Xây dựng mô hình so sánh pin dùng cho phương tiện vận tải điện sử dụng phương pháp ra quyết định đa tiêu chí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết này xây dựng một mô hình so sánh lựa chọn pin Li-ion dùng trên phương tiện vận tải điện phục vụ việc khai thác sử dụng. Các chỉ tiêu kỹ thuật như điện áp, mật độ năng lượng, nhiệt độ, tuổi thọ, cũng như các chỉ tiêu an toàn, kinh tế được phân tích.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng mô hình so sánh pin dùng cho phương tiện vận tải điện sử dụng phương pháp ra quyết định đa tiêu chí

BÀI BÁO KHOA HỌC XÂY DỰNG MÔ HÌNH SO SÁNH PIN DÙNG CHO PHƯƠNG TIỆN VẬN TẢI ĐIỆN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP RA QUYẾT ĐỊNH ĐA TIÊU CHÍ Vũ Quang Huy1, Vũ Đức Lập1, Nguyễn Ngọc Linh1 Tóm tắt: Bài báo này xây dựng một mô hình so sánh lựa chọn pin Li-ion dùng trên phương tiện vận tải điện phục vụ việc khai thác sử dụng. Các chỉ tiêu kỹ thuật như điện áp, mật độ năng lượng, nhiệt độ, tuổi thọ, cũng như các chỉ tiêu an toàn, kinh tế được phân tích. Các hệ số so sánh cho các công nghệ pin khác nhau tương ứng với mỗi tiêu chí được xây dựng dưới dạng chuẩn hoá và không thứ nguyên. Tiếp theo, mô hình so sánh tổng hợp bao gồm các tiêu chí nêu trên được xây dựng dưới dạng tổng trọng số của phương pháp ra quyết định đa tiêu chí. Trọng số được đề xuất xác định từ sự đóng góp của mỗi hệ số so sánh đối với tổng của chúng. Mô hình tổng hợp được áp dụng cho việc so sánh lựa chọn pin cho xe đạp điện. Từ khóa: Pin Lithium-ion, xe điện, tổng trọng số, phương pháp ra quyết định đa tiêu chí. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * trên các thuộc tính có lợi và không có lợi của mỗi Sử dụng phương tiện chạy bằng điện (Battery tiêu chí. Các loại pin sẽ được xếp hạng dựa trên Electric Vehicles - BEV) là xu thế tất yếu trong chỉ tiêu tổng quát có giá trị lớn nhất. (Koniak, A. phát triển giao thông (Chen et al. 2019). Hiện nay, Czerepicki, 2017) thực hiện so sánh giữa bốn loại pin lithium sử dụng cho BEV phổ biến nhất là pin Li-ion, trong đó mặc dù phân tích kỹ lưỡng về LiFePO4 (LFP), Li4Ti5O12 (LTO), LiNiMnCoO2 các đặc điểm kỹ thuật của từng tiêu chí so sánh, (NCM), và LiNiCoAIO2 (NCA) (Liu et al., 2022). tuy nhiên nghiên cứu này chỉ giới thiệu một bảng Như đã biết, BEV không chỉ giới hạn ở ô tô, mà trọng số cho các tiêu chí dựa trên các giá trị dữ còn bao gồm nhiều loại phương tiện khác như xe liệu cụ thể của chúng. (Loganathan et al., 2019), nâng hàng hay xe đạp điện. Do đó, việc phát triển sử dụng việc xếp hạng sơ bộ cho các tiêu chí và công cụ hay phương pháp lựa chọn pin là nhu cầu gắn giá trị số tương ứng trong khoảng từ 1 đến 10 cần thiết cho sản xuất cũng như khai thác sử dụng. và được chuẩn hoá để xác định các thuộc tính có Các thông số kỹ thuật cơ bản của pin thường được lợi và không có lợi của mỗi tiêu chí. Các loại pin xem xét để lựa chọn là điện áp, năng lượng sẽ được xếp hạng dựa trên tích có trọng số của các riêng/mật độ năng lượng, công suất riêng/mật độ tiêu chí so sánh. công suất, nhiệt độ pin, tuổi thọ pin. Bên cạnh đó, Có thể thấy là các mô hình so sánh dựa trên tính an toàn và tính kinh tế cũng là các tiêu chí phương pháp ra quyết định