Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trước bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu và sự cạn kiệt dần của nguồn tài nguyên dầu mỏ hóa thạch, các quốc gia trên thế giới đã và đang đặt ra mục tiêu giảm thiểu phát thải khí nhà kính, hướng tới việc lộ trình hạn chế và thay thế dần phương tiện sử dụng động cơ đốt trong. Ô tô điện nổi lên như một giải pháp thay thế nhờ khả năng sử dụng điện năng từ nhiều nguồn tái tạo (năng lượng mặt trời, gió), giảm phát thải trực tiếp ra môi trường đô thị và có hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao cùng chi phí vận hành thấp hơn xe truyền thống.

Tại Việt Nam, sự xuất hiện của dòng xe điện đô thị cỡ nhỏ Wuling HongGuang MiniEV sản xuất bởi liên doanh SAIC-GM-Wuling mở ra phân khúc ô tô thuần điện giá thấp, kích thước nhỏ gọn, phù hợp với đặc thù giao thông đô thị đông đúc. Để phục vụ công tác kỹ thuật, tiếp cận công nghệ và phục vụ bảo dưỡng sửa chữa phương tiện này, đề tài "Khảo sát kỹ thuật một số thông số của xe Wuling HongGuang MiniEV 2023" được thực hiện tại Khoa Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Việt - Hung.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Phân tích đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống động cơ và hệ thống pin trên xe Wuling HongGuang MiniEV 2023.
  2. Kiểm tra, tính toán và đánh giá công suất động cơ cùng các thông số kỹ thuật của hệ thống pin trong các điều kiện vận hành khác nhau.
  3. Khai thác kết cấu, xây dựng và nắm bắt quy trình kiểm tra, chẩn đoán, sửa chữa các hư hỏng thường gặp liên quan đến động cơ và pin điện cao áp.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định rõ thành hai mảng:

  • Nghiên cứu kết cấu, nguyên lý hoạt động của động cơ điện và hệ thống pin tích trữ năng lượng.
  • Tính toán động lực học chuyển động, xác định các lực cản, thiết lập cân bằng công suất động cơ và tính toán các chỉ tiêu năng lượng, dung lượng, khối lượng của hệ thống pin.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các thông số kỹ thuật, đặc tính động lực học và hệ thống điện - điện tử của mẫu xe Wuling HongGuang MiniEV đời 2023, trọng tâm là công suất động cơ điện và hệ thống pin tích trữ năng lượng.
  • Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát lý thuyết kết hợp tính toán giải tích dựa trên thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của xe Wuling HongGuang MiniEV 2023 tại thị trường Việt Nam; khảo sát quy trình an toàn kỹ thuật và chẩn đoán hư hỏng điện trong xưởng thực hành ô tô vào năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đồ án dựa trên lý thuyết động lực học ô tô và nguyên lý kỹ thuật xe thuần điện (Battery Electric Vehicle - BEV). Các công thức xác định lực cản chuyển động bao gồm:

  • Lực cản lăn: $F_f = C_f \cdot m \cdot g$ (với $C_f$ là hệ số cản lăn, $m$ là khối lượng toàn bộ xe, $g$ là gia tốc trọng trường).
  • Lực cản không khí: $F_w = \frac{1}{2} \cdot C_d \cdot A \cdot \rho \cdot v^2$ (với $C_d$ là hệ số cản khí động học, $A$ là diện tích cản chính diện, $\rho$ là mật độ không khí, $v$ là vận tốc xe).
  • Lực cản quán tính khi gia tốc: $F_j = m \cdot a$ (với $a$ là gia tốc của xe).
  • Lực cản dốc: $F_g = m \cdot g \cdot \sin(\theta)$ (với $\theta$ là góc dốc mặt đường).
  • Phương trình cân bằng công suất kéo yêu cầu: $P_c = (F_f + F_w + F_j + F_g) \cdot v$.

Về mặt lưu trữ năng lượng, đồ án dựa trên các nguyên lý điện hóa của pin Lithium Iron Phosphate (LFP) và pin Lithium-ion, các công thức tính mật độ năng lượng theo thể tích ($U_v$), mật độ năng lượng theo khối lượng ($U_G$), điện áp danh định của cụm pack pin ghép từ các cell nối tiếp và song song, cùng các quy định an toàn điện cao áp (dải điện áp một chiều DC từ 60V đến 1500V).

