Modeling and simulation of on-board charger for electric vehicle

Graduation thesis on modeling and simulation of on-board charger for electric vehicle - HCMUTE 2024

• Tác giả: Hà Chí Cường
• Người hướng dẫn: ThS. Huỳnh Quốc Việt
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
• Đề tài: Modeling and simulation of on-board charger for electric vehicle
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về bộ sạc On Board Charger trên xe điện hiện đại

Bộ sạc On-Board Charger (OBC) đóng vai trò trung tâm trong hệ thống truyền động điện. Thiết bị này nằm trực tiếp trên xe. Nhiệm vụ chính là chuyển đổi nguồn AC dân dụng thành nguồn DC nạp vào cụm pin lực. Nhu cầu xe điện tăng nhanh tạo áp lực lớn lên thiết kế OBC. Thiết bị phải nhỏ gọn, nhẹ và bền bỉ. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng cần đạt mức tối đa để giảm thời gian nạp điện. Đồng thời, cấu trúc mạch phải chịu được môi trường nhiệt độ khắc nghiệt và rung động cơ học liên tục khi xe di chuyển trên đường. Nghiên cứu tốt nghiệp năm 2024 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (HCMUTE) tập trung giải quyết bài toán cốt lõi này. Đề tài khảo sát chuyên sâu cấu trúc phần cứng và mô hình toán học của các tầng biến đổi năng lượng. Mô hình hóa chính xác giúp tối ưu hóa thuật toán điều khiển sạc. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở kỹ thuật vững chắc để đánh giá toàn diện tính khả thi của hệ thống OBC trước khi chế tạo mẫu thực nghiệm.

1.1. Vai trò của bộ sạc On Board Charger đối với ô tô điện

Bộ sạc tích hợp On-Board Charger là cầu nối trực tiếp giữa lưới điện xoay chiều và nguồn pin tích trữ. Thiết bị đảm bảo xe tiếp nhận dòng điện ổn định từ các trạm sạc chậm gia đình. Chức năng chính bao gồm chỉnh lưu dòng AC sang DC và nâng hạ điện áp phù hợp. OBC bảo vệ tế bào pin khỏi hiện tượng quá áp hoặc sụt áp đột ngột. Hệ thống cũng liên tục giám sát trạng thái sạc nhằm điều chỉnh dòng điện tối ưu. Nhờ có OBC, người dùng dễ dàng cắm sạc xe tại bất kỳ ổ cắm dân dụng tiêu chuẩn nào mà không cần đến trạm sạc nhanh DC đắt đỏ.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài OBC tại HCMUTE 2024

Đề tài tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô tại HCMUTE đặt ra các mục tiêu rõ ràng. Nhóm nghiên cứu tập trung khảo sát tổng quan cấu trúc bộ sạc trên xe điện. Tiếp theo, mô hình toán học và cấu trúc mô phỏng bộ sạc được xây dựng chi tiết trên môi trường phần mềm Matlab Simulink. Đề tài kiểm chứng các tầng chuyển đổi công suất AC-DC và DC-DC. Mục tiêu then chốt là đánh giá hiệu suất sạc năng lượng của hệ thống trong nhiều điều kiện vận hành. Kết quả đề tài mang lại đóng góp thiết thực cho công tác nghiên cứu, đào tạo kỹ thuật ô tô điện và ứng dụng thực tiễn tại các cơ sở chế tạo xe.

II. Phân tích thách thức kỹ thuật của bộ sạc On Board Charger

Thiết kế bộ sạc trên xe điện đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật phức tạp. Trở ngại hàng đầu là sự suy hao năng lượng dưới dạng nhiệt trong các van bán dẫn. Khi công suất truyền tải tăng cao, nhiệt lượng tích tụ nhanh chóng gây nguy cơ quá nhiệt. Điều này làm suy giảm tuổi thọ của linh kiện điện tử và khối pin. Mặt khác, các phương pháp sạc truyền thống thường bộc lộ khiếm khuyết lớn. Phương pháp sạc hai giai đoạn thông thường không thể ngăn chặn sự tự phóng điện tự nhiên của pin. Các dòng pin tiên tiến như Lithium sắt phosphate (LFP) hay Lithium titanate (LTO) đòi hỏi quy trình sạc kiểm soát nghiêm ngặt hơn. Ngoài ra, việc đóng cắt bán dẫn ở tần số cao tạo ra sóng hài bậc cao trên dòng điện đầu vào. Sóng hài gây méo dạng điện áp và làm suy giảm hệ số công suất của lưới điện chung. Bộ sạc thiếu bộ cách ly galvanic còn tiềm ẩn nguy cơ rò điện nguy hiểm cho người vận hành. Giải quyết triệt để các vấn đề này là điều kiện tiên quyết để thương mại hóa bộ sạc an toàn.

