vệ 8

2.2.7 Kết nối pin với mạch tải 8

2.2.8 Tối ưu hóa 9

2.3 Hoạt động đối với pin Lithium 10

2.3.1 Bảo vệ điện áp trên/dưới 10

2.3.2 Bảo vệ khỏi nhiệt độ khắc nghiệt 11

2.3.3 Cân bân bằng mỗi Cell 11

2.3.4 Bảo vệ khỏi quá dòng và ngắn mạch 11

2.4 Giao diện BMS 12

2.4.1 Đầu vào BMS 12

2.4.2 Đầu ra BMS 13

2.4.3 Cấu trúc BMS và các thông số kỹ thuật của module: 14

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG BATTERY TRÊN SIMULINK 19

3.1 Mô phỏng pin Lithium trên xe điện: 19

3.1.1 Mô tả: 19

3.1.2 Phương trình hiệu ứng nhiệt 21

3.1.3 Phương trình hiệu ứng tuổi pin: 23

3.1.4 Đặc tính nạp và xả: 25

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BMS (BATTERY MANAGEMENT SYSTEM) 27 4.1 Mô phỏng hệ thống BMS 27

4.2 Đồ thị đặc tính 28

CHƯƠNG 5 THỰC NGHIỆM 30

5.1 Các linh kiện 30

5.2 Ưu điểm 30

5.3 Cách mắc dây cho mạch sạc pin 30

5.4 Nguyên lý hoạt động: 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu tạo và nguyên lý pin Lithium ion chỉ bao gồm 3 thành phần cơ bản5

Hình 2.1 Bộ điều khiển chính BMS 9

Hình 2.2 Hệ thống quản lý pin phân tán 10

Hình 2.3 Giao diện trạng thái chính 14

Hình 3.1 Hệ thống pin Lithium trên ô tô 19

Hình 3.2 Mô hình 1 pack pin 19

Hình 3.3 Mô hình 16 pack pin 19

Hình 3.4 Sơ đồ khối 1 khối pin trong simulink 20

Hình 3.5 Đồ thị đặc tính xả của hệ thống 25

Hình 3.6 Đồ thị đặc tính sạc của hệ thống 26

Hình 4.1 Mô phỏng hệ BMS-ClosedLoop 27

Hình 4.2 Mô phỏng bộ điều khiển controller 27

Hình 4.3 Sơ đồ đặc tính của hệ thống với 3 trạng thái làm việc 28

Hình 5.1.Sơ đồ nguyên lý 31

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Dữ liệu đầu vào BMS 12

Bảng 2.2 Dữ liệu đầu ra BMS 13

Bảng 2.3 Dữ liệu đầu vào state flow 14

Bảng 2.4 Dữ liệu đầu ra state flow 15

Bảng 2.5 Dữ liệu đầu vào để tính toán dòng điện 16

Bảng 2.6 Dữ liệu đầu ra 16

Bảng 2.7 Dữ liệu đầu vào để tính SOC 17

Bảng 2.8 Dữ liệu đầu ra 17

Bảng 2.9 Dữ liệu đầu vào để tính toán cân bằng cell 18

Bảng 2.10 Dữ liệu đầu ra 18

MỞ ĐẦU

Nhóm em nhận đề tài “Battery modelling và BMS (Battery Managament System )

” Từ đề tài này nhóm em nghiên cứu về hệ thống quản lý pin cụ thể đối tượng nghiêncứu là hệ thống BMS trên xe “Tesla model 3” Nhóm em thực hiện mô phỏng trạng tháinạp - xả của pin trên Simulink và ứng dụng một nguồn pin trong Simulink vào một hệthống pin để có thế xuất ra được các biểu đồ cho thấy sự hoạt động của pin trong một hệthống Và nhóm em tìm hiểu về hệ thống quản lý pin, vì sao hệ thống này cần cần thiếtcho việc quản lý hệ thống pin trên xe điện? Hệ thống này có công dụng gì với hệ thốngquản lý pin trên xe và ứng dụng của nó

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu về xe “Tesla Model 3 2018”

Tesla Model 3 là một trong những chiếc xe thuần điện đầu tiên trên thế giới được công ty Tesla sản xuất Với bản tiêu chuẩn, xe có thể di chuyển 354km cho 1 lần sạc đầy, bản cao cấp hơn có thể di chuyển quãng đường hơn 500km cho 1 lần sạc Do đó, để sạc đầy pin cho chiếc xe này chúng ta mất khoảng 7 tiếng nếu sử dụng điện áp 220V, nhưng nếu sử dụng công nghệ Supercharger thì chỉ mất

khoảng 30 phút.

