1 Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí Động Lực Tiểu Luận Môn Hệ Thống Điện Điện Tử Ô Tô Đề tài Wireless Charging For EV Battery Sinh Viên Thực Hiện Tên MSSV Email SDT Nguyễn Văn.
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Khoa Cơ Khí Động Lực Tiểu Luận Mơn Hệ Thống Điện-Điện Tử Ơ Tơ Đề tài : Wireless Charging For EV Battery Sinh Viên Thực Hiện Tên MSSV Email Nguyễn Văn Hậu 20145498 20145498@student.hcmute.edu.vn Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Đỗ Văn Dũng Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 SDT 0362341974 Mục Lục 1.Lời nói đầu 2.Nguyên lý hoạt động 2.1 Hệ thống sạc không dây cố định : 2.2 Hệ thống sạc không dây di động : Phân loại: 3.1.Hệ thống sạc không dây điện dung 3.2 Hệ thống sạc khơng dây từ tính vĩnh cữu 3.3 Hệ thống sạc không dây cảm ứng 3.4 Hệ thống sạc không dây cảm ứng cộng hưởng Ưu điểm : Nhược điểm : Xu hướng phát triển: Kết luận : 10 1.Lời nói đầu -Hiện nay, giới chuyển hướng sang phương tiện di chuyển điện để giảm lượng khí thải nhiễm phương tiện chạy nhiên liệu hóa thạch khơng thể tái sinh cung cấp thay cho nhiên liệu đắt tiền cho giao thông Nhưng xe điện, phạm vi di chuyển trình sạc hai vấn đề ảnh hưởng đến việc áp dụng so với loại xe thông thường -Với đời cơng nghệ sạc dây, khơng cịn phải chờ đợi hàng đồng hồ trạm sạc, bạn sạc cho xe cách cần đỗ xe chỗ đỗ xe đỗ xe ga lái xe, bạn sạc xe điện Hiện tại, quen thuộc với việc truyền liệu, tín hiệu âm video khơng dây, lại truyền điện mà không cần dây sạc ? -Trong giới, nơi sạc ô tô điện điểm mấu chốt việc thúc đẩy trình chuyển đổi lượng, giải pháp khác kèm với trạm sạc điện Một giải pháp sạc khơng dây.Cũng nói sạc xe khơng dây phiên cấp cao sạc điện thoại không dây với vài điểm khác biệt, nhiều người sạc điện thoại thông minh tai nghe mà không cần dây cáp, đặt chúng đế sạc không dây vào cuối ngày, câu hỏi hiển nhiên từ người lái xe ô tơ điện tự đưa - liệu làm điều tương tự với EV? Ở cấp độ kỹ thuật, câu trả lời có Xe tơ điện sử dụng công nghệ pin lithium-ion tương tự thiết bị điện thoại thơng minh, trang bị phù hợp, pin chúng sạc mà khơng cần cắm cáp cồng kềnh Tiện dụng trời mưa đỗ xe đường, nơi lắp sạc bên đường không thuận tiện Vẫn ngày đầu sạc EV không dây, tiến thực nhiều mặt Các nhà sản xuất phương tiện BMW thử nghiệm công nghệ ngày có thử nghiệm hoạt động xe trang bị đặc biệt sạc không dây bãi đậu xe công cộng -Thậm chí cịn có xe bán ra, Genesis GV60, trang bị phần cứng sạc không dây, trước triển khai thí điểm vào năm 2022 2.Nguyên lý hoạt động -Công nghệ sạc ô tô không dây sử dụng dựa tượng cảm ứng điện từ cộng hưởng để truyền lượng từ đế sạc đặt sàn nhà để xe sang tiếp nhận khác gắn vào mặt tơ Đế sạc thường có kích thước mét vuông, đế nhận nhỏ gọn Tốc độ sạc thay đổi khoảng từ 3,3 đến 20 kW Quá trình sạc diễn người lái xe đỗ xe bệ sạc hai miếng đệm thẳng hàng Vì nguồn điện từ lưới dịng điện xoay chiều (AC) giao tiếp hai đệm dòng điện chiều (DC), máy phát, cố định chỗ, phải chuyển đổi dòng điện sang DC trước truyền