Phương pháp nghiên cứu thực tế gồm ba nhóm chính:

  1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu thập, hệ thống hóa và dịch thuật các tài liệu kỹ thuật, sổ tay hướng dẫn sửa chữa chính hãng của liên doanh SAIC-GM-Wuling về dòng xe MiniEV 2023; phân tích cấu tạo, sơ đồ mạch điện và nguyên lý của động cơ đồng bộ/BLDC và khối pin LFP.
  2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn kỹ thuật: Tiếp cận quan sát, xây dựng quy trình tháo lắp các cụm chi tiết theo trình tự tiêu chuẩn của nhà sản xuất; thực hiện đo kiểm các đại lượng điện (điện trở, điện áp, độ cách điện) bằng đồng hồ vạn năng (VOM), ôm kế, vôn kế và đồng hồ đo điện trở cách điện chuyên dụng; so sánh kết quả đo với thông số kỹ thuật định mức.
  3. Phương pháp thống kê mô tả: Tổng hợp các dữ liệu tính toán công suất trong ba trường hợp vận hành, mô tả đặc tính kỹ thuật qua bảng biểu và phân loại các dạng hư hỏng điện thường gặp trên ô tô điện đô thị.

Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thông số kỹ thuật xe Wuling HongGuang MiniEV 2023 do nhà sản xuất cung cấp; bảng tra cứu hệ số cản lăn mặt đường; thông số kỹ thuật cell pin Samsung SDI 21700-SDI 48X dùng trong mô hình tính toán tham chiếu; quy chuẩn an toàn lao động trong sửa chữa ô tô điện.

Thiết kế kỹ thuật và tính toán khảo sát

Đồ án tập trung tính toán động lực học chuyển động và hệ thống pin tích trữ cho dòng xe Wuling HongGuang MiniEV 2023 dựa trên hai phiên bản Tiêu chuẩn (LV1) và Nâng cao (LV2).

Thông số kỹ thuật Bản Tiêu chuẩn (LV1-120 / LV1-170) Bản Nâng cao (LV2-120 / LV2-170)
Trọng lượng không tải (kg) 665 (bản 120) / 705 (bản 170) 665 (bản 120) / 705 (bản 170)
Trọng lượng toàn tải (kg) 980 (bản 120) / 1020 (bản 170) 980 (bản 120) / 1020 (bản 170)
Công suất tối đa động cơ 20 kW (26,82 Hp) 20 kW (26,82 Hp)
Mô-men xoắn cực đại (Nm) 85 85
Tốc độ tối đa (km/h) 100 100
Loại pin lưu trữ Lithium Iron Phosphate (LFP) Lithium Iron Phosphate (LFP)
Cấp bảo vệ chống bụi/nước IP68 IP68
Dung lượng danh định pin (kWh) 9,6 (bản 120) / 13,8 (bản 170) 9,6 (bản 120) / 13,8 (bản 170)
Bán kính quay vòng tối thiểu (m) Khoảng 3,0 Khoảng 3,0

Khảo sát tính toán động lực học và cân bằng công suất

Tác giả thiết lập tính toán với các hệ số giả định: khối lượng tính toán $m = 665\text{ kg}$, hệ số cản lăn mặt đường nhựa $C_f = 0,013$, hệ số cản khí động học $C_d = 0,2$, diện tích cản chính diện $A = 2,25\text{ m}^2$, mật độ không khí $\rho = 1,225\text{ kg/m}^3$, gia tốc trọng trường $g = 9,81\text{ m/s}^2$. Đồ án khảo sát ba kịch bản vận hành:

  • Kịch bản 1: Xe chạy ở tốc độ trung bình trong đô thị với vận tốc $v = 11,95\text{ m/s}$ (khoảng $43\text{ km/h}$), lên dốc $\theta = 5^\circ$, gia tốc $a = 1\text{ m/s}^2$.