đa tiêu chí nêu trên sử quan trọng cần xem xét. (Shimin et al., 2016) đề dụng cách phân loại sơ bộ để chuẩn hoá các tiêu xuất sử dụng phương pháp Promethee trong phân chí so sánh có thứ nguyên khác nhau nhằm thu tích quyết định đa tiêu chí (Brans and B. được các đại lượng không thứ nguyên. Tuy nhiên, Mareschal, 2005), trong đó ma trận so sánh giữa đặc điểm kỹ thuật của các tiêu chí so sánh không các tiêu chí được gán các giá trị không thứ nguyên được sử dụng trực tiếp, mà gián tiếp thông qua là 0 và 1 tương ứng với tầm ảnh hưởng ít hay việc gán các mã hay số chỉ thị thuộc tính. Nói một nhiều của tiêu chí đó, sau đó các giá trị này được cách khác, quá trình chuẩn hoá được tiến hành dựa khuếch đại bởi các trọng số được xác định dựa trên phân tích định tính. Vì những lí do nêu trên, trong bài báo này sẽ 1 xây dựng mô hình so sánh pin dùng cho phương Bộ môn Kỹ thuật ô tô - Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy lợi tiện vận tải điện sử dụng tổng trọng số của phương 72 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023)
pháp ra quyết định đa tiêu chí, trong đó quá trình 2.1. Các chỉ tiêu dùng để so sánh pin Li-ion chuẩn hoá gắn trực tiếp với đặc điểm kỹ thuật của Thông số kỹ thuật của một số loại pin Li-ion các tiêu chí so sánh bằng phân tích định lượng. thường dùng trong phương tiện vận tải điện được 2. MÔ HÌNH SO SÁNH TỔNG HỢP CÁC liệt kê trong Bảng 1 (Buchmann, 2017), (Koniak CHỈ TIÊU KỸ THUẬT, AN TOÀN VÀ KINH and Czerepicki, 2016), (Hayes, 2018)). TẾ GIỮA CÁC CÔNG NGHỆ PIN LITHIUM Bảng 1. Một số thông số kỹ thuật của pin Li-ion Thông số LTO LFP NCM NCA Mật độ năng lượng (Wh/kg) 70 - 80 90 -120 150 - 220 200 - 260 Số chu kỳ sạc/xả với DOD 100% 3000 - 7000 1000 - 2000 1000 - 2000 500 Phạm vi nhiệt độ (khi xả, °C) (-30) - 55 (-30) - 55 (-20) - 55 (-20) - 60 Phạm vi nhiệt độ (khi sạc, °C) (-20) - 55 (-20) - 55 0 - 55 0 - 45 QN Các chỉ tiêu cơ bản ảnh hưởng tới sự lựa chọn, 1 khai thác, sử dụng giữa các loại pin Li-ion có thể kể V0   VdQ  V f (1) QN 0 đến là: các chỉ tiêu kỹ thuật gồm điện áp, mật độ năng lượng, nhiệt độ, tuổi thọ; chỉ tiêu an toàn; chỉ tiêu Giá trị của V0 của mỗi loại pin có thể được cho kinh tế. Trong phần tiếp theo, sẽ phân tích đặc điểm bởi nhà sản xuất hoặc tính toán từ đường cong xả của các thông số này và đưa ra các hệ số so sánh. thực nghiệm theo (1). Ta thấy V0 / V f  1 , khi tỉ số 2.2. Điện áp này càng gần 1 thì độ dốc các đường cong xả sẽ Ký hiệu V ,V0 ,V f lần lượt là điện áp làm việc, giảm, nói cách khác là điện áp duy trì ổn định điện áp hiệu dụng và điện áp thả nổi của pin. Khi sử trong khoảng thay đổi lớn của dung lượng. dụng, điện áp V của pin giảm từ điện áp V f xuống Như vậy, để so sánh các loại pin theo tiêu điện áp làm việc thấp nhất. Hình 1 (Hayes, 2018) thể chí điện áp, có thể dựa trên tỉ số Vi 0 / Vif của pin hiện quan hệ giữa điện áp V và dung lượng hiệu thứ i. Ta có hệ số so sánh điện áp không thứ dụng QN, còn được gọi là đường cong xả điện,với nguyên như sau bốn mức xả là: C/3 (11,1 A), 1C (33,3 A), 1,8C V /V (60A), và 2,7C (90A), trong đó 1C tương ứng cường kiV  i 0 if (2) độ xả 100% dung lượng pin trong một giờ ở 20oC. Vi0 / Vif i Diện tích giới hạn bởi đường cong