tải Trong thu, dòng điện chiều giao tiếp trực tiếp với hệ thống quản lý pin DC chuyển đổi trở lại thành AC để sử dụng sở hạ tầng điện sử dụng giao diện plug-in -Sạc không dây cho ô tô điện sử dụng công nghệ sạc không dây điện thoại thông minh thông thường Điểm khác biệt lớn nằm chỗ khơng có tiếp xúc vật lý xe điện hệ thống sạc, giống đặt điện thoại xuống sạc không dây -Sạc không dây cho ô tô điện hoạt động cách đặt xe điện sạc, với khoảng cách sạc đáy xe thường có inch, xấp xỉ 15 – 16 cm Nguồn điện truyền không dây từ trạm sạc đến thu xe điện pin sạc chậm theo thời gian 2.1 Hệ thống sạc khơng dây cố định : -Như tên nó, xe sạc trạng thái đứng n Vì vậy, cần đỗ xe EV điểm đỗ xe nhà để xe kết hợp với WCS Bộ phát lắp bên mặt đất thu bố trí bên xe Để sạc xe, chỉnh phát thu để sạc Thời gian sạc phụ thuộc vào mức nguồn cung cấp AC, khoảng cách phát thu kích thước đệm chúng 2.2 Hệ thống sạc không dây di động : -Như tên đây, xe sạc di chuyển Công suất truyền chân không từ máy phát đứng yên đến cuộn dây thu phương tiện chuyển động Bằng cách sử dụng phạm vi di chuyển DWCS EV cải thiện với việc sạc pin liên tục lái xe đường đường Nó làm giảm nhu cầu lưu trữ lượng lớn, giảm trọng lượng xe Phân loại: -Dựa phương thức vận hành hệ thống sạc khơng dây tơ ta chia làm loại : +Hệ thống sạc không dây điện dung (Capacitive Wireless Charging System) +Hệ thống sạc khơng dây bánh từ tính vĩnh cữu(Permanent Magnetic Gear Wireless Charging System) +Hệ thống sạc không dây cảm ứng (Inductive Wireless Charging System) +Hệ thống sạc không dây cảm ứng cộng hưởng (Resonant Inductive Wireless Charging System) 3.1.Hệ thống sạc không dây điện dung -Truyền lượng không dây máy phát máy thu thực nhờ dòng chuyển dời gây biến thiên điện trường Thay nam châm cuộn dây làm máy phát máy thu, tụ điện ghép nối sử dụng để truyền tải điện không dây Đầu tiên, điện áp xoay chiều cung cấp cho mạch hiệu chỉnh hệ số công suất để nâng cao hiệu suất trì mức điện áp giảm tổn thất truyền tải điện Sau đó, cung cấp cho cầu để tạo điện áp xoay chiều tần số cao xoay chiều tần số cao áp dụng cho phát, gây phát triển điện trường dao động gây dòng dịch chuyển thu cảm ứng tĩnh điện -Điện áp AC phía máy thu chuyển đổi thành DC để ni pin qua BMS mạch chỉnh lưu mạch lọc Tần số, điện áp, kích thước tụ ghép khe hở khơng khí máy phát máy thu ảnh hưởng đến lượng điện truyền Tần số hoạt động từ 100 đến 600 KHz 3.2 Hệ thống sạc khơng dây từ tính vĩnh cữu - Ở máy phát máy thu gồm có cuộn dây phần ứng nam châm vĩnh cửu đồng bên cuộn dây Ở phía máy phát hoạt động tương tự hoạt động động Khi đặt dòng điện xoay chiều vào cuộn dây máy phát, tạo mơmen học nam châm máy phát khiến quay Do thay đổi tương tác từ máy phát, trường PM gây mô-men xoắn PM máy thu, dẫn đến việc quay đồng với nam châm máy phát Bây thay đổi từ trường vĩnh cửu máy thu gây việc tạo dòng điện xoay chiều cuộn dây, tức máy thu hoạt động máy phát điện đầu vào công suất học cho máy thu PM chuyển thành đầu điện cuộn dây máy thu Các khớp nối nam châm vĩnh cửu quay gọi