    • Lực cản lăn: $F_f = 84,807\text{ N}$.
    • Lực cản không khí: $F_w = 39,359\text{ N}$.
    • Lực quán tính: $F_j = 665 \times 1 = 665\text{ N}$.
    • Lực cản dốc: $F_g = 665 \times 9,81 \times \sin(5^\circ) = 568,573\text{ N}$.
    • Tổng lực cản: $F_c = 1357,74\text{ N}$. Công suất kéo yêu cầu tức thời $P_c = 16,3\text{ kW}$. So với công suất động cơ định mức của xe ($20\text{ kW}$), xe đáp ứng tốt chế độ tăng tốc leo dốc thoải.

  • Kịch bản 2: Xe chạy trên đường bằng với tốc độ tối đa $v = 27,8\text{ m/s}$ ($100\text{ km/h}$), góc dốc $\theta = 0^\circ$, gia tốc $a = 0\text{ m/s}^2$.

    • Lực cản lăn: $F_f = 84,807\text{ N}$.
    • Lực cản không khí: $F_w = 212,484\text{ N}$.
    • Lực cản dốc và lực quán tính bằng $0\text{ N}$.
    • Tổng lực cản: $F_c = 297,29\text{ N}$. Công suất duy trì tốc độ tối đa trên đường bằng $P_c = 8,26\text{ kW}$. Mức công suất này nằm sâu dưới ngưỡng công suất đỉnh $20\text{ kW}$, chứng minh xe duy trì ổn định vận tốc $100\text{ km/h}$ trên đường bằng phẳng.

  • Kịch bản 3: Xe vận hành trên địa hình dốc lớn phức tạp với vận tốc $v = 8,33\text{ m/s}$ ($30\text{ km/h}$), góc dốc $\theta = 15^\circ$, gia tốc $a = 1\text{ m/s}^2$.

    • Lực cản lăn: $F_f = 84,807\text{ N}$.
    • Lực cản không khí: $F_w = 19,18\text{ N}$.
    • Lực cản dốc: $F_g = 665 \times 9,81 \times \sin(15^\circ) = 1688,44\text{ N}$.
    • Lực quán tính: $F_j = 665\text{ N}$.
    • Tổng lực cản: $F_c = 2457,43\text{ N}$. Công suất yêu cầu $P_c = 20,47\text{ kW}$. Mức công suất này vượt nhẹ công suất tối đa $20\text{ kW}$ của động cơ Wuling HongGuang MiniEV, dẫn đến tình trạng động cơ tiệm cận ngưỡng quá tải, xe không thể duy trì gia tốc $1\text{ m/s}^2$ liên tục trên dốc $15^\circ$.
Điều kiện vận hành Vận tốc khảo sát Độ dốc Gia tốc Công suất tính toán So sánh với công suất xe ($20\text{ kW}$)
Trường hợp 1: Tốc độ trung bình $43\text{ km/h}$ $5^\circ$ $1\text{ m/s}^2$ $16,3\text{ kW}$ Thấp hơn công suất cực đại; xe vận hành ổn định
Trường hợp 2: Tốc độ tối đa $100\text{ km/h}$ $0^\circ$ $0\text{ m/s}^2$ $8,2\text{ kW}$ Dư thừa công suất; duy trì tốc độ tốt trên đường bằng
Trường hợp 3: Địa hình dốc lớn $30\text{ km/h}$ $15^\circ$ $1\text{ m/s}^2$ $20,47\text{ kW}$ Vượt công suất động cơ; nguy cơ quá tải khi tăng tốc

Tính toán hệ thống cell pin tham chiếu

Để làm rõ cấu trúc vật lý và khối lượng bộ pin lưu trữ, tác giả áp dụng công thức tính toán dựa trên cell pin Lithium-ion hình trụ Samsung SDI 21700 (mã SDI 48X) với các thông số:

