I. Tổng quan về mạch sạc pin Li ion
Chương này giới thiệu tổng quan về pin Li-ion và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng pin. Pin Li-ion được sử dụng rộng rãi nhờ mật độ năng lượng cao và điện áp hoạt động lớn. Tuy nhiên, pin dễ bị ảnh hưởng bởi các điều kiện như nhiệt độ quá mức, sạc/xả quá mức và tốc độ sạc/xả nhanh. Các yếu tố này gây suy giảm dung lượng, tăng nội trở và hình thành cây ion, dẫn đến ngắn mạch. Các phương thức sạc như sạc dòng điện không đổi-điện áp không đổi (CC-CV), sạc Boostcharging, sạc dòng điện không đổi nhiều pha và sạc xung được phân tích. Phương thức CC-CV được coi là chuẩn mực do khả năng tích hợp phần cứng và đảm bảo an toàn cho pin.
1.1. Mô hình hoạt động của pin Li ion
Mô hình hoạt động của pin Li-ion được mô tả thông qua các mô hình mạch tương đương và mô hình dựa trên thời gian chạy. Các mô hình này giúp hiểu rõ hơn về cách pin phản ứng với các điều kiện sạc/xả khác nhau. Mô hình Thevenin và mô hình trở kháng được sử dụng để mô phỏng các đặc tính điện của pin. Các mô hình này là cơ sở để thiết kế các mạch sạc pin hiệu quả.
1.2. Phương thức sạc pin Li ion
Các phương thức sạc như CC-CV, Boostcharging, sạc dòng điện không đổi nhiều pha và sạc xung được đánh giá. Phương thức CC-CV được ưa chuộng do khả năng tích hợp phần cứng và đảm bảo an toàn. Sạc xung và sạc dòng điện không đổi nhiều pha giúp giảm thời gian sạc nhưng yêu cầu thuật toán tối ưu hóa phức tạp. Boostcharging giúp giảm thời gian sạc nhưng chưa đảm bảo hiệu quả sử dụng năng lượng.
II. Thiết kế và đề xuất giải pháp cải thiện hiệu năng mạch sạc pin Li ion
Chương này tập trung vào thiết kế và đề xuất các giải pháp để nâng cao hiệu năng mạch sạc pin Li-ion. Các giải pháp bao gồm thiết kế nguồn dòng song song, mạch cảm biến dòng điện và mạch điều khiển dòng điện sạc. Các mạch này được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống. Các phần tử chức năng như mạch khuếch đại thuật toán (OA), mạch khuếch đại truyền dẫn (OTA) và mạch so sánh điện áp có trễ được lựa chọn và thiết kế để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
2.1. Thiết kế hệ thống mạch sạc
Hệ thống mạch sạc pin được thiết kế với các khối chức năng như nguồn dòng song song, mạch cảm biến dòng điện và mạch điều khiển dòng điện sạc. Các khối này được tích hợp để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của hệ thống. Mạch khuếch đại thuật toán (OA) và mạch khuếch đại truyền dẫn (OTA) được sử dụng để điều khiển dòng điện và điện áp sạc.
2.2. Kết quả mô phỏng và thảo luận
Các kết quả mô phỏng cho thấy hiệu suất và hiệu năng của mạch sạc pin được cải thiện đáng kể. Các thông số như dòng điện sạc, điện áp sạc và hiệu suất công suất được đo lường và so sánh với các nghiên cứu khác. Kết quả cho thấy mạch sạc đạt hiệu suất cao hơn 80% và hoạt động ổn định trong các điều kiện khác nhau.
III. Đề xuất giải pháp thiết kế mạch biến đổi DC DC kiểu giảm áp cho mạch sạc hiệu năng cao
Chương này đề xuất giải pháp thiết kế mạch biến đổi DC-DC kiểu giảm áp để nâng cao hiệu năng mạch sạc. Mạch biến đổi DC-DC được thiết kế với các thành phần như mạch công suất, mạch điều chế độ rộng xung (PWM) và mạch bù tần số. Các thành phần này được tích hợp để đảm bảo hiệu suất cao và hoạt động ổn định của hệ thống. Mạch tạo xung răng cưa và mạch dịch mức điện áp tham chiếu được thiết kế để điều khiển chính xác các thông số đầu ra.
3.1. Thiết kế mạch biến đổi DC DC
Mạch biến đổi DC-DC được thiết kế với các thành phần như mạch công suất, mạch điều chế độ rộng xung (PWM) và mạch bù tần số. Các thành phần này được tích hợp để đảm bảo hiệu suất cao và hoạt động ổn định của hệ thống. Mạch tạo xung răng cưa và mạch dịch mức điện áp tham chiếu được thiết kế để điều khiển chính xác các thông số đầu ra.
3.2. Kết quả mô phỏng và đánh giá
Các kết quả mô phỏng cho thấy mạch biến đổi DC-DC đạt hiệu suất cao và hoạt động ổn định. Các thông số như dòng điện, điện áp và hiệu suất công suất được đo lường và so sánh với các nghiên cứu khác. Kết quả cho thấy mạch biến đổi DC-DC đạt hiệu suất cao hơn 85% và hoạt động ổn định trong các điều kiện khác nhau.