bánh từ tính Nguồn AC tạo phía máy thu cấp cho pin sau chỉnh lưu lọc qua chuyển đổi nguồn 3.3 Hệ thống sạc không dây cảm ứng -Nguyên tắc hệ thống sạc không dây cảm ứng định luật cảm ứng Faraday Ở việc truyền tải điện không dây thực nhờ cảm ứng từ trường lẫn cuộn dây máy phát máy thu Khi nguồn điện xoay chiều đặt vào cuộn dây máy phát, tạo từ trường xoay chiều qua cuộn dây thu từ trường di chuyển electron cuộn dây thu gây công suất điện xoay chiều Đầu AC điều chỉnh lọc để sạc hệ thống lưu trữ lượng EV Điện lượng truyền phụ thuộc vào tần số, độ tự cảm lẫn khoảng cách cuộn dây máy phát máy thu Tần số hoạt động IWC từ 19 đến 50 KHz 3.4 Hệ thống sạc không dây cảm ứng cộng hưởng -Về cộng hưởng có hệ số Chất lượng cao truyền lượng với tốc độ cao nhiều, cách hoạt động mức cộng hưởng, với từ trường yếu hơn, truyền lượng cơng suất hệ thống sạc khơng dây cảm ứng Nguồn điện truyền khoảng cách xa mà không cần dây dẫn Việc truyền tối đa công suất qua không khí xảy cuộn dây máy phát máy thu điều chỉnh, tức tần số cộng hưởng hai cuộn dây phải phù hợp với Vì để có tần số cộng hưởng tốt, người ta bổ sung thêm mạng bù mắc nối tiếp kết hợp song song vào cuộn dây máy phát máy thu Mạng bù bổ sung với việc cải thiện tần số cộng hưởng làm giảm tổn thất bổ sung Tần số hoạt động hệ thống sạc không dây cảm ứng cộng hưởng từ 10 đến 150 KHz Ưu điểm : -Việc sử dụng xe điện bảo vệ môi trường -Loại bỏ kết nối dây điện, thay cắm dây để sạc gây việc tốn diện tích cần đỗ xe vào nơi sạc - Việc khơng có cáp sạc dẫn đến tình trạng bớt lộn xộn thành phố -Người lái xe khơng cần rời khỏi chỗ ngồi, ta cần lái xe qua bệ sạc Điều có nghĩa taxi xe buýt chờ hành khách hạng taxi tính phí lúc Nhược điểm : -Chi phí cao -Bộ sạc khơng dây có hiệu suất thấp tới 60%, kết nối sạc chuyển gần 100% lượng từ máy phát điện sang pin Do nhiên liệu hóa thạch chiếm lượng đáng kể việc tạo lượng, hiệu dẫn đến gia tăng lượng khí thải CO2 -Khoảng cách xe trạm sạc làm trầm trọng thêm vấn đề hiệu sử dụng sạc không dây Bất khoảng cách hai cuộn dây gần tốt, sạc khơng dây hoạt động hiệu Tuy nhiên, có khác biệt lớn bệ sạc sàn với bệ sạc bệ xe Mặc dù sử dụng sạc di động bãi đậu xe ga ra, chưa rõ có hoạt động đường cao tốc lớn hay khơng -Thay nâng lên, sạc phải lắp vào đường; khơng, hoạt động gờ giảm tốc -Bộ sạc không dây, máy biến áp nguyên thủy, phụ thuộc vào số vịng dây cuộn dây Do đó, tất nhà sản xuất phải tuân thủ kích thước cuộn dây, số vịng quay xếp hạng công suất, vấn đề mà nhà sản xuất cáp sạc phải đối mặt Xu hướng phát triển: -Sạc không dây sử dụng cho xe có hỗ trợ sạc khơng dây, cịn lại khơng sử dụng Cũng giống tất điện thoại không hỗ trợ sạc không dây công nghệ phát minh lần đầu tiên, nên tất xe điện có mặt sàn trưng bày nhà máy để sẵn sàng sạc không dây -Một số nhà sản xuất thử nghiệm tính sạc khơng dây xe điện họ, chương trình thử nghiệm cung cấp hạn chế độ hiệu không cao -Hiệp hội Kỹ sư Ơ tơ (SAE) phê duyệt tiêu chuẩn sạc khơng dây vào cuối năm 2020, tính mà người dùng mong chờ xe điện tương lai -Có số giải