  • Khối lượng 1 cell ($m_{bc}$): $0,0695\text{ kg}$.
  • Điện áp danh định ($U_{bc}$): $3,6\text{ V}$; Dung lượng danh định ($C_{bc}$): $4,8\text{ Ah}$; Hệ số xả C-rate: $2$.
  • Kích thước cell: Đường kính $D_{bc} = 21,00\text{ mm}$ ($0,021\text{ m}$); Chiều dài $L_{bc} = 70,00\text{ mm}$ ($0,07\text{ m}$).
  • Thể tích cell: $V_{cc} = \frac{\pi \cdot D_{bc}^2}{4} \cdot L_{bc} = 2,424 \times 10^{-5}\text{ m}^3$.
  • Năng lượng tích trữ 1 cell: $E_{bc} = U_{bc} \cdot C_{bc} = 3,6 \times 4,8 = 17,28\text{ Wh}$.
  • Năng lượng riêng theo thể tích: $U_v = \frac{E_{bc}}{V_{cc}} = 712.871\text{ Wh/m}^3$ (số liệu văn bản ghi nhận $710.740,41\text{ Wh/m}^3$).
  • Năng lượng riêng theo khối lượng: $U_G = \frac{E_{bc}}{m_{bc}} = \frac{17,28}{0,0695} = 248,63\text{ Wh/kg}$.

Với khối pin dung lượng $9,6\text{ kWh}$ ($9600\text{ Wh}$), khối lượng lý thuyết của các cell pin là: $$m_{\text{pin}} = \frac{9600}{248,63} \approx 38,6\text{ kg}$$ Thời gian xả hết năng lượng lý thuyết khi động cơ hoạt động liên tục ở công suất cực đại $20\text{ kW}$ là: $$t = \frac{9,6\text{ kWh}}{20\text{ kW}} = 0,48\text{ giờ} \approx 28,8\text{ phút}$$ Khi sạc bằng nguồn điện gia dụng thông qua bộ sạc công suất khoảng $1,5\text{ kW}$, thời gian sạc đầy được xác định vào khoảng $6,5$ đến $9\text{ giờ}$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về xe ô tô điện

Chương 1 khái quát lịch sử hình thành và phát triển của xe điện từ thế kỷ 19 đến nay. Các mốc cơ bản gồm mô hình xe điện của Ányos Jedlik (1828), Thomas Davenport (1835), Gaston Planté phát minh ắc quy chì (1865), Camille Faure cải tiến (1881), xe lập kỷ lục tốc độ "La Jamais Contente" (1899, đạt $68\text{ mph}$). Giai đoạn từ năm 1990 trở lại đây ghi nhận các mẫu xe Detroit Electric Model 90, Sebring-Vanguard Citicar (1974), GM EV1 (thập niên 1990), Ford Th!nk City (2002) và GEM e4 (2008).

Tác giả phân tích cấu tạo chung của ô tô điện gồm 5 bộ phận cơ bản: động cơ điện, bộ biến tần (inverter), pin cùng bộ sạc, bộ điều khiển trung tâm và cáp sạc điện. Nguyên lý hoạt động dựa trên dòng năng lượng một chiều (DC) từ pin qua biến tần biến đổi thành xoay chiều (AC) ba pha cấp cho động cơ; khi phanh, động cơ đóng vai trò máy phát để tái sinh động năng nạp lại vào pin dưới sự giám sát của hệ thống quản lý pin (BMS). Về chủng loại pin, chương 1 đối sánh pin Lithium-ion, NiMH, LFP, pin thể rắn (Solid-state) và Lithium-sulfur.

Phần cuối chương 1 giới thiệu xe Wuling HongGuang MiniEV: lịch sử SAIC-GM-Wuling từ nhà máy cơ khí Liễu Châu năm 1958, thành lập liên doanh năm 2002, bán ra mẫu MiniEV từ tháng 7/2020 và chính thức thâm nhập thị trường Việt Nam năm 2023. Tác giả trình bày cấu tạo chi tiết của xe với động cơ BLDC $20\text{ kW}$, hệ thống truyền động trực tiếp không hộp số nhiều cấp, hệ thống treo trước kiểu MacPherson, treo sau lò xo lá (nhíp), phanh trước đĩa, phanh sau tang trống, khung xe gia cường thép chịu lực.

Chương 2: Khảo sát một số thông số xe Wuling HongGuang MiniEV 2023

Chương 2 là trọng tâm tính toán kỹ thuật của đồ án. Tác giả trình bày chi tiết thông số kích thước, khối lượng, tải trọng của các phiên bản LV1-120, LV1-170, LV2-120, LV2-170. Tiếp đó, tác giả xây dựng mô hình toán học giải tích để tính các lực cản tác động lên xe trong 3 chế độ di chuyển: tốc độ trung bình leo dốc nhẹ ($43\text{ km/h}$, dốc $5^\circ$), tốc độ tối đa đường bằng ($100\text{ km/h}$, dốc $0^\circ$), và chế độ chịu tải địa hình phức tạp ($30\text{ km/h}$, dốc $15^\circ$, gia tốc $1\text{ m/s}^2$).