xả chính là năng Ta thấy 0  kiV  1,  kiV  1 . Khi kiV càng lượng của ngăn pin. Theo đó, giá trị trung bình của i đường cong xả là điện áp hiệu dụng V0 . Quan hệ gần 1 thì loại pin đó có tỉ số điện áp Vi 0 / Vif cao giữa V ,V0 ,V f có thể biểu diễn như sau: hơn những loại pin còn lại. 2.3. Mật độ năng lượng Mật độ năng lượng của pin là tỷ lệ năng lượng có thể được lưu trữ trong 1 kg khối lượng hoặc 1 lít thể tích, thường được cung cấp bởi nhà sản xuất pin. Ký hiệu Eim , Eiv là mật độ năng lượng trên khối lượng và thể tích của loại pin thứ i. Để so sánh giữa các loại pin, có thể dựa trên tỉ số giữa mật độ năng lượng của pin thứ i với tổng mật độ năng lượng của các pin được so sánh. Theo đó, hệ Hình 1. Đường cong xả của một ngăn pin số so sánh mật độ năng lượng không thứ nguyên Li-ion 33,3 Ah (Hayes, 2018) có dạng: KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023) 73
kiEm  Eim /  Eim , kiEv  Eiv /  Eiv (3) i i Ta thấy 0  kiEm , kiEv  1,  kiEm   kiEv  1 . i i Rõ ràng, tỉ số mật độ năng lượng trên khối lượng kiEm hay tỉ số mật độ năng lượng trên thể tích kiEv càng gần 1 thì mật độ năng lượng của pin thứ i càng cao. Chú ý là kiEm  kiEv , nên có thể chọn một trong hai tỉ số này để so sánh giữa các loại pin khác nhau, tuỳ thuộc vào sự quan tâm về khối lượng hay thể tích. 2.4. Nhiệt độ Dựa trên số liệu thực nghiệm trong (Bảng 1, 2, Hình 2. Quan hệ giữa QiN và T 3, Lv et al., 2022), sử dụng phân tích hồi quy, ta có thể có thể xấp xỉ quan hệ giữa dung lượng hiệu Tmax 1 dụng QN tính theo tỉ lệ % đối với nhiệt độ T của ba QiN  Q iN dT (5) loại pin LFP, NCM, NCA bằng đa thức bậc ba Tmax  Tmin Tmin như sau: trong đó QiN xác định theo công thức (4). Như QiN  ai 3T 3  ai 2T 2  ai1T  ai 0 (4) vậy, để so sánh các loại pin về tiêu chí nhiệt độ có trong đó giá trị tương ứng của a0 , a1 , a2 , a3 thể dựa trên QiN . Theo đó, hệ số so sánh chuẩn được trình bày trong Bảng 2, với hệ số tương quan hoá không thứ nguyên có dạng bình phương ri 2 luôn lớn hơn 0,93. kiT  QiN /  QiN (6) i Bảng 2. Các hệ số của đa thức hồi quy Ta thấy 0  kiT  1,  kiT  1 . Trong phạm vi i nhiệt độ được xem xét, giá trị của kiT càng gần 1 LFP NCM NCA thì dung lượng hiệu dụng trung bình của pin thứ i ai0 0.9523 0.8845 0.8449 càng cao và ngược lại. Chú ý là (5), (6) chưa kể ai1 0.007076 0.008719 0.01056 tới hệ thống điều hòa nhiệt độ để bảo vệ pin khỏi ai2 -0.000117 -8.469e-05 -0.000182 bị quá nóng hay quá lạnh. Vấn đề này sẽ được ai3 2.554e-07 1.298e-07 6.829e-07 xem xét trong nghiên cứu khác. ri2 0.9765 0.9352 0.9708 2.5. Tuổi thọ pin Tuổi thọ pin có thể được đánh giá qua số chu Hình 2 biểu diễn các đường cong hồi quy thu kỳ sạc/xả từ thời gian sử dụng đến cuối vòng đời được. Khi nhiệt độ trên 0oC, dung lượng hiệu của pin. Bảng 1 thể hiện số chu kỳ làm việc Ni100% dụng của pin Li-ion về cơ bản có thể được duy trì ứng với độ sâu xả DOD (Depth of Discharge) trên 93,4%, đạt giá trị cao nhất tương ứng với 100%, tính tới khi dung lượng sạc của pin giảm phạm vi nhiệt độ trung bình 20-50oC. Ký hiệu xuống chỉ còn 80% so với dung lượng danh định. Tmax và Tmin là nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp DOD được xác định theo tỉ số năng lượng DODi  Eid / EiBOL (7) nhất của pin khi phương tiện vận tải làm việc trong một môi trường cụ thể, sao cho giá trị của trong đó Eid là năng lượng sử dụng trung bình chúng không được vượt quá phạm vi nhiệt độ cho hàng ngày của pin (năng lượng để vận hành xe), phép trong Bảng 1. Dung lượng hiệu dụng trung EiBOL là năng lượng danh định của pin (năng bình trong phạm vi nhiệt độ Tmax và Tmin được xác lượng được thiết kế). Các mức DOD khác có quan định là: hệ với Ni100% như sau (Hayes, 2018) 74 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023)
Li  100%  đó, hệ số so sánh chuẩn hoá không thứ nguyên Ni    N i100% (8) như sau:  DODi  trong đó Ni là số chu kỳ ứng với một DOD nhất Bảng 3. Phân loại mức rủi ro định (
Mô hình so sánh tổng hợp được trình bày dưới kiV kE k dạng tổng trọng số như sau Ki  kiV  im kiEm  it max kiT  kij  kij  kij Ki   pij kij (14) j j j (18) j k k k  iL kiL  iS kiS  iDE kiDE trong đó K i là chỉ tiêu tổng hợp, kij là các chỉ  kij j  kij j  kij j tiêu kỹ thuật, an toàn hay kinh tế riêng rẽ, pij là Như vậy, mô hình so sánh (18) có các trọng số. Các chỉ số phụ “i”, “j” là ký hiệu cho đặc điểm: loại pin thứ i và chỉ tiêu thứ j. Mô hình (14) có các - Các tiêu chí so sánh được đưa về các hệ số đặc điểm: chuẩn hóa, không thứ nguyên dựa trên các giá trị (i) kij  0 và là đại lượng không thứ nguyên; giới hạn của chúng. Do đó, thể hiện được ý nghĩa (ii) pij  0 và là đại lượng không thứ nguyên. kỹ thuật của mỗi tiêu chí (định lượng), thay vì gán một mã hay số đại diện không thứ nguyên để phân Sử dụng các chỉ tiêu riêng rẽ của pin đã thảo loại (định tính). luận ở trên, cụ thể là các hệ số so sánh điện áp - Theo đó, trọng số được đề xuất được xác định (2), mật độ năng lượng (3), nhiệt độ (6), tuổi thọ từ sự đóng góp của mỗi hệ số riêng rẽ đối với tổng (9), an toàn (11), tính kinh tế (13), cho mô hình của chúng, cũng sẽ phản ánh được tầm ảnh hưởng (14) ta có của mỗi hệ số chuẩn hóa, không thứ nguyên về ý Ki  pi1kiV  pi 2 kiEm  pi 3kiT nghĩa kỹ thuật trong tổng trọng số. (15)  pi 4kiL  pi 5kiS  pi 6kiDE 3. VÍ DỤ ÁP DỤNG Có thể thấy là 6 hệ số kiV , kiEm , kiT , kiL , kiS , kiDE Xem xét bài toán lựa chọn bộ pin Li-ion cho đều thoả mãn đặc điểm (i), và hiệu năng của pin một chiếc xe đạp điện sử dụng ở khu vực Hà Nội, cao khi giá trị của chúng đều tiến tới 1 và ngược với các thông số đầu vào như Bảng 4. lại. Do đó, khi so sánh, loại pin nào có K i lớn hơn Bảng 4. Thông số đầu vào sẽ có hiệu năng tổng thể tốt hơn. Trong (15), chỉ Điện áp động cơ V0 V 48 tiêu mật độ năng lượng kiEm theo khối lượng có thể Công suất động cơ P kW 0,5 thay thế bằng chỉ tiêu theo thể tích kiEv . Khi xem Vận tốc xe vx km/h 20 xét chi tiết hơn về ảnh hưởng của tải trọng, đặc Quãng đường/ngày Sd km 40 tính kéo-bám,… đối với pin của phương tiện vận Thời gian hoạt động td h 2 tải thông qua các đường cong xả như Hình 1, thì Ed kWh 1,0 giá trị kiV tương ứng với đường cong xả khác với DOD 0,85 1C sẽ được sử dụng để so sánh. EBOL kWh 1,18 Giả sử xem xét các chỉ tiêu kij trong (15) có QN* Ah 24,5 tầm quan trọng như nhau, thì ảnh hưởng của mỗi tiêu chí này đối với K i sẽ được thể hiện qua độ Năng lượng sử dụng trung bình hàng ngày của pin được xác định là lớn về giá trị của kij . Theo đó, trọng số pij tương Ed  Ptd  PSd / vx (19) ứng có thể được xác định theo công thức Giả sử DOD cho pin là 0,85, theo (7) xác định pij  kij /  kij (16) j được năng lượng danh định của pin EBOL . Dung trong đó lượng danh định cần thiết của pin tương ứng là QN *  EBOL / V0 (20) k ij  kiV  kiEm  kiT  kiL  kiS  kiDE (17) j Các giá trị tính toán nêu trên được liệt kê trong Áp dụng (16) cho (15), thu được biểu thức hiển Bảng. Như vậy, cần chọn một trong bốn loại pin của mô hình so sánh Li-ion LTO, LFP, NCM, NCA có điện áp 48V, 76 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023)
dung lượng danh định tiêu chuẩn là 30 Ah (> 24,5 Bảng 7. Hệ số so sánh nhiệt độ Ah). Để so sánh, thông số kỹ thuật và giá sản LTO LFP NCM NCA phẩm được tham khảo từ các nhà sản xuất Tesson, QiN 1.000 1.040 1.044 0.981 Shenzhen Foxelion, Shenzhen Cozemate, kiT 0.246 0.256 0.257 0.241 Shenzhen GTK của Trung Quốc. Trước hết, ta cần tính toán các hệ số so sánh kij. Bảng 8. Hệ số so sánh tuổi thọ Bảng 5. Hệ số so sánh điện áp LTO LFP NCM NCA Ni100% 7000 2000 1800 500 LTO LFP NCM NCA Ni85% 8235 2353 2118 588 Vi0 48 48 48 48 kiL85% 0,619 0,177 0,159 0,044 Vif 56,0 58,4 54,6 54,6 Tuổi thọ 22,9 6,5 5,9 1,6 Vi0/Vif 0,842 0,877 0,857 0,857 (năm) kV 0,245 0,255 0,250 0,250 Giá trị hệ số so sánh tuổi thọ kiL tính theo (9) Bảng 6. Hệ số so sánh mật độ năng lượng với DOD 85%, L=1 được trình bày trong Bảng 8 LTO LFP NCM NCA Giả sử số ngày vận hành trong một năm là 360 Eim 90 130 150 240 ngày, thì tuổi thọ của LTO gấp 14 lần của NCA, kiEm 0,148 0,213 0,246 0,393 và gần 4 lần của LFP và NCM. Tuy nhiên, giá Eiv 200 247 300 670 thành của LTO lại cao nhất còn của NCA lại thấp kiEv 0,141 0,174 0,212 0,473 nhất. Thực tế phổ biến là thời gian khấu hao của xe đạp điện thông thường là 5 năm. Vì vậy, trong thời gian này các loại pin LTO, LFP, NCM không Bảng 5 cho thấy LFP có kiV lớn nhất tính toán cần thay, còn đối với NCA thì cần sử dụng tới 3 từ (2), sau đó đến NCM và NCA, cuối cùng là bộ pin. So sánh giữa giá thành của bốn loại pin LTO. Mật độ năng lượng của bốn loại pin Li-ion (Koniak and Czerepicki, 2017), cho thấy so với (Koniak and Czerepicki, 2016) và hệ số kiEm , kiEv LTO thì giá thành của NCA chỉ bằng 33%, của tính theo (3) được trình bày Bảng 6, trong đó LTO NCM chỉ bằng 50%, và của LFP bằng 58%. Áp có mật độ thấp nhất, LFP và NCM có mật độ dụng (12), (13), thu được hệ số so sánh kinh tế tương tự nhau, trong khi NCA có mật độ lớn nhất kiDE cho trong Bảng 9. Ta thấy NCM có giá trị cả về mật độ năng lượng trên khối lượng cũng như khấu hao nhỏ nhất, tiếp đến là LFP, LTO và NCA trên thể tích. có giá trị khấu hao lớn như nhau vì cần tới 3 bộ Do xe đạp điện không lắp hệ thống điều hòa pin NCA có giá thành bằng 1/3 của LTO. nhiệt độ cho pin, nên nhiệt độ tính toán của pin Bảng 9. Hệ số so sánh kinh tế - khấu hao 5 năm cần xem xét tới biên độ nhiệt độ tuyệt đối của môi LTO LFP NCM NCA trường tại khu vực Hà Nội, trong đó nhiệt độ thấp Chi phí pin 100 58,0 50,0 100 nhất tuyệt đối là 2,7 oC (thường xảy ra vào tháng DE 20,0 11,6 10,0 20,0 1), nhiệt độ cao nhất tuyệt đối là 42,8 oC (thường kiDE 0,175 0,301 0,349 0,175 xảy ra vào tháng 7). Theo đó, các giá trị nhiệt độ Bảng 10. Hệ số so sánh an toàn tính toán là o o o o LTO LFP NCM NCA Tmax  55 C  42,8 C,Tmin  0 C  2, 7 C dều kim 1 1 2 2 nằm trong phạm vi nhiệt độ cho phép (xem Bảng 1). Áp dụng các công thức (5), (6) để xác định kiT kiS 0.286 0.286 0.214 0.214 như Bảng 7, trong đó dung lượng hiệu dụng trung Dựa trên đánh giá về an toàn của (Buchmann, bình của LTO được giả thiết là 1. 