Kết cấu một số khối pin trên các dòng xe điện

1. Khối pin của xe điện Ford Ranger.

Năm 1998, Ford sản xuất chiếc xe điện Ford Ranger đầu tiên. Nó được cung cấp điện bởi pin axit chì Delphi với 39 mô-đun pin. Năm 1999, phiên bản sử dụng pin NiMH của Ford Ranger đã được sản xuất. Nó có 25 mô-đun pin Panasonic. NiMH Ranger có hiệu suất tốt hơn pin chì axít. Phạm vi lái xe đối với Ranger axit chì là 105 km trong khi phiên bản sử dụng pin NiMH có phạm vi lái 132 km. Sạc lại thời lượng cũng giảm từ 8 giờ 51 phút xuống 8 giờ 13 phút. Khối lượng của các gói cũng đã được giảm bớt đáng kể từ 870,1 kg đến 485 kg. Ranger dùng pin chì axit có hai lớp mô-đun trong khi Ranger NiMH có một lớp. Hình 14 cho thấy bộ pin NiMH của Ranger.

Hình 1. Bộ pin NiMH của Ford Ranger

2. Khối pin của xe Nissan Leaf

Nissan Leaf là mẫu xe điện được ra mắt vào năm 2010. Khối pin của Nissan Leaf có 48 mô-đun được mắc nối tiếp với nhau. Mỗi mô-đun bao gồm 4 cell pin. Có tổng cộng 192 cell pin. Nó sử dụng cell pin dạng túi nhiều lớp Lithium Mangan Oxit. Cell pin dạng túi nhiều lớp nhỏ hơn cell dạng hình trụ và do đó bao bì có thể nhỏ gọn và linh hoạt hơn. Hình 15 là cell pin dạng túi nhiều lớp được sử dụng trên xe Leaf.

Hình 2. Cell pin dạng túi của xe Nissan Leaf.

Trong mỗi mô đun pin của Leaf có 2 cell pin mắc nối tiếp và 2 cell pin mắc song song. Các mô đun sau đó được mắc nối tiếp với nhau và nối vào hệ thống quản lý pin, công tắc ngắt nguồn và hộp đấu nối dây điện để tạo thành khối pin của xe. Khối pin có tổng công suất là 24kWh. Phạm vi hoạt động của xe là 160 km. So với xe Ranger dùng pin NiMH, phạm vi hoạt động của Nissan Leaf đã tăng lên xấp xỉ 20 %.

Hình 3. Mô đun pin của xe Leaf

Hình 4. Khối pin của xe Leaf

3. Khối pin của xe Chevrolet Bolt

Hình 5. Bộ pin của Chevrolet Bolt EV

Chevrolet Bolt EV bắt đầu được sản xuất vào năm 2017. Bộ pin bao gồm 10 mô-đun, có 8 mô-đun gồm 10 nhóm cell, hai mô-đun khác gồm 8 nhóm cell. Có tổng cộng 96 nhóm cell và 288 cell pin Li-ion. Các cell pin cũng là loại túi nhiều lớp như của Leaf. Cứ 3 cell tạo thành 1 nhóm như một cuốn sách và mỗi nhóm lại xếp chồng lên nhau tạo thành mô đun giống như là giá sách. Khối pin có tổng công suất 60kWh. Xe có phạm vi hoạt động là 380 km, tức là gấp hơn 2 lần Leaf.

Qua việc so sánh 3 khối pin trên có thể thấy theo thời gian các khối pin đã được thiết kế tối ưu hơn, tích trữ được nhiều năng lượng hơn và xe hoạt động được trong phạm vi xa hơn.

4. Khối pin của xe Mitsubishi i-MiEV

Hình 6. Khối pin của xe Mitsubishi i-MiEV

Bộ pin của Mitsubishi i-MiEV có 12 mô-đun. Có 10 mô-đun mà trong đó mỗi mô-đun chứa 8 cell. Và 2 mô-đun còn lại trong mỗi mô-đun có 4 cell. Tổng cộng có 88 cell hình lăng trụ. Có một bảng mạch in (PCB) được gắn trên mỗi mô-đun, trong đó có một IC giám sát pin. Nó có thể giám sát 12 cell pin Li-ion được mắc nối tiếp với nhau. Ngoài ra còn có ba cảm biến nhiệt độ trong mỗi PCB. Các thành phần khác trong bộ pin bao gồm công tắc tơ, phích cắm cấp điện, bộ chuyển đổi dòng điện, cầu chì và quạt. Hệ thống giám sát pin chính (BMS Master) được đặt dưới băng ghế sau. Bộ quản lý cell pin (CMU) được kết nối với BMS Master bằng mạng CAN. Hình 19 cho thấy bộ pin của Mitsubishi i-MiEV.

5. Khối pin của xe Volkswagen e-Up.

Hình 7. Bộ pin của VW e-Up.

Bộ pin của VW e-Up chứa 17 mô-đun mắc nối tiếp, mỗi mô-đun có 6 cặp 2 cell pin lăng trụ. Có tổng cộng 204 cell trong khối pin. Có BMS phụ trong hộp màu trắng nằm ở phía bên trái của khối pin. Cầu chì, công tắc tơ và đo dòng điện được đặt bên dưới nắp đen ở giữa. BMS chính ở  trong một hộp màu trắng. khác. Khối pin này không có hệ thống làm mát.

6. Smart Fortwo Electric Drive

Có 90 cell pin lithium ion dạng túi trong bộ pin của Smart ED thế hệ thứ ba. Các pin được mắc nối tiếp. Có ba PCB trong bộ pin và mỗi trong số chúng có sáu IC giám sát. BMS chính được đặt bên cạnh đầu nối tín hiệu giao tiếp. Cầu chì và công tắc tơ có thể được tìm thấy bên cạnh đầu nối nguồn. Toàn bộ BMS của Smart ED được đặt trong hộp đựng pin. Không gian của bộ pin được sử dụng hiệu quả và bộ pin không sử dụng nhiều dây cáp nối.

Hình 8. Bộ pin của Smart ED.

Sự khác biệt chính giữa BMS của ba bộ pin sau này là sự tích hợp. Pin của Smart ED cho thấy quy mô tích hợp lớn, trong khi khối pin của VW e-Up và Mitsubishi i-MiEV sự tích hợp ở mức trung bình. Đối với Smart ED, IC giám sát và PCB được gắn trên các mô-đun pin theo phương pháp tiết kiệm không gian. BMS chính cũng được đặt bên trong gói. Đối với i- MiEV, BMS chính không được đặt trong gói, điều này dẫn đến yêu cầu cần nhiều cáp nối hơn.