Các kết quả tính toán cân bằng công suất kéo được đối chiếu trực tiếp với đường đặc tính công suất định mức $20\text{ kW}$ của xe Wuling HongGuang MiniEV 2023. Song song với tính toán động lực học, chương 2 khảo sát cấu tạo pack pin LFP chuẩn IP68, tính toán dung lượng yêu cầu có xét đến phụ tải hệ thống điện thân xe ($250\text{ W}$), xác lập thông số hình học, năng lượng khối lượng ($248,63\text{ Wh/kg}$) và năng lượng thể tích ($710.740,41\text{ Wh/m}^3$) dựa trên cell pin Samsung SDI 21700-SDI 48X, xác định điện áp khối pin nối tiếp và thời gian sạc bằng nguồn xoay chiều dân dụng ($6,5 - 9\text{ giờ}$).

Chương 3: Các vấn đề thường gặp và cách khắc phục

Chương 3 đề cập trực tiếp đến các vấn đề kỹ thuật xưởng và an toàn lao động trong bảo dưỡng, sửa chữa xe điện:

  • Quy chuẩn an toàn điện cao áp: Nhấn mạnh rủi ro điện áp DC từ $60\text{ V}$ đến $1500\text{ V}$ (trong đó hệ thống pin xe điện thực tế đạt tới $800\text{ V}$ DC). Tiếp xúc vô tình với nguồn điện trên $70 - 90\text{ V}$ DC trong điều kiện khô ráo đã có thể gây tử vong. Tác giả liệt kê 11 quy tắc an toàn bắt buộc: trang bị bảo hộ cách điện; để chìa khóa thông minh cách xa xe nhằm tránh kích hoạt ngẫu nhiên; cấm kéo lê xe khi các bánh dẫn động chạm đất vì sinh ra dòng điện cảm ứng nguy hiểm; nhận diện cáp cao thế màu cam; cô lập và ngắt cầu dao an toàn cao áp; kiểm tra xả điện áp dư của tụ điện trong biến tần; lưu ý giới hạn nhiệt độ sấy trong phòng sơn để bảo vệ pin.
  • Phương pháp kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng mạch điện:
    • Kiểm tra chạm mass bằng ôm kế: Đo điện trở giữa chi tiết nghi ngờ với thân xe (mass). Nếu đồng hồ báo giá trị ngoài giới hạn đo ($R = \text{OL}$ - Out of Limits), mạch cách điện tốt; nếu xuất hiện giá trị điện trở hữu hạn ($R = ?\ \Omega$), mạch bị rò chạm mass.
    • Kiểm tra ngắn mạch bằng ôm kế: Đo điện trở giữa hai hay nhiều dây dẫn độc lập. Mạch đúng khi $R = \text{OL}$; nếu xuất hiện giá trị điện trở ($R = ?\ \Omega$) nghĩa là các dây đã bị ngắn mạch chập nhau.
    • Đo điện trở cách điện bằng đồng hồ Megohmmeter: Đo điện trở cách điện giữa cáp nguồn và mass xe ở trạng thái ngắt điện nguồn. Kết quả đạt tiêu chuẩn khi $R > R_{\text{tham chiếu}}\ (\text{M}\Omega)$; nếu $R < R_{\text{tham chiếu}}\ (\text{M}\Omega)$ là cáp bị suy giảm hoặc hỏng lớp cách điện.
    • Kiểm tra mạch bằng vôn kế khi có điện: Đo giữa điểm kiểm tra với cực dương ắc quy ($+\text{Accu}$). Nếu $U = 0\text{ V}$ thì mạch không chạm mass hoặc bị đứt; nếu $U \neq 0\text{ V}$ biến đổi liên tục là do hiệu ứng phóng điện dung; nếu $U \neq 0\text{ V}$ có giá trị ổn định là xuất hiện ngắn mạch giữa cực âm và cực dương.
  • Quy trình tháo lắp, thay thế chân cực giắc nối: Sử dụng công cụ nhả lẫy chuyên dùng, mở cơ cấu khóa thứ cấp (khóa giữ chân) trước khi rút chốt tiếp điểm, tránh gãy vấu hãm của các giắc chống nước.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đạt được các kết quả kỹ thuật định lượng và đóng góp chuyên môn cụ thể:

