Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ sạc nhanh cho pin lithium ion ứng dụng vi điều khiển

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠOBỘ SẠC NHANH CHO PIN LITHIUM-ION KHOA ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA... C5: Thiết kế mạch điều khiển, mạch động lực và chương trình điều khiển mạch sạc pin Li-ion..

Trang 1

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO

BỘ SẠC NHANH CHO PIN LITHIUM-ION

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA

Trang 2

-NỘI DUNG

C1: Tổng quan xe đạp, xe máy và ô tô điện

C2: Công nghệ pin Lithium-ion

C3: Công nghệ sạc & sạc nhanh pin Li-ion

C4: Các bộ biến đổi DC-DC và tổng quan về vi

điều khiển pic 16f877a

C5: Thiết kế mạch điều khiển, mạch động lực và

chương trình điều khiển mạch sạc pin Li-ion

C6: Mô hình và kết luận đề tài

Trang 3

NỘI DUNG

Trang 4

1.TỔNG QUAN XE ĐẠP, XE MÁY VÀ Ô TÔ ĐIỆN

TÌNH HÌNH PHƯƠNG TIỆN ĐI LẠI HIỆN NAY:

 Chủ yếu sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch.

 Nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt.

 Gây ô nhiễm môi trường

→ Hướng đến sử dụng phương tiện giao thông thân

thiện với môi trường

ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI XE ĐIỆN:

 Không gây ô nhiễm môi trường.

 Tiết kiệm chi phí.

 Quãng đường và tốc độ không cao.

Trang 5

1 TỔNG QUAN XE ĐẠP, XE MÁY VÀ Ô TÔ ĐIỆN

XE ĐẠP ĐIỆN Ở VIỆT NAM:

 Rất nhiều hãng nổi tiếng: HKBIKE,

HONDA, YAMAHA

 Thông số chung của xe đạp điện:

 Công suất: 240 - 250 W

 Tốc độ tối đa: 25 km/h

 Quãng đường đi được: 60 - 90 km

 Thông số chung pin Lithium-ion:

 Điện áp pin: 48 V

 Dung lượng: 12 Ah

Xe đạp điện HKBIKE

Trang 6

NỘI DUNG

Trang 7

2 CÔNG NGHỆ PIN LITHIUM-ION

CẤU TẠO CHUNG:

 Điện cực dương: oxit kim loại lithium

 Điện cực âm: Graphite Cacbon

Cấu tạo của pin li-ion

ƯU ĐIỂM:

 Không cần bảo trì

 Thời gian hoạt động dài

 Độ an toàn cao, dung lượng lớn

Trang 8

2 CÔNG NGHỆ PIN LITHIUM-ION

Pin xe đạp điện Pin laptop

Pin điện thoại Pin ô tô điện

Trang 9

NỘI DUNG

Trang 10

 Biến thiên điện áp và dòng điện của pin Li-ion qua

các giai đoạn sạc:

3 CÔNG NGHỆ SẠC VÀ SẠC NHANH PIN LI-ION

Trang 11

 QUÁ TRÌNH SẠC NHANH PIN LITHIUM-ION

Trang 12

3 CÔNG NGHỆ SẠC VÀ SẠC NHANH PIN LI-ION

MỘT SỐ YÊU CẦU KHI SẠC:

 Thiết bị sử dụng nên được tắt khi sạc

 Sạc ở nhiệt độ vừa phải (trong khoảng 10-45oC)

 Pin Li-ion không cần sạc đầy 100%

 Nếu pin quá nóng phải dừng sạc ngay

ĐIỀU KIỆN ĐỂ SẠC NHANH:

 Sạc nhanh chỉ áp dụng trong giai đoạn đầu tiên

 Tất cả các cell của pin phải ở trong tình trạng tốt, ổn định

 Sạc nhanh chỉ được thực hiện dưới nhiệt độ vừa phải

 Nếu pin quá nóng phải dừng sạc ngay

Trang 13

NỘI DUNG

Trang 14

4.1 BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC - NGUYÊN LÝ MẠCH BUCK

 Bộ biến đổi DC - DC: tạo ra điện áp một

chiều có thể điều chỉnh được cung cấp cho

các phụ tải biến đổi.