2.1. Hạn chế về tổn hao công suất và kiểm soát nhiệt độ

Quá trình nạp năng lượng công suất lớn luôn phát sinh lượng nhiệt đáng kể. Nguồn gốc chính là tổn thất đóng cắt và tổn thất dẫn trên các linh kiện MOSFET hoặc Diode. Sự gia tăng nhiệt độ làm giảm hiệu suất chuyển đổi của toàn bộ mạch điện. Nếu hệ thống tản nhiệt hoạt động kém, linh kiện có thể bị đánh thủng do quá nhiệt. Tình trạng nhiệt độ cao kéo dài cũng tác động tiêu cực đến phản ứng hóa học trong thỏi pin. Hiện tượng này thúc đẩy quá trình thoái hóa điện cực và làm suy giảm nhanh dung lượng lưu trữ. Do đó, việc phân tích dòng tổn hao nhiệt là bước kỹ thuật không thể bỏ qua.

2.2. Vấn đề nhiễu điện từ và sóng hài lưới điện xoay chiều

Bộ sạc kết nối trực tiếp với mạng lưới điện sinh hoạt 220V dân dụng. Quá trình biến đổi dòng điện tần số cao dễ phát sinh nhiễu điện từ (EMI). Tín hiệu nhiễu lan truyền gây sai lệch các cảm biến nhạy cảm trên ô tô. Nghiêm trọng hơn, dòng điện đầu vào không có dạng hình sin thuần khiết mà chứa nhiều thành phần sóng hài bậc cao. Sóng hài làm nóng đường dây dẫn truyền và gây tổn hao cho máy biến áp lưới điện. Chỉ số biến dạng sóng hài tổng (THD) nếu vượt quá ngưỡng tiêu chuẩn kỹ thuật sẽ bị từ chối đấu nối. Thiết kế bộ sạc bắt buộc phải tích hợp tầng hiệu chỉnh hệ số công suất để xử lý triệt để thách thức này.

III. Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng On Board Charger EV

Nghiên cứu áp dụng quy trình mô hình hóa toán học kết hợp mô phỏng số. Nền tảng Matlab Simulink đóng vai trò công cụ phân tích trung tâm. Cấu trúc bộ sạc được xây dựng theo mô hình hai tầng chuyển đổi độc lập. Tầng đầu vào tiếp nhận điện áp xoay chiều và thực hiện chỉnh lưu tích cực. Khâu hiệu chỉnh hệ số công suất (PFC) giúp duy trì dòng điện cùng pha với điện áp lưới. Tầng thứ hai sử dụng cấu trúc biến đổi DC-DC cách ly galvanic thông qua máy biến áp xung. Cấu trúc Flyback converter hoặc mạch cầu tích hợp cuộn cảm ghép được khảo sát chi tiết. Về chiến lược điều khiển, nhóm tác giả ứng dụng phương pháp sạc ba giai đoạn (Three-Stage Charging Method - TSCM). Phương pháp kết hợp linh hoạt chế độ dòng không đổi (CC), áp không đổi (CV) và sạc nhỏ giọt duy trì (Trickle charging). Hệ thống điều khiển vòng kín liên tục cập nhật điện áp và dòng nạp pin. Mạch điều khiển PWM tự động điều chỉnh độ rộng xung kích mở van khóa bán dẫn. Mô hình đảm bảo tính ổn định cao và đáp ứng nhanh trước các biến động tải.