  1. Kết quả tính toán động lực học: Làm rõ khả năng chịu tải của hệ thống truyền động xe Wuling HongGuang MiniEV 2023. Động cơ $20\text{ kW}$ (mô-men xoắn $85\text{ Nm}$) đáp ứng tốt điều kiện vận hành đô thị bằng phẳng (chỉ tiêu thụ $8,2\text{ kW}$ ở tốc độ tối đa $100\text{ km/h}$) và điều kiện tăng tốc leo dốc thoải $5^\circ$ ($16,3\text{ kW}$). Tuy nhiên, đồ án chỉ ra giới hạn vật lý khi xe lên dốc gắt $15^\circ$ với gia tốc $1\text{ m/s}^2$, công suất cản yêu cầu lên đến $20,47\text{ kW}$, tiệm cận và vượt ngưỡng công suất danh định, khuyến cáo người vận hành không nên ép xe tăng tốc mạnh ở địa hình dốc lớn.
  2. Kết quả tính toán hệ thống pin: Thiết lập mô hình tính toán cell pin với các thông số năng lượng riêng $248,63\text{ Wh/kg}$ và thể tích $2,424 \times 10^{-5}\text{ m}^3$. Xác định khối lượng tối thiểu cho phần cell pin của gói $9,6\text{ kWh}$ là $38,6\text{ kg}$, thời gian hoạt động tải đỉnh liên tục là $0,48\text{ giờ}$ ($28,8\text{ phút}$) và thời gian nạp đầy tiêu chuẩn từ $6,5$ đến $9\text{ giờ}$ qua bộ sạc gia đình.
  3. Đóng góp chuyên môn: Hệ thống hóa tài liệu kỹ thuật về dòng xe điện mini đầu tiên phân phối chính hãng tại Việt Nam; cung cấp quy trình 4 phương pháp kiểm tra đo mạch điện (chạm mass, ngắn mạch, điện trở cách điện, sụt áp) và 11 biện pháp an toàn điện cao áp, phục vụ trực tiếp cho công tác đào tạo thực hành và dịch vụ kỹ thuật xưởng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Phạm vi nghiên cứu chủ yếu dựa trên khảo sát thông số lý thuyết và tính toán giải tích mô phỏng, chưa thực hiện đo kiểm thực tế trên băng thử động lực học (chassis dynamometer) hoặc gắn thiết bị đo công suất chuyên dụng khi xe vận hành trên đường giao thông thực tế.
  • Trong phần tính toán dung lượng chi tiết hệ thống pin, tác giả sử dụng thông số tham chiếu của cell pin hình trụ Samsung SDI 21700 thay vì bóc tách cấu trúc nội bộ của khối pin LFP dạng lăng trụ (prismatic) hay túi (pouch) thực tế được SAIC-GM-Wuling lắp ráp trên xe.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Khảo sát thực nghiệm đo đạc mức tiêu thụ năng lượng thực tế và tầm hoạt động của xe trong điều kiện thời tiết nắng nóng, tải trọng thay đổi và kẹt xe đô thị tại Việt Nam.
  • Đi sâu nghiên cứu cấu trúc điều khiển của bộ biến tần và thuật toán quản lý nhiệt độ của hệ thống BMS trên khối pin LFP khi sạc và xả dòng cao.

Giá trị tham khảo

Đồ án có giá trị tham khảo thiết thực cho các đối tượng sau:

  • Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ điện tử: Sử dụng làm tài liệu tham khảo về phương pháp tính toán động lực học kéo của ô tô thuần điện, các bước tính toán cân bằng công suất và phương pháp lựa chọn, tính toán pack pin lưu trữ.
  • Kỹ thuật viên sửa chữa ô tô và xưởng dịch vụ: Tham khảo chương 3 về các nguyên tắc an toàn khi tiếp xúc với hệ thống điện cao áp (trên $60\text{ V}$ DC), quy trình cách ly nguồn điện trước khi sửa chữa và các phương pháp dùng ôm kế, Megohmmeter, vôn kế để xác định chạm mass, suy giảm cách điện và hư hỏng giắc nối.