Để đạt được như vậy, chiếc xe cần có một hệ thống pin siêu khủng và một

hệ thống quản lí hệ thống pin đó.

1.2 Giới thiệu về hệ thống pin trên xe “Tesla Model 3 2018”

1.2.1 Tổng quan hệ thống pin trên xe “Tesla Model 3 2018”

Hệ thống gồm các thành phần chính sau: 1-Pin HV, 2-Bộ sạc chính 10 kW (tùychọn), 3-Cổng sạc, 4-Hộp nối hai mạch điện, 5-Bộ sạc chính trên bo mạch 10 kW, 6-Bộchuyển đổi DC / DC

 Ổ cắm trên tường 240 volt

 Ổ cắm điện tiêu chuẩn 110 volt

 Trạm sạc công cộng

1.2.1.2 Cấu tạo hệ thống Pin điện áp cao High Voltage (HV)

Pin HV được đặt bên dưới thân xe, mang lại cho gầm xe một mặt phẳng và thấp.điều này có ích về cấu trúc cũng như khí động học Các dòng pin Model S (40 kWh, 60kWh và 85 kWh) sự thay đổi phần tử trong pin để tạo ra công suất khác nhau Pin 85kWh bao gồm 16 mô-đun: mỗi mô-đun chứa 6 viên lớn, với mỗi viên chứa 74 cell Pin

60 kWh chứa 66 cell trong mỗi viên lớn và pin 40 kWh thì có 49 cell trong mỗi viên lớn.Mỗi lần sạc xe có thể chạy đến 970 km/lần sạc với tổng thời gian di chuyển là 32 giờ.

Pin cũng có các tiếp điểm B + và B-, điểm đo kiểm và cầu chì 630 amp

Mục đích của Pin HV là cung cấp năng lượng để lái xe và chạy tất cả các hệ thống phụkiện Đây là nguồn năng lượng chính cho chiếc xe Nó cung cấp dòng điện trực tiếp chobiến tần truyền động cho động cơ làm việc và bộ chuyển đổi DC-DC để hỗ trợ hệ thốngđiện 12V Bộ chuyển đổi DC-DC cũng có chức năng như một khối tiếp giáp điện áp cao,phân phối dòng điện từ Pin HV đến máy nén A / C, bộ làm mát và bộ sưởi cabin

1.2.1.3 Bộ sạc và hộp nối

1-Bộ sạc chính; 2-Hộp nối cao áp; 3-Bộ sạc phụ 10 kW

1.2.1.3.1 Bộ sạc chính

Bộ sạc được đặt dưới hàng ghế sau Nếu bộ sạc phụ bị hỏng, tùy thuộc vào bản chất của

sự cố, Pin vẫn có thể được sạc Nếu bộ sạc chính bị hỏng, thì chắc chắn không thể sạc

Bộ sạc trên bo mạch chính 10kW tương thích với các phạm vi đầu vào sau:

 85 – 265 V

 45 – 65 Hz

 1 – 40 A

 Hiệu suất sạc cao nhất 92%

Bộ sạc đôi 20 kW có thể tăng công suất đầu ra lên 80A giúp quá trình sạc nhanh hơn.Trong khi sạc từ nguồn AC ngoài, bộ sạc trên bo mạch sẽ chuyển đổi AC thành DC vàđiều khiển dòng điện sạc vào Pin HV tùy theo điều kiện hiện có, để đảm bảo Pin HVđược sạc ở tốc độ phù hợp và đúng tiêu chuẩn SOC

1.2.1.3.2 Hộp nối cao áp (HVJB – High voltage junction box )

Hộp nối điện áp cao (HVJB) được đặt bên dưới tấm che hàng ghế sau Nó nằm

giữa hai bộ sạc (nếu bộ sạc phụ) hoặc bên trái bộ sạc nếu chỉ có một bộ sạc

1-Pin điện áp cao; 2-tiếp điểm B-; 3-tiếp điểm B +; 4-Thanh dẫn dòng cao; Cầu chì 2 x 50 Ampe; 6-Cổng sạc; 7-Bộ chuyển đổi DC /DC; 8-Bộ sạc chính 10 kW; 9-Cầu chì 100 Ampe; 10-Thanh dẫn dòng thấp; 11-Bộ lọc nhiẽu; 12-Biến tần.