2017), hệ số mức rủi ro kim của LTO và LFP được KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023) 77
lấy là 1, của NCM và NCA là 2, hệ số so sánh an LTO LFP NCM NCA toàn kiS tính toán theo (10), (11) được cho trong pi2 0,086 0,143 0,167 0,299 Bảng 10. pi3 0,143 0,172 0,174 0,183 Hình 3 thể hiện giản đồ các hệ số so sánh pi4 0,360 0,119 0,108 0,034 kiV , kiEm , kiT , kiL , kiS , kiDE đã xác định nêu trên. pi5 0,166 0,192 0,145 0,163 Trên mỗi trục ứng với một hệ số so sánh, tổng giá pi6 0,102 0,202 0,237 0,133 trị hệ số tương ứng với các loại pin bằng 1, nên Ki 0,371 0,255 0,259 0,268 đường bao của giản đồ là vòng tròn đơn vị. Có thể thấy ưu thế của từng loại pin thông qua các đỉnh Có thể thấy trong khai thác sử dụng các nằm cao hơn. Nhìn chung, mỗi loại pin chỉ có một phương tiện vận tải đơn giản như xe đạp điện, đỉnh trội hơn so với các loại khác, nhất là LTO và LTO và NCA có thể là hai lựa chọn ưu tiên nhờ NCA. Trong khi đó, LFP và NCM khá tương ưu thế về tuổi thọ và mật độ năng lượng, khi xem đương với nhau. xét tầm quan trọng của các chỉ tiêu so sánh là như Tiếp theo, áp dụng (16), (17) để xác định các nhau. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh là sự ưu tiên này trọng số pij , và áp dụng (18) để xác định hệ số so chưa chắc đã phù hợp đối với sản xuất kinh sánh tổng hợp K i . Kết quả được thể hiện trong doanh, vốn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nữa. Chẳng hạn như khả năng tái sử dụng hay tái chế Bảng 11. Đối với LTO, tuổi thọ có ảnh hưởng LTO khi xe đã hết khấu hao, hoặc tỉ trọng trong thống trị còn mật độ năng lượng có ảnh hưởng cơ cấu giá thành xe của pin. thấp nhất. Đối với LFP và NCM, tính kinh tế đều 4. KẾT LUẬN có ảnh hưởng lớn nhất, còn tuổi thọ có ảnh hưởng Bài báo này tập trung vào việc xây dựng mô hình ít nhất. Đối với NCA, mật độ năng lượng có ảnh so sánh để lựa chọn pin Li-ion cho phương tiện vận hưởng lớn nhất còn tuổi thọ có ảnh hưởng thấp tải điện. Các công việc và kết quả cụ thể là: nhất. Hệ số so sánh tổng hợp cho thấy - Các tiêu chí so sánh của pin về chỉ tiêu kỹ K LTO  K NCA  K NCM  K LFP . thuật như điện áp, mật độ năng lượng, nhiệt độ, tuổi thọ, cũng như về chỉ tiêu an toàn, về chỉ tiêu kiEm kinh tế, được thể hiện bằng quan hệ toán học dưới dạng giải tích. Dựa trên đặc điểm vật lí, kỹ thuật của các tiêu chí này, các hệ số so sánh tương ứng kiT kiV được chuẩn hoá và có dạng không thứ nguyên. - Mô hình so sánh tổng hợp được xây dựng, trong đó chỉ tiêu tổng hợp là tổng trọng số của các hệ số so sánh chuẩn hoá. Phương án có tổng lớn kiL 0,4 kiDE 0,5 hơn sẽ có ưu thế hơn và ngược lại. Trọng số được 0,6 0,7 xác định là độ lớn của mỗi hệ số chuẩn hoá đối LTO 0,8 NCM LFP 0,9 NCA với tổng của chúng. kiS 1,0 - Mô hình đã được áp dụng cho việc so sánh lựa chọn pin của xe đạp điện. Kết quả có thể thể Hình 