Câu hỏi thường gặp

Động cơ điện của xe Wuling HongGuang MiniEV 2023 có thông số kỹ thuật định mức như thế nào?
Xe được trang bị động cơ điện một chiều không chổi than (BLDC) với công suất tối đa $20\text{ kW}$ (tương đương $26,82\text{ Hp}$), mô-men xoắn cực đại $85\text{ Nm}$, tốc độ vòng quay cho phép xe đạt vận tốc tối đa $100\text{ km/h}$.

Trong kịch bản xe leo dốc $15^\circ$ với gia tốc $1\text{ m/s}^2$, công suất kéo yêu cầu là bao nhiêu và động cơ có đáp ứng được không?
Tính toán trong đồ án cho thấy tổng lực cản tác động lên xe khi leo dốc $15^\circ$ ở vận tốc $30\text{ km/h}$ với gia tốc $1\text{ m/s}^2$ là $2457,43\text{ N}$, dẫn đến công suất kéo yêu cầu tức thời lên tới $20,47\text{ kW}$. Do công suất tối đa của động cơ chỉ là $20\text{ kW}$, mức tải này vượt quá công suất xe, khiến xe rơi vào trạng thái quá tải và không thể duy trì gia tốc tăng tốc như trên.

Theo đồ án, ngưỡng điện áp một chiều (DC) nào trên ô tô điện được định nghĩa là điện áp cao và ngưỡng nào có thể gây nguy hiểm tính mạng?
Trên ô tô điện, dải điện áp một chiều từ $60\text{ V}$ đến $1500\text{ V}$ được quy chuẩn là điện áp cao (hệ thống trên xe điện thực tế có thể lên đến $800\text{ V}$ DC). Trong điều kiện môi trường khô ráo, việc tiếp xúc vô tình với các bộ phận mang điện áp từ $70\text{ V}$ đến $90\text{ V}$ DC trở lên đã có nguy cơ gây điện giật dẫn đến tử vong.

Làm thế nào để xác định dây dẫn hoặc chi tiết có bị chạm mass hay không bằng ôm kế?
Kỹ thuật viên sử dụng ôm kế đo điện trở giữa chi tiết hoặc dây dẫn cần kiểm tra với thân xe (mass). Nếu đồng hồ hiển thị giá trị $R = \text{OL}$ (Out of Limits - ngoài giới hạn đo), mạch cách điện tốt, không bị chạm mass. Nếu đồng hồ hiển thị một giá trị điện trở xác định ($R = ?\ \Omega$), mạch đã bị chạm mass và cần xử lý khắc phục.

Cell pin Samsung SDI 21700-SDI 48X dùng làm mô hình tính toán có thông số năng lượng riêng như thế nào?
Cell pin Samsung SDI 21700-SDI 48X có điện áp danh định $3,6\text{ V}$, dung lượng $4,8\text{ Ah}$, khối lượng $0,0695\text{ kg}$, năng lượng tích trữ $17,28\text{ Wh}$. Qua tính toán giải tích, mật độ năng lượng theo khối lượng của cell đạt $248,63\text{ Wh/kg}$ và mật độ năng lượng theo thể tích đạt $710.740,41\text{ Wh/m}^3$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Văn Tuấn đã hoàn thành việc khảo sát kỹ thuật, tính toán động lực học và đánh giá các thông số vận hành then chốt của mẫu xe điện cỡ nhỏ Wuling HongGuang MiniEV 2023. Các kết quả tính toán đã định lượng rõ năng lực vận hành của động cơ $20\text{ kW}$ trong các kịch bản thực tế, chỉ ra giới hạn chịu tải khi leo dốc cao, đồng thời thiết lập mô hình tính toán năng lượng cho cụm pin lưu trữ. Bên cạnh đó, đồ án đóng góp hệ thống quy tắc an toàn lao động và quy trình chẩn đoán mạch điện cao thế, tạo tài liệu tham khảo hữu ích cho công tác đào tạo và bảo dưỡng kỹ thuật ô tô điện đô thị.