Tối ưu hóa bộ nguồn pin lithium ion cho xe gắn máy lai

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

1.3.1. Mục tiêu của đề tài

1.3.2. Nhiệm vụ của đề tài

1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1. Đối tượng nghiên cứu

1.4.2. Phạm vi nghiên cứu

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.5.1. Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết

1.5.2. Phương pháp tổng quan

1.5.3. Phương pháp toán học

1.5.4. Phương pháp thực nghiệm

1.5.5. Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Xe hybrid, các phương pháp phân phối công suất cho xe hybrid

2.1.1. Khái niệm xe hybrid

2.1.2. Các chế độ làm việc của xe hybrid

2.1.3. Cấu trúc của xe hybrid

2.1.4. Các phương pháp phân phối công suất cho xe hybrid

2.1.5. Phương pháp cải tạo xe Honda Lead thành xe máy hybrid

2.1.6. Các nguồn lưu trữ năng lượng đang sử dụng cho xe điện và xe lai

2.1.6.1. Ắc quy Axit - chì

2.1.6.2. Pin nhiên liệu (Fuel-cell)

2.1.6.3. Pin Li-ion

2.2. Lý thuyết về mô hình hóa và mô phỏng

2.2.1. Khái niệm, vai trò của mô hình hóa và mô phỏng hệ thống

2.2.2. Phân loại mô hình hóa

2.2.3. Phương pháp mô phỏng

2.2.3.1. Phương pháp qui hoạch động

2.2.3.2. Phương pháp quy hoạch động giải bài toán tối ưu rời rạc

2.2.3.3. Ứng dụng phương pháp quy hoạch động giải bài toán tối ưu tính năng bộ nguồn pin Lithium-ion trên xe máy hybrid