5-HVJB cho phép dòng điện chạy giữa Pin HV, biến tần, bộ chuyển đổi DC-DC,

bộ sạc và cổng sạc HVJB chứa các công tắc sạc nhanh, được điều khiển bởi bộsạc chính, đóng để tạo liên kết trực tiếp giữa cổng sạc và HV HVJB có 3 cầuchì: cầu chì 50A trên đầu ra dương DC từ mỗi bộ sạc và một cầu chì 100A trênmạch cung cấp DC dương đi đến bộ chuyển đổi DC-DC

1.2.1.3.3 Pin 12V

Pin 12 volt được đặt dưới mui xe ở phía bên tay phải Mục đích là cung cấpnguồn năng lượng cho hệ thống điện 12V khi hệ thống HV không hoạt động.Trong trường hợp hệ thống HV hoặc bộ chuyển đổi DC-DC bị hỏng, nó hoạt

động như một nguồn dự trữ năng lượng cho toàn bộ hệ thống 12V, nhưng quan

trọng nhất là hệ thống an toàn và điều khiển phương tiện quan trọng

Đây là pin axit chì không cần bảo trì và được sạc bằng nguồn điện từ Pin HV,

thông qua bộ chuyển đổi DC-DC

1.2.1.3.4 Bộ chuyển đổi DC / DC

Bộ chuyển đổi điện áp cao Pin (350- 400VDC) thành 12-13 VDC để cung cấp

năng lượng cho tất cả các điện áp thấp của xe và để duy trì việc sạc pin 12 V Nó

cũng đóng vai trò là hộp nối HV để phân phối dòng điện HV đến máy nén A/C,

bộ làm mát và bộ làm nóng PTC Nếu điện áp ắc quy 12V giảm xuống dưới

12.3V, BMS đóng các công tắc và cung cấp dòng điện từ bộ bộ chuyển đội

DC-DC trên hệ thống sạc điện xe Tesla, từ đó duy trì pin 12V trong phạm vi SOC

1.3.2: Chức năng của hệ thống quản lý pin thông minh (BMS) trên xe ô tô điện

 Kiểm soát xả: Chức năng chính của BMS là duy trì các cell lithium trong vùng

hoạt động an toàn Ví dụ: Một Cell Lithium 18650 điển hình sẽ có định mức điện

áp dưới khoảng 3V BMS có trách nhiệm đảm bảo rằng không có cell nào trong

bộ được phóng điện dưới 3V

 Kiểm soát sạc: Ngoài việc xả, quá trình sạc cũng phải được BMS giám sát Hầu

hết pin có xu hướng bị hỏng hoặc giảm tuổi thọ khi sạc không đúng cách Đối với

bộ sạc pin lithium, bộ sạc 2 giai đoạn được sử dụng Giai đoạn đầu tiên được gọi

là Dòng điện không đổi (CC), trong đó bộ sạc tạo ra dòng điện không đổi để sạc pin Khi pin gần đầy, giai đoạn thứ hai được gọi là giai đoạn Điện áp không đổi (CV) được sử dụng trong đó điện áp không đổi được cung cấp cho pin ở dòng điện rất thấp BMS phải đảm bảo cả điện áp và dòng điện trong quá trình sạc không vượt quá giới hạn cho phép để không sạc quá mức hoặc sạc nhanh cho pin Có thể tìm thấy điện áp sạc và dòng sạc tối đa cho phép trong bảng dữ liệu của pin

 Xác định phần trăm pin đã sạc (SOC): Bạn có thể coi SOC là chỉ số nhiên liệu của

xe điện Nó thực sự cho chúng ta biết dung lượng pin theo phần trăm Giống như cái hiện lên trong điện thoại di động báo phần trăm pin còn lại của chúng ta.Nhưng nó không phải là dễ dàng như ta tưởng Điện áp và dòng sạc / xả của bộ pin phải luôn được theo dõi để dự đoán dung lượng của pin Sau khi đo điện áp

và dòng điện, có rất nhiều thuật toán có thể được sử dụng để tính SOC của bộ pin Phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là phương pháp đếm coulomb

Đo lường các giá trị và tính toán SOC cũng là trách nhiệm của BMS

 Xác định tình trạng pin so với ban đầu(SOH): Dung lượng của pin không chỉ phụ

thuộc vào cấu hình điện áp và dòng điện mà còn phụ thuộc vào tuổi và nhiệt độ hoạt động của nó Phép đo SOH cho chúng ta biết về tuổi và vòng đời dự kiến của pin dựa trên lịch sử sử dụng của nó Bằng cách này, chúng ta có thể biết quãng đường (quãng đường đi được sau khi sạc đầy) của xe điện giảm bao nhiêukhi pin già đi và chúng ta cũng có thể biết khi nào nên thay bộ pin SOH cũng được BMS tính toán và theo dõi

