Hình ảnh tham khảo từ hướng dẫn sử dụng Amesim

Dự Đoán Tuổi Thọ Pin và Tối Ưu Hóa Chiến Lược Sạc với Simcenter Amesim 

Xe điện (EV) đang biến đổi ngành công nghiệp ô tô với những đặc tính bền vững và thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn nhất trong phát triển EV là việc lão hóa của pin, có thể gây ra vấn đề tốn kém và mất thời gian để giải quyết. Để đối phó với thách thức này, mô phỏng hệ thống, đặc biệt là sử dụng các công cụ như Simcenter Amesim, đóng vai trò quan trọng bằng cách cung cấp cái nhìn dự đoán về hành vi của pin trong suốt vòng đời của nó. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cách Simcenter Amesim hỗ trợ trong việc hiểu biết về quá trình lão hóa pin và tối ưu hóa chiến lược sạc cho EV.

Nhu Cầu Giải Quyết Vấn Đề Lão Hóa Pin 

Lão hóa pin là một mối quan tâm quan trọng trong thế giới của xe điện. Khi pin suy giảm theo thời gian, dung lượng của chúng giảm, dẫn đến việc giảm phạm vi lái xe và hiệu suất tổng thể. Việc đánh giá hậu quả của việc lão hóa pin thường liên quan đến việc thử nghiệm rộng rãi và tốn kém. Tuy nhiên, mô phỏng hệ thống cung cấp một phương pháp thay thế hiệu quả bằng cách cung cấp dữ liệu dự đoán cho các nhà thiết kế xe hơi, mô tả cách hệ thống pin hoạt động trong suốt vòng đời của nó.

Simcenter Amesim: Công Cụ Dự Đoán Tuổi Thọ Pin 

Simcenter Amesim là một công cụ mô phỏng mạnh mẽ có thể mô hình hóa và dự đoán tuổi thọ pin, giúp các nhà thiết kế đưa ra quyết định thông minh. Trong ví dụ hiện tại, hai mô hình con pin đã được phát triển với một mô hình lão hóa thực nghiệm có khả năng dự đoán cả lão hóa theo lịch trình và lão hóa theo chu kỳ. Những mô hình con này sau đó được sử dụng để so sánh các chiến lược sạc khác nhau cho hai loại hóa chất pin khác nhau: Li-ion LFP-C Công Suất Cao và Li-ion NCA-C Công Suất Cao.

Cấu Hình Mô Phỏng 📋🔬

Cấu hình mô phỏng áp dụng cùng một kịch bản cho cả hai loại pin trong suốt một năm. Các pin này được cấu hình tương tự về dung lượng tế bào danh nghĩa, thiết kế, và hành vi nhiệt. Kịch bản bao gồm việc kích thích các pin thông qua hai nguồn khác nhau: một nguồn năng lượng đại diện cho yêu cầu năng lượng của xe trong quá trình hoạt động và một nguồn dòng điện đại diện cho tương tác giữa xe và lưới điện (từ lưới sang xe G2V khi sạc hoặc từ xe sang lưới V2G khi cung cấp năng lượng cho lưới).

Hồ Sơ Nhiệm Vụ 

Hồ sơ nhiệm vụ xác định cả nhiệt độ môi trường và yêu cầu năng lượng của xe trong suốt cả năm. Điều kiện nhiệt độ bên ngoài kết hợp biến động nhiệt độ hàng ngày do chu kỳ ngày/đêm và biến động nhiệt độ hàng năm do thay đổi theo mùa. Yêu cầu năng lượng xe được rút ra từ một máy mô phỏng xe điện theo một chu kỳ NEDC chuẩn hóa.