pháp sạc xe điện khơng dây có sẵn cung cấp gián tiếp từ bên thứ ba thay trực tiếp từ nhà sản xuất Tương tự cách mà ta mua chuyển đổi sạc không dây cho điện thoại nào, ta lắp chuyển đổi sạc khơng dây xe điện Tuy nhiên, dây q trình vơ phức tạp, cần thực kỹ thuật viên có trình độ cao -Khi người dùng mua chuyển đổi sạc khơng dây cho xe điện mình, cơng ty sản xuất sạc hỗ trợ lắp đặt xếp kỹ thuật viên có chun mơn khu vực đến lắp đặt tận nhà -Sau lắp đế sạc tương thích nhà để xe, điều khơng q khó khăn so với việc lắp đặt sạc có dây Nhờ người dùng tận dụng tiện ích sạc điện khơng dây nhà -Khi sạc khơng dây xuất viễn cảnh vẽ ra, trường hợp lái xe đường dài không ngừng nghỉ, công nghệ sạc không dây lắp đặt mặt đường cho phép xe sạc suốt chuyến -Đại học Purdue Sở Giao thông Vận tải Indiana phát triển sạc không dây không tiếp xúc đường cao tốc giới Dự án sử dụng bê tơng từ tính sáng tạo, cho phép sạc không dây cho xe điện di chuyển Dự án tiến triển ba giai đoạn -Hai giai đoạn bao gồm nghiên cứu kiểm tra, phân tích tối ưu hóa mặt đường thực Chương trình Nghiên cứu Giao thơng Vận tải Chung (JTRP) khuôn viên West Lafayette Purdue -Trong giai đoạn thứ ba, INDOT xây dựng bãi thử địa điểm chưa xác định Ở đó, kỹ sư kiểm tra khả bê tông sáng tạo để sạc xe tải hạng nặng hoạt động công suất cao (200 kilowatt trở lên) -Tuy chưa rõ kỹ sư dự định sử dụng loại kỹ thuật để tạo đủ lượng cho phương tiện chạy điện, có điều chắn, cơng nghệ thành công, cách mạng Kết luận : -Sạc không dây cho ô tô điện từ lâu mục tiêu mà nhiều hãng xe hướng tới Tuy nhiên, bất chấp nỗ lực không ngừng nghỉ, chưa có thành tựu đáng kể ghi nhận Hầu hết ô tô điện thị trường khơng thể mắt tính cơng nghệ chưa hồn thiện -Tuy nhiên, với tiện ích mà sạc khơng dây đem lại, tương lai không xa, hệ thống sạc không dây dần thay sạc có dây áp dụng rộng 10 rãi loại xe điện, tạo tương lai đầy tiện nghi cho người dùng xe ô tô điện -Với phát triển công nghệ EV, sở hạ tầng sạc khu vực tích hợp lưới điện, mức độ phổ biến EV dự kiến tăng lên đáng kể thập kỷ tới Trong bối cảnh này, sạc không dây thu hút ý rộng rãi khơng có tia lửa, độc lập cục hoạt động môi trường chân không Bài báo giải thích chi tiết cơng nghệ sạc khơng dây cho xe điện Bài báo trình bày chi tiết công nghệ sạc không dây EVs công nghệ mang lại tiềm hiệu suất điện tốt hơn, tác động mơi trường thấp hơn, chi phí vịng đời thấp mang lại lợi ích vận hành an toàn thoải mái 11 ... (Capacitive Wireless Charging System) +Hệ thống sạc không dây bánh từ tính vĩnh cữu(Permanent Magnetic Gear Wireless Charging System) +Hệ thống sạc không dây cảm ứng (Inductive Wireless Charging. .. (Inductive Wireless Charging System) +Hệ thống sạc không dây cảm ứng cộng hưởng (Resonant Inductive Wireless Charging System) 3.1.Hệ thống sạc không dây điện dung -Truyền lượng không dây máy phát máy... tiện nghi cho người dùng xe ô tô điện -Với phát triển công nghệ EV, sở hạ tầng sạc khu vực tích hợp lưới điện, mức độ phổ biến EV dự kiến tăng lên đáng kể thập kỷ tới Trong bối cảnh này, sạc