 Cân bằng cell pin: Một chức năng quan trọng khác của BMS là duy trì sự cân

bằng cell Ví dụ: trong một bộ pin gồm 4 cells mắc nối tiếp, điện áp của cả bốn cells phải luôn bằng nhau Nếu một cell có điện áp thấp hơn hoặc cao hơn cell kia, nó sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ bộ pin, giả sử nếu một ô ở 3,5V trong khi ba cell còn lại ở 4V Trong quá trình sạc, ba cell này sẽ đạt được 4,2V trong khi cell còn lại chỉ đạt đến 3,7V, tương tự như vậy cell này sẽ là đầu tiên xả xuống 3V trước ba cell kia Bằng cách này, bởi vì cell đơn này, tất cả các cell khác trong bộ không thể được sử dụng hết tiềm năng của nó, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả

Để giải quyết vấn đề này, BMS đã thực hiện một thứ gọi là cân bằng cell Có nhiều loại kỹ thuật cân bằng cell, nhưng những kỹ thuật thường được sử dụng là

kỹ thuật cân bằng cell loại chủ động và thụ động Trong cân bằng thụ động, ý tưởng là các cell có điện áp dư thừa sẽ bị phóng điện cưỡng bức qua một tải nhưđiện trở để đạt đến giá trị điện áp của các cell khác Trong khi cân bằng tích cực, các cell mạnh hơn sẽ được sử dụng để sạc các cell yếu hơn để cân bằng điện thế của chúng

 Kiểm soát nhiệt: Tuổi thọ và hiệu quả của bộ pin Lithium phụ thuộc rất nhiều

vào nhiệt độ hoạt động Pin có xu hướng xả nhanh hơn trong điều kiện khí hậu nóng so với nhiệt độ phòng bình thường Thêm vào đó, việc tiêu thụ dòng điện cao sẽ làm tăng nhiệt độ hơn nữa Điều này đòi hỏi một hệ thống Nhiệt (chủ yếu

là dầu) trong một bộ pin Hệ thống nhiệt này chỉ có thể giảm nhiệt độ nhưng cũng có thể tăng nhiệt độ ở những vùng có khí hậu lạnh nếu cần BMS chịu tráchnhiệm đo nhiệt độ từng cell và điều khiển hệ thống nhiệt phù hợp để duy trì nhiệt độ chung của bộ pin

1.3.3 Đặc điểm

 Được cấp nguồn từ chính Pin: Nguồn năng lượng duy nhất có sẵn trong xe điện

là chính pin Vì vậy, một BMS được cung cấp năng lượng bởi cùng một loại pin

mà nó được cho là để bảo vệ và duy trì

 Công suất lý tưởng ít hơn: BMS phải hoạt động và chạy ngay cả khi xe đang chạy

hoặc đang sạc hoặc ở chế độ lý tưởng Điều này làm cho mạch BMS được cung cấp năng lượng liên tục và do đó bắt buộc BMS phải tiêu thụ một lượng điện năng rất ít để không làm hao pin nhiều Khi xe điện không được sạc trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng, BMS và các mạch điện khác có xu hướng tự tiêu hao pin

và cuối cùng yêu cầu phải được sạc lại hoặc sạc trước khi sử dụng tiếp theo Vấn

đề này vẫn còn phổ biến với chiếc xe Tesla mà ta nghiên cứu

 Truyền thông tin : BMS đóng vai trò là cầu nối giữa bộ Pin và ECU của xe Tất cả

thông tin được BMS thu thập phải được gửi đến ECU để hiển thị trên cụm đồng

hồ hoặc trên bảng điều khiển Vì vậy, BMS và ECU nên liên tục giao tiếp thông qua giao thức chuẩn như giao tiếp CAN hoặc bus LIN

 Ghi dữ liệu: Điều quan trọng đối với BMS là phải có một ngân hàng bộ nhớ lớn vì

nó phải lưu trữ rất nhiều dữ liệu Chỉ có thể tính toán các giá trị như health SOH nếu lịch sử sạc của pin được biết Vì vậy BMS phải theo dõi các chu

Sate-of-kỳ sạc và thời gian sạc của bộ pin kể từ ngày lắp đặt và ngắt các dữ liệu này khi được yêu cầu Điều này cũng hỗ trợ trong việc cung cấp dịch vụ sau bán hàng hoặc phân tích vấn đề với xe điện cho các kỹ sư