3. CHƯƠNG 3: TỐI ƯU TÍNH NĂNG BỘ NGUỒN PIN LI-ION CHO XE GẮN MÁY TÍCH HỢP TRUYỀN ĐỘNG LAI

3.1. Tính toán, thiết kế, chế tạo bộ nguồn điện cho xe máy lai cải tạo

3.1.1. Lựa chọn bộ nguồn điện

3.1.2. Tính toán các thông số

3.1.3. Thiết kế, chế tạo bộ nguồn

3.1.4. Thiết kế, chế tạo mạch quản lý pin (BMS)

3.1.5. Thử nghiệm bộ nguồn điện

3.1.5.1. Thử nghiệm cell Li-ion

3.1.5.2. Thử nghiệm mạch BMS

3.1.5.3. Thử nghiệm bộ nguồn

3.2. Tính toán, kiểm nghiệm các chế độ làm việc

3.2.1. Chế độ động cơ điện hoạt động độc lập

3.2.2. Chế độ động cơ đốt trong hoạt động độc lập

3.2.3. Chế độ hai nguồn động lực

3.2.4. Chế độ động cơ đốt trong kéo máy phát nạp pin

3.3. Mô hình hóa và mô phỏng hoạt động của xe

3.3.1. Mô hình hóa người lái

3.3.2. Mô hình hóa động cơ đốt trong và hệ thống truyền lực

3.3.3. Mô hình hóa động cơ điện và bộ nguồn

3.3.4. Mô hình hóa động lực học thân xe và bộ điều khiển

3.3.5. Mô phỏng hoạt động của xe

3.4. Thử nghiệm xe với bộ nguồn mới

3.4.1. Thử nghiệm xe ở chế độ tốc độ lớn nhất và gia tốc lớn nhất

3.4.2. Thử nghiệm xe ở chế độ góc dốc lớn nhất

3.4.3. Thử nghiệm xe ở chế độ hành trình lớn nhất

4. CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHI PHÍ ĐẦU TƯ KHAI THÁC

4.1. Tính toán chi phí đầu tư

4.2. Tính toán chi phí khai thác sử dụng

4.2.1. Khấu hao xe nền và chi phí cải tạo

4.2.2. Chi phí nhiên liệu

4.2.3. Khấu hao pin và chi phí sạc điện của xe hybrid

4.2.4. Các chi phí và khấu hao cơ bản khác

4.3. Đánh giá chi phí đầu tư khai thác

4.4. Các kết quả đã đạt được

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tính cấp thiết của đề tài

Nhu cầu sử dụng pin lithium ion trong các phương tiện giao thông, đặc biệt là xe gắn máy lai, ngày càng tăng cao. Việc tối ưu hóa bộ nguồn pin không chỉ giúp cải thiện hiệu suất hoạt động mà còn giảm thiểu chi phí vận hành. Theo nghiên cứu, bộ nguồn điện sử dụng pin lithium ion có khả năng cung cấp năng lượng hiệu quả hơn so với các loại ắc quy truyền thống. Điều này không chỉ giúp tăng tuổi thọ của pin mà còn giảm thiểu lượng khí thải từ động cơ đốt trong. Việc chuyển đổi sang xe điện và xe máy điện là một xu hướng tất yếu trong bối cảnh ô nhiễm môi trường và cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch. Nghiên cứu này nhằm mục đích tối ưu hóa bộ nguồn pin cho xe gắn máy lai, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm chi phí vận hành cho người sử dụng.

II. Cơ sở lý thuyết

Nghiên cứu về công nghệ pin cho xe gắn máy lai cần phải xem xét các loại pin hiện có, đặc biệt là pin lithium ion. Pin lithium ion có nhiều ưu điểm như trọng lượng nhẹ, hiệu suất cao và tuổi thọ dài. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng pin lithium ion có thể đạt được hơn 2000 chu kỳ sạc, điều này giúp giảm chi phí bảo trì và thay thế. Hệ thống quản lý pin (BMS) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và tối ưu hóa hiệu suất của pin. Việc thiết kế và chế tạo BMS cho pin lithium ion là một phần quan trọng trong nghiên cứu này, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng.

III. Tối ưu hóa bộ nguồn pin

Quá trình tối ưu hóa bộ nguồn pin cho xe gắn máy lai bao gồm việc tính toán và thiết kế các thông số kỹ thuật của pin lithium ion. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng pin lithium ion thay thế cho ắc quy axit-chì giúp giảm trọng lượng và thể tích của bộ nguồn. Cụ thể, bộ pin được thiết kế với khối lượng 10,84 kg và thể tích 8,11 lit, giảm được 30 kg và 12,89 lit so với ắc quy axit-chì. Điều này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất động lực học của xe mà còn tăng cường khả năng di chuyển xa hơn với mức tiêu hao nhiên liệu thấp hơn. Các thử nghiệm cho thấy xe gắn máy lai có thể di chuyển quãng đường dài nhất là 78,77 km ở chế độ chỉ hoạt động với động cơ điện.

IV. Tính toán chi phí đầu tư và khai thác

Chi phí đầu tư cho xe gắn máy lai sử dụng pin lithium ion được tính toán kỹ lưỡng. Tổng chi phí đầu tư cho xe hybrid là 56 triệu đồng, trong khi chi phí khai thác là 1106 đồng/km. So với xe nền, chi phí khai thác của xe hybrid thấp hơn 246,88 đồng/km. Điều này cho thấy rằng việc đầu tư vào xe gắn máy lai không chỉ mang lại lợi ích về hiệu suất mà còn tiết kiệm chi phí cho người sử dụng. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng sau khoảng 3,1 năm, người sử dụng có thể hòa vốn chi phí đầu tư, và trong suốt vòng đời xe khoảng 200.000 km, xe hybrid sẽ tiết kiệm được khoảng 43 triệu đồng.

Nghiên cứu tối ưu tính năng bộ nguồn pin lithium ion và chi phí vận hành cho xe gắn máy tích hợp truyền động lai