 Các bộ biến đổi DC - DC thường dùng:

Trang 15

4.1 BỘ BIẾN ĐỔI DC-DC - NGUYÊN LÝ MẠCH BUCK

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH BUCK

Trang 16

4.2 TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A

PIC 16F877A: 40 CHÂN:

 Tổng cộng có 33 chân I/O.

 Có 8 ngõ vào ADC với độ phân

giải 10bit, thời gian chuyển đổi

Trang 17

NỘI DUNG

Trang 18

5.1 THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC & ĐIỀU KHIỂN

 Thông số yêu cầu cho việc thiết kế mô hình

bộ sạc DC-DC buck cho pin Li-ion 12V-8,8Ah:

Trang 19

5.1 THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC & ĐIỀU KHIỂN

Trang 20

5.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC

 Sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển mosfet

Trang 21

5.2 THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC

 MOSFET driver: dùng chip IR2184 để điều khiển

đóng/mở MOSFET bằng kỹ thuật bootstrap

• Điện áp nguồn cấp từ 10 V đến 20 V.

• Tín hiệu logic từ 3,3 V đến 5 V.

Trang 22

5.3 THIẾT KẾ KHỐI ĐO LƯỜNG

1 Đo dòng điện: dùng IC ASC712.

• Đường tín hiệu analog độ nhiễu thấp.

• Độ nhạy ngõ ra từ 96 đến 104mV/A.

• Sự trễ từ gần bằng zero.

Trang 23

2 Đo điện áp : cầu phân áp bằng điện trở.

R1R2

• Chọn R1 = 60 kΩ và R2 = 10 kΩ

• Suy ra: V = Vđo*7

(đến ADC của PIC)

Trang 24

3 Đo nhiệt độ: dùng IC cảm biến nhiệt độ LM35

• Dải nhiệt độ từ -55oC đến 150oC

• Sai số 0,5oC

Trang 25

5.4 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

Trang 26

NỘI DUNG

Trang 27

6 MÔ HÌNH VÀ KẾT LUẬN ĐỀ TÀI

1

2

4

3

 Khối vi điều khiển PIC 16F877A :

1 Domino nối dây ra các nút nhấn.

2 Jack cắm 2 led 7 đoạn.

Trang 28

1 Mạch nguồn: nguồn 12 VDC, nguồn 5 VDC

2 Mạch động lực: nguồn 32 VDC, bộ chuyển đổi DC/DC buck

3 Các khối đo lường:

Trang 29

1 Kết quả đạt được:

2 Hướng phát triển đề tài:

thời gian sạc

Trang 30

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN SỰ THEO

DÕI CỦA QÚY THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN !!!

Trang 31

Ưu điểm của xe điện

HKBIKE zinger extra phiên bản

Như vậy đi hết 1 km hết 685,71 đồng

Trang 32

Ưu và nhược điểm pin li-on

-Kín, không cần bảo trì.

-Chu kỳ sống dài.

-Dải nhiệt độ hoạt động rộng

-Thời gian hoạt động dài

-Tốc độ tự phóng chậm

-Khả năng nạp nhanh

-Khả năng phóng điện có tốc

độ và công suất cao.

-Hiệu quả năng lượng, điện

lượng cao.

-Năng lượng riêng và mật độ

năng lượng cao.

-Không có hiệu ứng nhớ.

-Giá trung bình ban đầu cao.

-Giảm khả năng ở nhiệt độ cao -Cần phải bảo vệ hệ thống

mạch điện.

-Dung lượng bị giảm hoặc nóng lên khi bị quá tải.

-Bị thủng và có thể bị toả nhiệt khi bị ép.

-Thiết kế dạng trụ điển hình cho mật độ năng lượng thấp hơn NiCd hoặc NiMH.

Trang 33

Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha.

Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha dùng cầu KBU1010.

Trang 34

Mạch nguồn nuôi

Mạch nguồn nuôi cung cấp cho mạch điều khiển và IC.

Trang 35

Mạch nạp theo nguyên lý buck

Sơ đồ mạch DC-DC theo nguyên lý buck

Trang 36

Nguyên lí nạp – xả của pin li-on

Quá trình nạp Quá trình xả

Trang 37

Các pương tình điện li

 Tại cực dương:

 Tại cực âm:

 Phương trình tổng quát:

Trang 38

Bảng so sánh thông số kỹ thuật

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	4,45 MB