 Độ chính xác: Khi một cell đang được sạc hoặc phóng điện, điện áp trên nó tăng

hoặc giảm dần Thật không may, đường cong phóng điện (Điện áp so với thời gian) của pin lithium có các vùng phẳng do đó sự thay đổi điện áp là rất ít Sự thay đổi này phải được đo chính xác để tính giá trị của SOC hoặc sử dụng nó để cân bằng tế bào Một BMS được thiết kế tốt có thể có độ chính xác cao đến ± 0,2mV nhưng nó phải có độ chính xác tối thiểu là 1mV-2mV Thông thường ADC

16 bit được sử dụng trong quá trình này

 Tốc độ xử lý: BMS của xe điện phải thực hiện rất nhiều thao tác xử lý số để tính

giá trị của SOC, SOH, v.v Ngoài ra, nó còn phải đo điện áp cell trên hàng trăm cell

và nhận thấy những thay đổi tinh vi gần như ngay lập tức

CHƯƠNG 2 BATTERY MANAGEMENT SYSTEM (BMS)

2.1 Khái niệm hệ thống quản lý pin

Hệ thống quản lý pin (BMS) là một thành phần thông minh của bộ pin chịu tráchnhiệm giám sát và quản lý nâng cao Nó là bộ não đằng sau pin và đóng một vai trò quantrọng trong mức độ an toàn, hiệu suất, tốc độ sạc và tốc độ cuả nó

2.2 Các tính năng của hệ thống quản lý pin

Hệ thống quản lý pin có chức năng quản lý thời gian thực kiểm soát từng ô pin,giao tiếp với các thiết bị bên ngoài, quản lý tính toán SOC, đo nhiệt độ và điện áp, v.v

2.2.1 Đo đạc

Điện áp di động

Nhiệt độ tế bào

2.2.2 Hệ thống xe điện: phục hồi năng lượng

BMS cũng sẽ kiểm soát việc sạc lại pin bằng cách chuyển hướng năng lượng đãphục hồi (tức là từ phanh tái tạo ) trở lại bộ pin (thường bao gồm một số mô-đunpin, mỗi mô-đun bao gồm một số tế bào)

Giao tiếp bên ngoài cấp cao rất đơn giản và sử dụng một số phương pháp:

Các kiểu truyền thông nối tiếp khác nhau

Giao tiếp bus CAN , thường được sử dụng trong môi trường ô tô

Các loại truyền thông không dây khác nhau

2.2.6 Bảo vệ

- BMS có thể bảo vệ pin của nó bằng cách ngăn không cho nó hoạt động bên ngoài khuvực hoạt động an toàn , chẳng hạn như:

Quá dòng (có thể khác nhau ở chế độ sạc và xả)

Quá áp (trong sạc), đặc biệt quan trọng đối với axit chì và Li-ion tế bào

Dưới điện áp (trong quá trình phóng điện)

Quá nhiệt độ

Dưới nhiệt độ

Quá áp ( pin NiMH )

Phát hiện lỗi nối đất hoặc dòng điện rò rỉ (hệ thống giám sát rằng pin điện áp cao

có bị ngắt kết nối điện khỏi bất kỳ vật dẫn điện nào có thể chạm vào để sử dụngnhư thân xe)

- BMS có thể ngăn cản hoạt động bên ngoài vùng hoạt động an toàn của pin bằng cách:

Bao gồm một công tắc bên trong (chẳng hạn như rơ le hoặc thiết bị trạng tháirắn ) được mở nếu pin được vận hành bên ngoài khu vực hoạt động an toàn của nó

Yêu cầu các thiết bị được kết nối với pin để giảm hoặc thậm chí ngừng sử dụngpin

Chủ động kiểm soát môi trường, chẳng hạn như thông qua lò sưởi, quạt, điều hòakhông khí hoặc làm mát bằng chất lỏng

2.2.7 Kết nối pin với mạch tải

BMS cũng có thể có hệ thống sạc trước cho phép một cách an toàn để kết nối pinvới các tải khác nhau và loại bỏ dòng khởi động quá mức tới các tụ điện tải

Kết nối với tải thường được điều khiển thông qua rơ le điện từ được gọi là công tắc

tơ Mạch sạc trước có thể là điện trở nguồn mắc nối tiếp với tải cho đến khi tụ điệnđược sạc Ngoài ra, nguồn điện ở chế độ chuyển mạch được kết nối song song vớicác tải có thể được sử dụng để sạc điện áp của mạch tải lên đến mức đủ gần vớiđiện áp của pin để cho phép đóng các bộ tiếp điểm giữa pin và mạch tải BMS có