3. Giản đồ hệ số so sánh hiện dưới dạng bảng số liệu hay giản đồ. pij Ki Cách tiếp cận trong bài báo cho thấy các đặc Bảng 11. Giá trị và điểm vật lí, kỹ thuật của mỗi tiêu chí so sánh được LTO LFP NCM NCA sử dụng trực tiếp và thể hiện thông qua các hệ số  kij so sánh, đồng thời không quá phức tạp. Do đó, 1,719 1,488 1,475 1,318 j cách tiếp cận này có thể được phát triển cho các pi1 0,143 0,172 0,169 0,189 bài toán phức tạp hơn. 78 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023)
TÀI LIỆU THAM KHẢO W. Chen, J. Liang, Z. Yang, G. Li, “A Review of Lithium-Ion Battery for Electric Vehicle Applications and Beyond”, Energy Procedia, vol. 158, pp. 4363–4368, 2019. W. Liu, T. Placke, K.T. Chau, “Overview of batteries and battery management for electric vehicles”, Energy Reports, vol. 8, pp. 4058-4084, 2022. V. V. Shimin, V. A. Shah, M. M. Lokhande, “Electric vehicle batteries: A selection based on PROMETHEE method”, IEEE 7th Power India International Conference, 2016. J.-P. Brans, B. Mareschal, “Promethee methods in Multiple criteria decision analysis: state of the art surveys”, Springer, pp. 163–186, 2005. M. Koniak, A. Czerepicki, “Selection of the battery pack parameters for an electric vehicle based on performance requirements”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 211, 012005, 2017. M. K. Loganathan, C. Ming Tan, B. Mishra, T. A. M. Msagati, L. W. Snyman, “Review and selection of advanced battery technologies for post 2020 era electric vehicles”, IEEE Transportation Electrification Conference, 2019. I. Buchmann, Batteries in a Portable World: A Handbook on Rechargeable Batteries for Non- Engineers, Fourth Edition, Cadex Electronics Inc., 2017. J. G. Hayes, Energy Systems, Power Electronics and Drives for Hybrid, Electric and Fuel Cell Vehicles, IEEE, 2018. S. Lv, X. Wang, W. Lu, J. Zhang, H. Ni, “The Influence of Temperature on the Capacity of Lithium Ion Batteries with Different Anodes”, Energies, 15, 60, 2022. Y. Chen, Y. Kang, Y. Zhao, L. Wang, J. Liu, Y. Li, B. Li, “A review of lithium-ion battery safety concerns: the issues, strategies, and testing standards”, Journal of Energy Chemistry, vol 59, pp. 83- 99, 2021. Abstract: A COMPARATIVE BATTERY MODEL FOR ELECTRIC VEHICLES USING MULTI-CRITICAL DECISION METHODS This paper studies a comparative model of Li-ion batteries used in electric vehicles for operation and use. Technical parameters such as voltage, energy density, temperature, service life, as well as safety and economic criteria are analyzed. The comparison factors for different battery technologies corresponding to each criterion are constructed as normalized and dimensionless. Next, a synthetic comparison model including the above criteria is built as a weighted sum of the multi-criteria decision making method. The proposed weights are determined from the contribution of each comparison factor to their sum. Then the model is applied to the battery comparison for e-bike. Keywords: Lithium-ion battery, electric vehicle, weight sum, multi-criteria decision-making method. Ngày nhận bài: 06/5/2023 Ngày chấp nhận đăng: 26/6/2023 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 84 (6/2023) 79