3.1. Thiết kế giải thuật sạc ba giai đoạn bảo vệ cell pin

Thuật toán sạc ba giai đoạn (TSCM) tối ưu hóa toàn diện quá trình cấp nguồn. Giai đoạn đầu tiên sạc dòng không đổi (CC) giúp pin nhanh chóng đạt khoảng 80% dung lượng. Khi điện áp pin chạm ngưỡng an toàn cài đặt trước, mạch tự động chuyển sang chế độ điện áp không đổi (CV). Lúc này, dòng điện nạp giảm dần theo hàm mũ, ngăn chặn hiện tượng quá nhiệt hay sôi chất điện phân. Giai đoạn ba kích hoạt chế độ sạc nhỏ giọt (Trickle Charge). Một dòng điện nhỏ duy trì liên tục bù đắp lượng điện tự phóng tự nhiên. Giải thuật thông minh này bảo vệ tuyệt đối cell pin, kéo dài chu kỳ sống và duy trì độ bền hóa học lâu dài.

3.2. Xây dựng cấu trúc mô phỏng trên Matlab Simulink

Phần mềm Matlab Simulink cung cấp các khối linh kiện công suất chuyên sâu trong thư viện Simscape Electrical. Mô hình bao gồm nguồn điện xoay chiều tiêu chuẩn, bộ chỉnh lưu cầu và mạch điều chế xung PWM. Tầng DC-DC sử dụng máy biến áp cách ly galvanic với thông số cảm kháng và tỷ số truyền chuẩn xác. Mạch snubber được tích hợp để dập tắt xung điện áp đỉnh bảo vệ van bán dẫn. Các khối đo lường dòng điện, điện áp và bộ tích phân tính toán hiệu suất được cài đặt trực tiếp. Nhờ khả năng mô phỏng động học chính xác, nhóm nghiên cứu đã khảo sát đầy đủ phản ứng quá độ và đánh giá tính ổn định của mạch điều khiển.

IV. Kết luận và triển vọng ứng dụng On Board Charger xe điện

Đề tài tốt nghiệp năm 2024 tại HCMUTE đã chứng minh tính khả thi của mô hình bộ sạc trên xe điện. Toàn bộ chu trình sạc được mô phỏng chi tiết, bám sát các đặc tính vật lý thực tế. Kết quả kiểm nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định ở các dải điện áp đầu vào thông dụng. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng duy trì ở mức cao xuyên suốt quá trình vận hành. Bộ điều khiển bám sát các thông số cài đặt trước, chuyển đổi mượt mà giữa các giai đoạn nạp. Việc kết hợp mạch biến đổi cách ly galvanic nâng cao tối đa độ an toàn vận hành. Đề tài mở ra tiềm năng ứng dụng to lớn trong ngành sản xuất linh kiện phụ trợ ô tô điện. Các kết quả mô phỏng tạo tiền đề cho việc chế tạo bộ nguyên mẫu phần cứng trong nước. Đây là bước đệm quan trọng giúp giảm giá thành sản xuất và nâng cao năng lực làm chủ công nghệ phương tiện xanh.

4.1. Đánh giá hiệu suất sạc đạt được qua mô hình mô phỏng

Mô hình mô phỏng cung cấp dữ liệu số liệu tin cậy về hiệu suất năng lượng. Tỷ lệ chuyển đổi điện năng của hệ thống đạt mức bình quân trên 90% ở các chế độ tải định mức. Quá trình kiểm nghiệm cho thấy sự phối hợp đồng bộ giữa khối PFC và tầng DC-DC. Độ nhấp nhô điện áp đầu ra được duy trì ở mức biên độ rất thấp. Thời gian đáp ứng của bộ điều chỉnh PWM diễn ra trong vài mili giây khi có dao động lưới. Sự chuyển tiếp giữa pha dòng không đổi sang áp không đổi diễn ra êm dịu, không phát sinh dòng xung kích quá mức cho phép.

4.2. Định hướng ứng dụng công nghiệp ô tô điện tại Việt Nam

Thị trường ô tô điện tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ và mở rộng nhanh chóng. Nhu cầu nội địa hóa các linh kiện điện tử công suất như OBC là mục tiêu chiến lược. Đề tài tại HCMUTE mang đến tài liệu tham khảo kỹ thuật giá trị cho các kỹ sư cơ điện tử và chế tạo ô tô. Cấu trúc mô hình mô phỏng dễ dàng tùy biến thông số cho nhiều dải công suất khác nhau. Doanh nghiệp có thể tận dụng mô hình này để rút ngắn chu kỳ thiết kế và kiểm thử trước khi sản xuất hàng loạt. Việc làm chủ công nghệ sạc góp phần thúc đẩy tự chủ chuỗi cung ứng xe điện quốc gia.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS MAJOR: AUTOMOTIVE ENGINEERING TECHNOLOGY MODELING AND SIMULATION OF ON-BOARD CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE INSTRUCTOR: HUYNH QUOC VIET STUDENT: HA CHI CUONG DAO QUANG PHUC Ho Chi Minh city, December 2024 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION GRADUATION PROJECT MODELING AND SIMULATION OF ON-BOARD CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE Students: Students ID: Hà Chí Cường 20145404 Đào Quang Phúc 20145427 Major: AUTOMOTIVE ENGINEERING Supervisor: Huynh Quoc Viet, Master Ho Chi Minh City, December 2024 HO CHI MINH CITY UNIV0ERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION GRADUATION PROJECT MODELING AND SIMULATION OF ON-BOARD CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE Students: Students ID: Hà Chí Cường 20145404 Đào Quang Phúc 20145427 Major: AUTOMOTIVE ENGINEERING Supervisor: Huynh Quoc Viet, Master Ho Chi Minh City, December 2024 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom – Happiness ---------- – – Ho Chi Minh City, December 23rd, 2024 GRADUATION PROJECT ASSIGNMENT Student name: Hà Chí Cường Student ID: 20145404 Student name: Đào Quang Phúc Student ID: 20145427 Major: Automotive Engineering Class: 20145CLA Supervisor: Huỳnh Quốc Việt, Master Phone number: 0933879932 Date of assignment: Date of submission: 1. Project title: MODELING AND SIMULATION OF ON-BOARD CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE 2. Initial materials provided by supervisor: 3. Content of the project: - Survey the on-board charger for EV.

- Modeling and simulation on board charger by Matlab – Simulink. - Evaluate the feasibility of the design through charging efficiency 4. Final product: 01 Final report CHAIR OF THE PROGRAM SUPERVISOR (Sign with full name) (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom – Happiness ---------- – – SUPERVISOR’S EVALUATION SHEET Student name: Hà Chí Cường Student ID: 20145404 Student name: Đào Quang Phúc Student ID: 20145427 Major: Automotive engineering Project title: MODELING AND SIMULATION OF ON-BOARD CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE Supervisor: Huỳnh Quốc Việt, Master EVALUATION 1. Content of the project:.

Approval for oral defense? (Approved or denied) .) Ho Chi Minh City, December 23rd 2024 SUPERVISOR (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom – Happiness ---------- – – PRE-DEFENSE EVALUATION SHEET Student name: Hà Chí Cường Student ID: 20145404 Student name: Đào Quang Phúc Student ID: 20145427 Major: Automotive engineering Project title: MODELING AND SIMULATION OF ON-BOARD CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE Name of Examiner: Assoc. Content and workload of the project. Approval for oral defense? (Approved or denied) .) Ho Chi Minh City, December 23rd 2024 EXAMINER (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom – Happiness ---------- – – EVALUATION SHEET OF DEFENSE COMMITTEE MEMBER Student name: Hà Chí Cường Student ID: 20145404 Student name: Đào Quang Phúc Student ID: 20145427 Major: Automotive engineering Project title: MODELING AND SIMULATION OF ON-BOARD CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE Name of Defense Committee Member: EVALUATION 1. Content and workload of the project.

Mark…………(in words:.) Ho Chi Minh City, December 23rd 2024 COMMITTEE MEMBER (Sign with full name) Contents Abbreviation. iv List of Figure. v List of table. ix CHAPTER 1: ACHIEVING THE PROBLEMS.

The reasons choose topic:. Objective of the topic. Scope of the topic. Introduction of high voltage battery for EVs.

Overview of high voltage battery .2 Components of High Voltage Battery Systems .3 Battery classification on Evs .1 Lithium Cobalt Oxide (LCO) .2 Lithium Manganese Oxide (LMO) .3 Lithium Titanate Oxide (LTO). Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC). Lithium Iron Phosphate (LFP). Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA):.

8 CHAPTER 3: Introduction of electric vehicles charger and OBC .1 Types of chargers on EVs.2 Charging principle for electric vehicles .1 Constant voltage charging method .2 Constant current charging method .3 Stage-Based Charging Method .1 Two-Stage Charging Method .2 Three-Stage Charging Method (TSCM - Three-Stage Charging Method) .3 Multi-step CC basic strategy. Electric vehicle charging levels .1 Level 1 Chargers for Electric Vehicles .2 Level 2 Chargers for Electric Vehicles .3 Level 3 Chargers for Electric Vehicles. Overview of an On-board charger and Off-board charger .1 Off-board charger .2 On-board charger (OBC) .1 Structure of on-board charger .2 Introduce some circuits used for OBC .1 Power factor correction converter. The boost PFC.

Interleaved boost PFC. Totem-Pole PFC .2 DC-DC Converters. Flyback DC-DC. Phase-Shifted Full Bridge (PSFB).

Dual Active Bridge (DAB). 38 CHAPTER 4: Modelling and simulation on-Board charger .2 Modelling on-board charger .1 Bridgeless Totem Pole PFC .1 PFC operation mode .2 Calculation Bridgeless Totempole PFC .3 Bridgeless Totem Pole PFC - Control System .2 LLC resonant converter .1 LLC operation mode.2 Power delivery mode.4 Calculation LLC resonant converter .5 LLC resonant - Control System.1 Evaluate the bridgeless totempole PFC simulation results .2 Evaluate the LLC resonat simulation results .3 Evaluate the OBC simulation results. 57 iii Abbreviation OBC On-board charger EVs Electric vehicles RES Renewable energy sources GHG Greenhouse gas ICEVs Internal combustion engine vehicles AC Alternating current DC Direct current CC Constant current CV Constant voltage BMS Battery management system BMC Battery management controller SoC State-of-charge SoH State-of-health LCO Lithium Cobalt Oxide LMO Lithium Manganese Oxide LTO Lithium Titanate Oxide NMC Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide LFP Lithium Iron Phosphate NCA Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide MSCC Multi-Step Constant Current PFC Power Factor Correction PSFB Phase-Shifted Full Bridge DAB Dual Active Bridge LLC resonant Inductor–inductor–capacitor resonant iv List of Figure Figure 2.1: Renault Zoe 2020 model NMC lithium-ion high voltage battery Figure 2.2: High voltage battery structure of EV Figure 3.1: Wireless charging mode for electric vehicles Figure 3.2: Wired charging mode for electric vehicles Figure 3.3: Protocol CC/CV charging Figure 3.4: Protocol multstep constant current charging Figure 3.5: Electric store bus charging Figure 3.6: On-board and off-board charging modes on electric vehicles Figure 3.7: Circuit diagram boost PFC converter circuit Figure 3.8: Circuit diagram Interleaved boost PFC Figure 3.9: Circuit diagram Totem-pole PFC Figure 3.10: Circuit diagram Flyback DC-DC Figure 3.11: Circuit diagram Phase-Shifted Full Bridge Figure 3.12: Circuit diagram LLC resonant Figure 3.13: Circuit diagram Dual Active Bridge Figure 4.1: Modelling Totem-Pole PFC Figure 4.2: Inductor stores energy at VAC >0 Figure 4.3: Inductor releases its energy at VAC >0 Figure 4.4: Inductor stores energy at VAC <0 Figure 4.5: Inductor releases its energy at VAC <0 Figure 4.6: Control system Bridgeless Totem pole Figure 4.7: Modelling LLC resonant converter Figure 4.8: Power delivery mode of LLC resonant converter when FET11-FET2 are conducting.9: Power delivery mode of LLC resonant converter when S1-S21 are conducting.10: Freewheeling mode of LLC resonant converter when FET 11-FET2 are conducting Figure 4.11: Freewheeling mode of LLC resonant converter when FET1-FET21 are conducting.12: Voltage control of LLC resonant converter closed loop block diagram.13: Voltage control of LLC resonant converter closed loop block diagram expanded frequency modulator block.14: Graph of bridgeless totempole PFC simulation Figure 4.15: Graph of LLC resonant simulation v Figure 4.16: Graph of On-board charger simulation vi List of table Table 2.1: Comparison of parameters of lithium-ion batteries. vii ACKNOWLEDGEMENTS Our graduation project, assigned by the Faculty of International Education of Ho Chi Minh City University of Technology and Education and supervised by Mr.

Huynh Quoc Viet, focused on “MODELING AND SIMULATION OF ON-BOARD CHARGER FOR ELECTRIC VEHICLE”. We express our sincere gratitude to the university the Faculty of International Education, and the Faculty of Vehicle and Energy Engineering for providing an excellent learning environment, encouraging knowledge, developing valuable skills, and encouraging a dedicated work ethic throughout our studies and research. We are especially grateful Mr. Huynh Quoc Viet for their enthusiastic guidance and direction from the very beginning of the project.

Their valuable insights, timely advice, and provision of necessary resources were instrumental in helping us complete the project on schedule. We acknowledge the limitations of our work due to the novelty of the topic, which resulted in limited information and reference materials. Additionally, our limitations in specialized knowledge, project experience, and time inevitably led to potential shortcomings. We welcome any feedback and suggestions from the faculty and everyone to improve our work.

Finally, we extend our heartfelt gratitude to our families and friends for their unwavering encouragement and support throughout the project. Sincerely thank you. Ho Chi Minh City, 23 December 2024 The Research Group Ha Chi Cuong and Dao Quang Phuc viii ABSTRACT As electric vehicle (EV) technology continues to evolve rapidly, there is a growing demand for accurate, reliable, and efficient models of on-board chargers (OBCs) to ensure their optimal performance. These models play a vital role in facilitating effective energy transfer, ensuring safety, and maintaining the vehicle's powertrain efficiency.

The objective of this research is to develop detailed models that account for the electrical, control, and thermal properties of OBCs, aiming to accurately simulate their behavior under various operational scenarios, such as varying charging rates, power loads, temperature changes, and the effects of system aging. This study provides an in-depth review of existing modeling techniques, including circuit-based methods, control strategies, and thermal management models. A comprehensive model of the OBC is created using MATLAB/Simulink, focusing on critical factors such as power conversion efficiency, voltage stability, and thermal regulation. The model's performance is evaluated through graphical analysis, comparing the simulated results with expected real-world behaviors to assess the model's accuracy and effectiveness.

This research offers valuable insights for enhancing OBC design and optimizing charging processes in electric vehicles. ix CHAPTER 1: ACHIEVING THE PROBLEMS 1. The reasons for choosing the topic: Due to the increasing adoption of electric vehicles (EVs), it is becoming essential to model and simulate key components like the on-board charger (OBC) to optimize their performance and efficiency. The growing reliance on electric power for transportation highlights the need to ensure that EV charging systems are not only efficient but also sustainable.

There is ongoing discussion regarding the efficiency of on-board chargers and their impact on the overall performance of EVs. This project aims to model and simulate the on-board charger using real-world conditions, simulating different charging scenarios to improve understanding of energy consumption, efficiency, and heat generation. The real-world behavior of the on-board charger will be simulated by taking into account various operational conditions such as different power loads, voltage levels, and thermal characteristics. By comparing these scenarios, we will evaluate the performance of the OBC and identify areas where efficiency can be improved.

Additionally, the integration of renewable energy sources (RES) into the charging system is an important consideration to achieve zero-emissions transportation. This research can also contribute to the overall reduction of greenhouse gas (GHG) emissions by enhancing the efficiency of charging systems when renewable sources are used. The fact that electric vehicles rely heavily on efficient charging systems, and that energy transmission losses can be significant, makes it essential to analyze and improve the performance of the on-board charger. The environmental impact of EVs depends on how efficiently their charging systems operate and how much energy is required to transfer electricity from the grid to the vehicle.

Overall, the environmental benefits of electric vehicles make this topic crucial. The heat and energy inefficiencies of internal combustion engine vehicles (ICEVs) have driven our research group's focus on exploring more efficient and cleaner technologies. The topic “Modeling and Simulation of On-Board Charger for Electric Vehicle” will serve as foundational knowledge for our group’s future projects on advancing EV technologies and enhancing energy efficiency in transportation systems. Objective of the topic The aim is to develop a comprehensive model of the on-board charger (OBC) system used in EVs, focusing on its electrical, thermal, and control characteristics.

The OBC is a critical component that directly affects the efficiency of the charging process, impacting both energy consumption and the vehicle's overall performance. Scope of the topic - Modeling of the On-Board Charger (OBC):  Develop a detailed electrical model of the OBC, including the power conversion from AC (alternating current) to DC (direct current) and the control mechanisms that regulate charging.