Thiết Kế Sạc Không Dây Cho Pin Xe Điện - Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu tốt nghiệp thiết kế chế tạo sạc không dây cho pin xe điện, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Thiết Kế Sạc Không Dây Cho Pin Xe Điện
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Tình hình trong và ngoài nước
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu đề tài
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu đề tài
• 1.5. Dự kiến kết quả đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về sạc không dây
• 2.2. Khái niệm về sạc không dây
• 2.3. Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ sạc không dây
• 2.4. Cấu tạo của một hệ thống sạc không dây
• 2.5. Công nghệ sạc không dây cho xe điện
• 2.6. Sự ra đời của hệ thống sạc không dây trên xe điện
• 2.7. Nguyên lý hoạt động của hệ thống sạc không dây trên xe điện
• 2.8. Truyền điện không dây
• 2.8.1. Khái niệm truyền điện không dây
• 2.8.2. Nguyên tắc truyền công suất
• 2.8.3. Các phương thức truyền điện không dây
• 2.8.4. Truyền điện không dây điện dung
• 2.8.5. Truyền điện không dây bằng bánh răng từ
• 2.8.6. Truyền điện cảm ứng
• 2.8.7. Liên kết bù
• 2.8.8. Cấu trúc liên kết biến áp không dây
• 2.8.9. Hình dạng các cuộn dây
• 2.8.10. Quy chuẩn sạc không dây cho xe điện
• 2.9. Thách thức và trở ngại trong việc phát triển công nghệ sạc không dây
• 2.10. Hệ thống quản lý pin (BMS)
• 2.10.1. Vai trò của hệ thống quản lý pin
• 2.10.2. Cách thức hoạt động của hệ thống quản lý pin
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY
• 3.1. Hệ thống sạc xe điện không dây tĩnh
• 3.2. Hệ thống sạc xe điện không dây động
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG BẰNG MATLAB/SIMULINK
• 4.1. Lựa chọn và tính toán thông số của các khối
• 4.2. Mô hình hệ thống trên simulink
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ HÌNH SẠC KHÔNG DÂY CHO PIN LITHIUM
• 5.1. Thiết kế hệ thống
• 5.2. Code của Arduino điều khiển IGBT và hoạt động của code
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Thiết Kế Sạc Không Dây Cho Pin Xe Điện Hiện Nay

Sự phát triển của xe điện (EV) đặt ra yêu cầu cấp thiết về các giải pháp sạc tiện lợi và hiệu quả. Đề tài thiết kế sạc không dây cho pin xe điện nổi lên như một hướng đi đột phá, loại bỏ các kết nối vật lý và nâng cao trải nghiệm người dùng. Công nghệ này không chỉ là một tiện ích mà còn là yếu tố thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp ô tô, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Việc nghiên cứu và làm chủ công nghệ này là mục tiêu quan trọng trong các đồ án tốt nghiệp ngành ô tô, đặc biệt tại khoa Cơ Khí Động Lực, nơi giao thoa giữa cơ khí chính xác và điện tử công suất. Bài viết này sẽ phân tích sâu về các khía cạnh kỹ thuật, từ cơ sở lý thuyết đến mô phỏng và ứng dụng thực tiễn, dựa trên các nghiên cứu và kết quả đã được kiểm chứng.

1.1. Lịch sử hình thành và phát triển công nghệ sạc không dây

Nền tảng của công nghệ sạc không dây bắt nguồn từ thế kỷ 19 với phát kiến về cảm ứng điện từ của Michael Faraday năm 1831. Tuy nhiên, Nikola Tesla mới là người đặt những viên gạch đầu tiên cho ý tưởng truyền tải điện không dây (Wireless Power Transfer - WPT) quy mô lớn. Các nghiên cứu ban đầu tập trung vào truyền năng lượng qua khoảng cách xa nhưng gặp nhiều thách thức về hiệu suất. Phải đến thế kỷ 21, với sự bùng nổ của thiết bị di động, công nghệ này mới được thương mại hóa rộng rãi qua các tiêu chuẩn như tiêu chuẩn sạc Qi. Đối với xe điện, các nghiên cứu tiên phong tại các trường đại học lớn như Stanford và MIT đã mở đường cho việc ứng dụng WPT ở công suất cao, giải quyết các bài toán về hiệu suất và an toàn. Các báo cáo tốt nghiệp ngành ô tô gần đây ngày càng tập trung vào lĩnh vực này, cho thấy sức hút và tiềm năng to lớn của nó.

1.2. Tầm quan trọng và tính cấp thiết của đồ án nghiên cứu

Việc lựa chọn đề tài thiết kế sạc không dây cho pin xe điện xuất phát từ nhu cầu thực tiễn của thị trường. Sạc có dây truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế như bất tiện, rủi ro về an toàn điện và hao mòn cơ học. Một hệ thống sạc không dây hiệu quả sẽ giải quyết triệt để các vấn đề này. Đối với sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực, đề tài này là cơ hội để ứng dụng kiến thức tổng hợp về cơ điện tử, điện tử công suất, và kỹ thuật ô tô. Nó không chỉ là một bài toán học thuật mà còn có khả năng ứng dụng cao, góp phần vào việc xây dựng cơ sở hạ tầng cho xe điện trong tương lai. Nghiên cứu này đặt mục tiêu thiết kế và phát triển một hệ thống sạc hiệu quả, an toàn, và tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế, chứng minh tính khả thi của công nghệ tại Việt Nam.

II. Nguyên Lý Cốt Lõi Về Truyền Tải Điện Không Dây WPT

Để thực hiện một đồ án cơ điện tử về sạc không dây, việc nắm vững cơ sở lý thuyết là yếu tố tiên quyết. Trọng tâm của hệ thống là công nghệ truyền tải điện không dây (WPT), hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ giữa hai cuộn dây. Công suất được truyền từ cuộn phát đặt dưới mặt đất đến cuộn thu gắn trên xe thông qua một trường điện từ biến thiên. Hiệu suất của quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tần số hoạt động, khoảng cách, độ lệch giữa hai cuộn dây và cấu trúc mạch bù. Việc hiểu rõ các phương thức truyền điện và nguyên tắc hoạt động sẽ là nền tảng để tính toán và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu cho hệ thống.

2.1. Nguyên tắc truyền công suất qua sạc cảm ứng từ IPT

Nguyên tắc cơ bản của truyền điện cảm ứng (Inductive Power Transfer - IPT) dựa trên định luật cảm ứng Faraday. Khi một dòng điện xoay chiều tần số cao chạy qua cuộn dây phát và thu, nó tạo ra một từ trường biến thiên. Từ trường này xuyên qua cuộn dây thu, cảm ứng một suất điện động và tạo ra dòng điện để sạc cho pin Lithium-ion cho xe điện. Chất lượng của quá trình truyền năng lượng được đo bằng hệ số ghép nối (k). Để tối đa hóa công suất truyền và hiệu suất truyền tải năng lượng, hệ thống cần được bù công suất phản kháng. Theo tài liệu nghiên cứu, phương trình U_s = jωMI_p mô tả mối quan hệ giữa điện áp cảm ứng ở cuộn thứ cấp (U_s) và dòng điện ở cuộn sơ cấp (I_p), trong đó M là độ hỗ cảm giữa hai cuộn dây.

2.2. So sánh các công nghệ Sạc cảm ứng từ và sạc cộng hưởng từ

Có hai công nghệ WPT chính được ứng dụng cho xe điện là sạc cảm ứng từ và sạc cộng hưởng từ. Sạc cảm ứng yêu cầu khoảng cách rất gần và độ thẳng hàng cao giữa hai cuộn dây nhưng có cấu trúc đơn giản. Ngược lại, sạc cộng hưởng từ cho phép truyền năng lượng ở khoảng cách xa hơn và ít nhạy cảm với độ lệch, nhờ vào việc cả hai mạch phát và thu được điều chỉnh để cộng hưởng ở cùng một tần số. Điều này giúp tối ưu hóa đáng kể hiệu suất truyền tải năng lượng. Hầu hết các hệ thống sạc không dây cho xe điện (WEVC) hiện nay đều sử dụng công nghệ cộng hưởng từ để tăng tính linh hoạt và tiện dụng cho người dùng.

III. Hướng Dẫn Thiết Kế Mạch Điện Tử Cho Hệ Thống Sạc Không Dây

Phần cốt lõi của việc thiết kế sạc không dây cho pin xe điện nằm ở mạch điện tử công suất. Một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm hai khối chính: khối phát năng lượng và khối nhận năng lượng. Khối phát có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện lưới xoay chiều (AC) thành dòng điện AC tần số cao để cấp cho cuộn phát. Khối nhận sẽ thực hiện quá trình ngược lại, biến đổi năng lượng nhận được thành dòng một chiều (DC) để sạc pin. Thiết kế và lựa chọn linh kiện cho các khối này quyết định trực tiếp đến công suất, hiệu suất và độ an toàn của toàn bộ hệ thống.

3.1. Thiết kế khối phát năng lượng với bộ biến tần Inverter

Khối phát năng lượng bắt đầu với nguồn AC từ lưới điện. Nguồn này đầu tiên được đưa qua một bộ chỉnh lưu (rectifier) để chuyển thành điện áp DC. Sau đó, một bộ biến tần (inverter), thường sử dụng cấu trúc cầu H với các linh kiện bán dẫn công suất như IGBT hoặc MOSFET, sẽ 'băm' điện áp DC này thành điện áp AC có tần số cao (thường từ 85 kHz theo tiêu chuẩn). Tần số cao là yếu tố then chốt để tạo ra từ trường biến thiên hiệu quả cho việc truyền năng lượng. Việc điều khiển các khóa bán dẫn trong inverter được thực hiện bởi một vi điều khiển (như Arduino trong mô hình nghiên cứu), tạo ra các xung PWM (Pulse Width Modulation) chính xác để đạt được tần số và dạng sóng mong muốn.

3.2. Thiết kế khối nhận và tích hợp Hệ thống quản lý pin BMS

Ở khối nhận, cuộn dây thu sẽ nhận năng lượng từ trường và tạo ra dòng điện AC tần số cao. Dòng điện này tiếp tục đi qua một bộ chỉnh lưu (thường là chỉnh lưu cầu diode) để chuyển đổi trở lại thành dòng DC. Dòng DC sau chỉnh lưu sẽ có độ gợn sóng cao, do đó cần một bộ lọc (thường là tụ điện) để làm phẳng điện áp trước khi cấp cho pin. Toàn bộ quá trình sạc được giám sát và bảo vệ bởi Hệ thống quản lý pin (BMS). BMS có vai trò cực kỳ quan trọng, nó theo dõi các thông số như điện áp, dòng điện, nhiệt độ của từng cell pin để ngăn chặn các tình trạng nguy hiểm như sạc quá áp, quá dòng, hay quá nhiệt, đảm bảo an toàn sạc không dây và kéo dài tuổi thọ pin.

IV. Bí Quyết Tối Ưu Hóa Thiết Kế Sạc Không Dây Cho Xe Điện

Hiệu suất là thách thức lớn nhất trong việc thiết kế sạc không dây cho pin xe điện. Để đạt được hiệu suất truyền tải trên 85% như yêu cầu của tiêu chuẩn SAE J2954, việc tối ưu hóa các thành phần là bắt buộc. Quá trình này không chỉ dừng lại ở việc lựa chọn linh kiện tốt mà còn bao gồm việc tính toán, thiết kế hình dạng cuộn dây, lựa chọn cấu trúc mạch bù phù hợp và sử dụng các công cụ mô phỏng để kiểm chứng và tinh chỉnh thiết kế trước khi chế tạo. Đây là bước thể hiện chiều sâu kỹ thuật của một đồ án tốt nghiệp khoa Cơ Khí Động Lực.

4.1. Tối ưu hóa thiết kế cuộn dây và lựa chọn liên kết bù

Việc tối ưu hóa thiết kế cuộn dây là yếu tố quyết định hệ số ghép nối từ. Hình dạng cuộn dây (tròn, chữ nhật) và việc sử dụng lõi ferrite giúp định hướng và tăng cường từ thông, giảm tổn thất. Bên cạnh đó, mạch bù đóng vai trò bù công suất phản kháng, giảm thiểu lệch pha giữa điện áp và dòng điện. Có bốn cấu trúc liên kết bù cơ bản: Nối tiếp-Nối tiếp (SS), Nối tiếp-Song song (SP), Song song-Nối tiếp (PS), và Song song-Song song (PP). Theo tài liệu nghiên cứu, cấu trúc SS được ưa chuộng cho ứng dụng sạc xe điện vì giá trị tụ bù không phụ thuộc vào tải và độ hỗ cảm, giúp hệ thống hoạt động ổn định ở tần số cộng hưởng.

4.2. Mô phỏng hệ thống sạc không dây bằng MATLAB Simulink

Trước khi chế tạo, việc mô phỏng sạc không dây là bước không thể thiếu để xác thực các tính toán lý thuyết. Phần mềm MATLAB/Simulink là một công cụ mạnh mẽ cho phép xây dựng mô hình chi tiết của hệ thống, từ khối nguồn, inverter, cặp cuộn dây hỗ cảm, đến khối chỉnh lưu và tải. Dựa trên mô hình mô phỏng trong đồ án, hệ thống được thiết kế với tần số hoạt động 50kHz, điện áp vào 400V. Kết quả mô phỏng cho phép phân tích dạng sóng dòng điện, điện áp tại các điểm khác nhau trong mạch, từ đó đánh giá được hiệu suất và điều chỉnh các thông số như điện dung của tụ bù để đạt được kết quả tối ưu nhất. Các phần mềm khác như phần mềm ANSYS Maxwell cũng có thể được sử dụng để phân tích trường điện từ 3D chi tiết hơn.

V. Phân Tích Các Tiêu Chuẩn An Toàn Sạc Không Dây Cho Xe Điện

Một hệ thống sạc không dây muốn được thương mại hóa phải đảm bảo các yếu tố về an toàn, hiệu suất và khả năng tương tác. Các tiêu chuẩn quốc tế ra đời để chuẩn hóa công nghệ, giúp các sản phẩm từ những nhà sản xuất khác nhau có thể hoạt động chung một cơ sở hạ tầng. Việc nghiên cứu và áp dụng các tiêu chuẩn này trong đồ án tốt nghiệp không chỉ nâng cao giá trị của đề tài mà còn cho thấy sự cập nhật của sinh viên với xu hướng công nghệ toàn cầu, đặc biệt là trong lĩnh vực sạc không dây cho xe điện (WEVC).

5.1. Tiêu chuẩn quốc tế SAE J2954 và vai trò then chốt

Tiêu chuẩn SAE J2954 do Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE) ban hành là bộ hướng dẫn toàn diện đầu tiên cho sạc không dây xe điện. Nó quy định các yêu cầu về khả năng tương tác, tương thích điện từ (EMC), hiệu suất tối thiểu (>85%), và an toàn. Tiêu chuẩn này phân loại các mức công suất sạc, ví dụ như WPT-1 (3.7 kW) và WPT-2 (7.7 kW), và hoạt động ở dải tần số chung là 85 kHz (81.38 – 90 kHz). Việc tuân thủ SAE J2954 đảm bảo rằng một chiếc xe điện có thể sạc tại bất kỳ trạm sạc không dây nào được chứng nhận, thúc đẩy sự chấp nhận rộng rãi của công nghệ.

5.2. Ứng dụng thực tiễn Sạc tĩnh S WEVCS và Sạc động D WEVCS

Công nghệ sạc không dây được triển khai theo hai hướng chính. Hệ thống sạc không dây tĩnh (Static WEVCS) được lắp đặt tại các điểm đỗ xe (nhà riêng, bãi đỗ công cộng), cho phép xe tự động sạc khi dừng lại. Đây là ứng dụng phổ biến nhất hiện nay. Một hướng phát triển tham vọng hơn là hệ thống sạc không dây động (Dynamic WEVCS), nơi các cuộn dây phát được lắp đặt ngay dưới mặt đường. Điều này cho phép xe điện có thể sạc ngay cả khi đang di chuyển, giải quyết triệt để nỗi lo về phạm vi hoạt động và giảm kích thước pin cần thiết. Mặc dù chi phí hạ tầng ban đầu cao, D-WEVCS được xem là tương lai của giao thông điện hóa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN Đ TÀI. Lý do chọn đề tài. -- - -c- c1 S1 HH SH ng KT kh cv net grrkt 1 1. Tình hình trong và ngOài HƯỚC.

Mục tiêu nghiên cứu đề tài. ---- TQ SH Ỳ SH vn ky Hy nh ch như cưng 2 1. Phương pháp nghiên cứu đề tài. Dự kiến kết quá đề tài.

- - - - cc- HQ SH HS H SE TH TT Tk KT kY H HH ch. Ý nghĩa nghiên cứu đề tài. - -- - - cc H2 SH vn nh ky hy ch hy ven 4 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYÊT.- 101111199 vn kh ào 5 2. Tổng quan về sạc không đây.- -- - -L-- CC QC 91111 SE 1 5 1k1 Y kh nhe này 5 2.

Khái niệm về sạc không dây.- 2® + *£EE#€Ev£SEEEEEEESEEEkeEEteEEvEEverxeerkrererred 5 2. Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ sạc không dây .Cầu tạo của một hệ thống sạc không dây. Công nghệ sạc không dây cho xe điện. Sự ra đời của hệ thống sạc không dây trên xe điện.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống sạc không dây trên xe điện. Truyền điện không đây. -- - - -- CS 023911111 SE SE Y Tnhh cree 13 2. Khái niệm truyền điện không dây.--- 2-2 2© ++++EE++EEEeEEAEEA2EExEExerkrerreee 13 2.

Nguyên tắc truyền công suất. Các phương thức truyền điện không dây. --- 2 2° s+x*+xs£EEeEE++EeEreerxszresreer, 15 iil 2. Truyén dién khong day dién dung.

Truyền điện không dây bằng bánh răng từ. Truyền dién cam Un g. Liên kết bù. Cầu trúc liên kết biến áp không dây.

Hình dạng các cuộn dây. cà cà cv. Quy chuẩn sạc không dây cho xe điện.c- Q0 2 TH SE KH TS kh kh Tà hy chu vn 29 2. Qui chudn A4WP.

Thách thức và trở ngại trong việc phát triển công nghệ sạc không đây. Hệ thống quản lý pin (BMS). SH nh ng như hy nhu 34 2. Vai trò của hệ thống quản lý pỉï.---2-- 5< +S<EEE*SEE‡EEEEEEEEEEEEEEEEEEESCEkrrkerrksri, 34 2.

Cách thức hoạt động của hệ thống quản lý pin.-- 2-2 s©EE£+xz£Ekz+rzrrxeere 35 CHUONG 3 UNG DUNG CUA CONG NGHE SẠC KHÔNG DÂY. Hệ thống sạc xe điện không day tinh.cccc cece cceecceeseceeesesaceeeeeessueseeaes 36 3. Hệ thống sạc xe điện không dây động. ---- c2 S1 S + Sen 37 CHƯƠNG 4 MÔ PHÒNG HỆ THÔNG BẰNG MATLAB/SIMULINK.

Lựa chọn và tính toán thông số của các khối.----cccccc cv san vrea 39 4. Mô hình hệ thống trên simulimk. - - - - - SE 21126311 E133 3s cv vét 42 CHƯƠNG 5 THIẾT KẼ MÔ HÌNH SẠC KHÔNG DẦY CHO PIN-LITHIUM. iÀ:adađaađađdadiidiidaiẳẳiiẳẳiẳẳỶ.-- ------c-- Ăn HH HH HS yyY vvy 48 5.

SH TH» KH KH 50 5. Code của arduino điều khiến igbt và hoạt động của cođe. Code của arduIno.--- con Sa 52 hy nà con. 53 CHUGONG 6 KET LUAN Qo.

Định hướng phát triỂn. SH cv SE Ty nh ng kh kư ven 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO. -- -c- c2 <2 1122211111133 1111111155111 ket 55 DANH MUC CAC CHU VIET TAT VA KY HIEU EVS: Vehicle Electric System (Hé théng dién xe) NEV: New Energy Vehicle (Xe nang lugng mdi) CWPT: Contactless Wireless Power Transfer (Truyén tai dién khong day khong tiép xtc) IPT: Inductive Power Transfer (Truyén điện cảm ứng) EVCS: Electric Vehicle Charging System (Hé théng sac xe dién) BMS: Battery Management System (Hé thong quan ly pin) WCS: Wireless Charging System (Hé thong sac khong day) WPC: Wireless Power Consortium (Tổ hợp nguồn điện không dây) D-WEVCS: Dynamic wireless electric vehicle charging system (Hệ thống sạc xe điện không dây động) S-WEVCS: Static wireless electric vehicle charging system (Hệ thống sạc xe điện không dây tĩnh) SS: series — series (nối tiép-ndi tiếp) PP: Parallel-Parallel (Song song — song song) SP: Series — Parallel (Nối tiếp — song song) PP: Parallel- Series (Nối tiếp — song song) AC: Alternating Current (Dòng điện xoay chiều) DC: Direct Current (Dòng điện xoay chiều) L: D6 tu cam (Henrry) M: Độ hỗ cảm của hai cuộn dây K: Hệ số ghép nối P: Công suất (Watt) Q: Hệ số chất lượng của cuộn dây F: Tan sé (Hertz) U: Hiéu dién thé (Volt) I: Cường độ dòng điện (Ampe) DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Hình ảnh các thiết bị điện tử sạc không dây [6] .2 Mô quá sự truyền năng lượng không dây [6].3 Các thành phần của hệ thống sạc không dây [3] .4 Trạm sạc không dây cho ô tô [Õ| .5 Sơ đồ khối của công nghệ sạc không dây trên xe điện [2] .6 Truyền công suất hai cuộn dây ghép nói không bù trừ [4].7 Sơ đồ cộng hưởng của mạch nỗi tiếp [ 1 ].----- + 2£ 22ES2£E<++kz£Ese+Esexser.8 Sơ đồ truyền điện không dây bánh răng từ tính [1 ].9 Sơ đồ bộ truyền lực cảm ứng truyền thống [1 ].10 Hệ thống sạc không dây sử đụng liên kết bù SS [1 ].11 Liên kết bù, (a) nối tiếp — nối tiếp, (b) nối tiếp — song song, (c) song song — nối tiếp, (đ) song song — song song.-----2-22©<+++z+E+E+EEE+EEESEEEeErsrtrxerrksrrkerrkrerrree 21 Hình 2.12 Dòng thứ cấp bù [44] .--¿-- 2 £ &£+EeEEE£EEEtEEEEEESEEEEEEEEEEEEESEEEEEEEEELEEEEEEErErsrii 24 Hình 2.13 Các phương-chiêu tấm đệm [4] .---- 2-2 E#©EE£++E££E£EE++Ezevxsereevxseri 26 Hinh 2.14 Hinh dang cac cuOn day [4] .15 Hinh dang cdc tam Ferrite tir [4] .16 Mô hình truyền tải điện không dây A4WP [5 ].17 Các đữ liệu đầu vào của hệ thống quản lý pin [7].1 Hệ thống sạc không day tĩnh [ 1 ]. -- + €EE£+Ee£+k£ExevEserkeereerxeer, 36 Hình 3.2 Hệ thống sạc không dây động [ I ].

- -- © %°E*€E+££+e£EE£Exevxserkeereerxxeri 37 Hình 4.1 Bên phát năng lượng không Matlab/Simulink. --- «5< sss<+sxssessesssz 39 Hình 4.2 Bên nhận năng Ìượng. --- --- <5 5S S399 91511 1 9 0 01 011g ng g1 vn 40 Hình 4.3 Thông số của cuộn sơ cấp và thứ cấp.-- ---- cc- cv ch vàn 41 Hình 4.3 Thông số của cuộn sơ cấp và thứ cấp.-- ----- CC Ăn cv cài 41 Hinh 4.4 Thong số của tụ điện trong liên kết bù S-S.5 Thông số của tụ điện trong liên kết bù S-S.6 Mô phỏng hệ thống sạc không dây trên Matlab/Simulink .7 Đồ thị dòng điện qua cuộn sơ cấp .-- s- + «°© <£+k*EEE£+kE£EEeEEEEEEeEEkeEkerrkseri 43 Hình 4.8 Đồ thị dòng điện qua cuộn thứ cấp.----- ©- s°s£x*©E£++eeEEeExeExerkevrsereecre 43 vil Hinh 4.9 Dé thi dong dién qua tai.1 Thông số cuộn sơ cấp và thứ cấp trong mô hình.2 Thông số tụ điện trong liên kết bù S-S trong mô hình.3 Thông số tụ lọc C3 trong mô hình. -- -¿- ccc ccc {c1 se 46 Hình 5.4 Dòng điện qua cuộn sơ cấp.

--- -- -- - -c c- S292 1E 111111 SE vn vài 46 Hình 5.5 Dòng điện qua cuộn thứ cấp.6 Dòng điện qua tải.--c nàn HS xa 47 Hình 5.8 Cuộn sơ cấp và thứ cấp.----s- se Ek ES41E1301131151111.9 Tụ để bù trong mạch nối tiếp (S-S). 2-2 +2£©©<+EkEEE£EEEEEEEEEEEEEEEEEerEerrkeri, 49 Hình 5.10 Chỉnh lưu cầu bốn đo de.----cc+veeeetcEEEEkkrrriittttrkrrrrtrrrrrkrrirrrrriie 49 Hinh 5.11 Ty loc trur6c Khi và 8 .14 Toàn bộ mô hình.----------c << cŸcSSS SSnsSs sx. 52 Vill DANH MUC CAC BANG Bang 1 Gia tri cua dién dung so cấp, hệ số chất lượng sơ cấp và hệ số chất lượng thứ TA senseesangeceereeseeaeesanens 22 Bang 2 Tom tat giá trị công suất thực và công suất phản kháng. ---- 24 Bảng 3 Tiêu chuẩn J2950 để sạc không dây trên xe điện.----- << s<: 30 1X CHUONG 1 TONG QUAN DE TAI 1.1 Ly do chon dé tai Với sự tăng cường nhu cầu về xe điện (EVs), việc cần các giải pháp sạc tiện lợi và hiệu quả trở nên cấp bách.

Đề xuất đự án này nhằm phát triển một hệ thống sạc không đây cho các xe điện, loại bỏ việc cần kết nói vật lý và nâng cao trải nghiệm tong thé cha ngudi ding. Lựa chọn đề tài về sạc không dây cho xe điện xuất phát từ nhu cầu ngày càng tăng về việc giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu không tái tạo và giảm ô nhiễm môi trường. Với việc các phương tiện đốt trong đang gây ra các vấn đề liên quan đến năng lượng và môi trường, việc triển khai các phương tiện năng lượng mới (NEV) trở thành ưu tiên của nhiều quốc gia. Trong số các NEV, xe điện được xem là một phương tiện hiệu quả dé giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ và giảm ô nhiễm không khí.

Với sự phát triển của công nghệ pin, việc sạc trở thành một phần không thể thiếu để Cung cấp năng lượng cần thiết cho các xe điện hoạt động. Việc sạc không dây cho xe điện không chỉ giúp tối ưu hóa trải nghiệm người dùng mà còn giúp giảm sự cần thiết của các kết nối vật lý, tạo ra một cách tiện lợi và linh hoạt hơn trong việc sạc xe. Điều này không chỉ làm tăng tính tiện ích và sự thoải mái cho người dùng mà còn góp phần vào việc thúc đây sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp xe điện.2 Tình hình trong và ngoài nước Trong nước Việt Nam đã phát triển được công hệ sạc không dây cho các thiết bị điện tử như: điện thoại, đồng hồ, tai nghe,.Bên cạnh đó với ngành công nghệ ô tô cũng có sự phát triển vược bật có một số nghiên cứu tại Việt Nam như: PGS.TISKH Ngô Đăng Lưu nghiên cứu mô hình trạm sạc không dây giúp ôtô tự động sạc khi đi vào làn đường có để sạc, và có thể tự sạc khi đang duy chuyển với công suất truyền 80 kW. Nghiên cứu của TS.

Nguyễn Kiên Trung và sinh viên lab APES giới thiệu công nghệ sạc không dây động với các học sinh THPT tham gia Chương trình lab tour của Viện Điện năm 2018. Đối với nước ngoài cũng có một số nghiên cứu đối với lĩnh vực ô tô như: "Dynamic Wireless Power Transfer System for Electric Vehicle Charging" - Nghién cứu này được nghiên cứu tại Đại học Stanford vào năm 2017. Nó tập trung vào phát triển hệ thống truyền năng lượng không dây động để sạc cho pin xe điện. "Efficient and Safe Wireless Power Transfer for Electric Vehicle Charging" - Day la mot nghién cwu cia Dai hoc Massachusetts Institute of Technology (MIT) vào năm 2018.

Nghiên cứu này nhân mạnh vào việc tối ưu hóa hiệu suất và an toàn trong việc truyền dẫn không dây năng lượng cho việc sạc pin xe điện. "Wireless Charging for Electric Vehicles: A Review of Recent Trends and Technical Challenges" - Nghiên cứu này, được công bố trong tạp chí 'IEEE Access" vao nam 2019, tổng hợp các xu hướng và thách thức kỹ thuật trong công nghệ sạc không dây cho xe điện, từ đó đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Các mục tiêu chính của dự án nghiên cứu này là như sau: Thiết kế và phát triển một hệ thống sạc không dây có khả năng chuyển đổi công suất một cách hiệu quả từ một nền sạc đến một xe điện mà không cần đến kết nối vật lý. Tối ưu hóa hiệu suất sạc và khả năng truyền tải công suất của hệ thống sạc không dây để đảm bảo sạc nhanh và đáng tin cậy cho các xe điện.