Chiến Lược Sạc 

Mô phỏng đã khám phá năm chiến lược sạc khác biệt:

  • Trường Hợp Tham Chiếu: Hồ sơ hàng ngày điển hình với việc sạc vào buổi tối khi tài xế trở về nhà.
  • Trường Hợp Sạc Đúng Giờ: Hồ sơ hàng ngày với việc sạc bắt đầu trước khi tài xế đi làm vào buổi sáng lúc 6 giờ.
  • Trường Hợp Sạc Khi Bạn Có Thể: Hồ sơ hàng ngày với việc sạc mỗi khi tài xế có thời gian: 9 giờ sáng tại nơi làm việc, 2 giờ chiều sau bữa trưa và 7 giờ tối khi trở về nhà.
  • Trường Hợp V2G Mạnh: Hồ sơ hàng ngày với việc xả V2G mỗi khi tài xế có thời gian (9 giờ sáng, 2 giờ chiều và 7 giờ tối) theo sau là việc sạc trước khi sử dụng (6 giờ sáng, 11 giờ trưa và 5 giờ chiều).
  • Trường Hợp V2G Nhẹ: Hồ sơ hàng ngày với việc sạc bắt đầu trước khi tài xế đi làm và việc xả V2G hoàn toàn khi trở về nhà lúc 7 giờ tối.

Kết Quả và Phân Tích 

Các mô phỏng trong một năm cho cả hai loại pin đã tiết lộ những hiểu biết thú vị:

Đối với Pin LFP-C:

So sánh độ lão hóa của pin LFP-C tùy theo chiến lược
So sánh độ lão hóa của pin LFP-C tùy theo chiến lược
  • So sánh sự lão hóa pin LFP-C tùy thuộc vào chiến lược.
  • Mức độ mất dung lượng do lão hóa dao động từ 3.6% (Trường Hợp Sạc Đúng Giờ) đến 7.5% (Trường Hợp Sạc Khi Bạn Có Thể).
  • Nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình lão hóa, với nhiệt độ trung bình cao hơn dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng.
  • Trường Hợp Sạc Đúng Giờ chứng tỏ là chiến lược tốt nhất cho pin LFP-C, giảm thiểu mất dung lượng.

Đối với Pin NCA-C:

So sánh độ lão hóa của pin NCA-C tùy theo chiến lược
So sánh độ lão hóa của pin NCA-C tùy theo chiến lược
  • So sánh sự lão hóa pin NCA-C tùy thuộc vào chiến lược.
  • Trường Hợp Sạc Đúng Giờ cũng hoạt động tốt, với mức mất dung lượng là 2.37%.
  • Trường Hợp Sạc Khi Bạn Có Thể và các kịch bản V2G có mức mất dung lượng cao hơn một chút.
  • Thú vị là, các kịch bản V2G, mặc dù có lợi cho pin LFP-C, nhưng không hiệu quả như vậy đối với pin NCA-C.

Kết Luận 

Kết luận, Simcenter Amesim là một công cụ quý giá để dự đoán sự lão hóa của pin và tối ưu hóa chiến lược sạc cho xe điện. Kết quả từ mô phỏng cho thấy tầm quan trọng của việc điều chỉnh chiến lược sạc phù hợp với hóa học cụ thể của pin. Bằng cách tận dụng dữ liệu mô phỏng, các nhà sản xuất và nhà thiết kế có thể đưa ra quyết định thông minh để kéo dài vòng đời của pin xe điện, góp phần vào tương lai bền vững và hiệu quả hơn cho di chuyển bằng xe điện. Khi ngành công nghiệp EV tiếp tục phát triển, vai trò của các công cụ mô phỏng như Simcenter Amesim trở nên ngày càng quan trọng trong việc hình thành tương lai của giao thông điện.

Disclaimer: I am the author at PLM ECOSYSTEM, focusing on developing digital-thread platforms with capabilities across CAD, CAM, CAE, PLM, ERP, and IT systems to manage the product data lifecycle and connect various industry networks. My opinions may be biased. Articles and thoughts on PLMES represent solely the author's views and not necessarily those of the company. Reviews and mentions do not imply endorsement or recommendations for purchase.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *