Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (1)

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ
---

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
KHẢO SÁT VÀ MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG
DÂY TRÊN XE ĐIỆN

Sinh viên thực hiên
Huỳnh Tấn Nhân

Đồng nai, 06/2022


ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ
---

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
ĐỀ TÀI:
KHẢO SÁT VÀ MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẠC KHƠNG
DÂY TRÊN XE ĐIỆN

Người hướng dẫn khoa học
TS Hồng Ngọc Tân

Đồng nai, 06/2022


LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa Cơ điện - Điện tử, trường đại học Lạc
Hồng đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập và thực hiện đề tài tốt nghiệp
này. Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy Hồng Ngọc Tân người đã tận tình
hướng dẫn làm đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã tận tình giảng dạy, trang bị cho em
những kiến thức quý báu trong năm vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn ông bà, cha mẹ đã luôn động viên ủng hộ vật chất
lẫn tinh thần trong suốt thời gian qua.
Em xin cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ và ủng hộ của các anh chị bạn bè trong
quá trình thực hiện khóa đề tài. Mặc dù đã cố gắng hồn thành đồ án trong phạm vi
và khả năng cho phép nhưng chắc chắn sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót.
Em rất mong nhận được sự thơng cảm, góp ý và tận tình chỉ bảo của q thầy
cơ và nhà trường!

Đồng Nai, ngày

tháng

năm 2022

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Tấn Nhân


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu là của tôi, các số liệu, kết quả nêu ra
trong đồ án tốt nghiệp là trung thực và chính xác.
Tơi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án tốt nghiệp này đã
được xin phép, tất cả các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn

góc.

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Tấn Nhân


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
DANH MỤC BẢNG BIỂU
CÁC TỪ VIẾT TẮT
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN .................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài. ................................................................................................ 1
2. Mục tiêu của đề tài. .......................................................................................... 1
3. Nội dung đề tài................................................................................................. 1
4. Phương pháp khảo sát. ..................................................................................... 1
5. Kết cấu đề tài. .................................................................................................. 2
CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ XE ĐIỆN. ........................................................... 3
1. Khái niệm. ....................................................................................................... 3
2. Lịch sử hình thành. .......................................................................................... 3
3. Phân loại. ......................................................................................................... 4
4. Cấu tạo xe ô tô điện.......................................................................................... 7
5. Cách thức hoạt động của ơ tơ điện. ................................................................... 8
CHƯƠNG III: CƠNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN.................... 10
1. Khái niệm ...................................................................................................... 10
2. Sạc không dây (sạc cảm ứng). ........................................................................ 10
3. Nguyên lý hoạt động. ..................................................................................... 11
4. Truyền điện không dây................................................................................... 12
4.1 Khái niệm .................................................................................................... 12
4.2 Nguyên tắc truyền dân công suất. ................................................................. 13

4.3 Các phương thức truyền điện không dây. ..................................................... 14
4.3.1 Truyền điện không dây điện dung. ......................................................... 14
4.3.2 Truyền điện khơng dây bánh răng từ tính. .............................................. 15
4.3.3 Truyền điện cảm ứng. ............................................................................ 16
5. Liên kết bù. .................................................................................................... 19
6. Cấu trúc liên kết biến áp khơng dây ............................................................... 25
6.1 Hình dạng của các cuộn dây. ........................................................................ 26


6.2 Hình dạng Ferit từ. ....................................................................................... 28
7. Các vấn đề khác. ............................................................................................ 29
8. Tiêu chuẩn sạc không dây cho xe điện. .......................................................... 30
9. Những thách thức và trở ngại khi triển khai công nghệ sạc không dây. .......... 32
CHƯƠNG IV. ỨNG DỤNG CỦA SẠC KHÔNG DÂY ........................................ 33
(CẢM ỨNG). ........................................................................................................ 33
1. Hệ thống sạc xe điện không dây tĩnh (S-WEVCS). ..................................... 33
2. Hệ thống sạc xe điện không dây động (D-WEVCS) ................................... 35
CHƯƠNG V. MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN
MATLAB. ............................................................................................................. 38
KẾT LUẬN ........................................................................................................... 42


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2. 1 Xe điện chạy pin (BVE). .................................................................................... 4
Hình 2. 2 Xe điện Hybrid (HEV). ...................................................................................... 5
Hình 2. 3 Xe điện nhiên liệu Hydro. .................................................................................. 6
Hình 2. 4 Cấu tạo xe ơ tơ điện. .......................................................................................... 7
Hình 2. 5 Điện AC và DC. ................................................................................................. 8
Hình 3. 1 Cơng nghệ sạc xe điện...................................................................................... 10
Hình 3. 2 Sạc cảm ứng..................................................................................................... 10

Hình 3. 3 Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống sạc không dây tĩnh cho xe điện. ...................... 12
Hình 3. 4 Truyền cơng suất hai cuộn dây ghép nối khơng bù trừ. ..................................... 13
Hình 3. 5 Sơ đồ cộng hưởng của mạch nối tiếp ................................................................ 15
Hình 3. 6 Sơ đồ truyền điện khơng dây bánh răng từ tính. ................................................ 16
Hình 3. 7 Sơ đồ bộ truyền lực cảm ứng truyền thống ....................................................... 17
Hình 3. 8 Sơ đồ liên kết bù. ............................................................................................. 19
Hình 3. 9 Liên kết bù, (a) nối tiếp – nối tiếp, (b) nối tiếp – song song, (c) song song – nối
tiếp, (d) song song – song song. ....................................................................................... 20
Hình 3. 10 Dịng thứ cấp bù. ............................................................................................ 23
Hình 3. 11 Các phương - chiều tấm đệm. ......................................................................... 26
Hình 3. 12 Hình dạng của cuộn dây. ................................................................................ 27
Hình 3. 13 Hình dạng tấm ferit từ. ................................................................................... 29
Hình 4. 1 Hệ thống sạc khơng dây tĩnh. ........................................................................... 33
Hình 4. 2 Sạc khơng dây động. ........................................................................................ 35
Hình 4. 3 Sơ đồ của hệ thống sạc điện không dây động.................................................... 35
Hình 4. 4 Sơ đồ của hệ thống sạc điện khơng dây động.................................................... 36
Hình 5. 1 Sơ đồ điều khiển sạc không dây (cảm ứng)....................................................... 39


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3. 1 Giá trị của điện dung sơ cấp
lượng thứ cấp

C p , hệ số chất lượng sơ cấp QP và hệ số chất

QS ............................................................................................................ 21

Bảng 3. 2 Tóm tắt giá trị cơng suất thực và công suất phản kháng. .................................. 24
Bảng 3. 3 Tiêu chuẩn nội bộ J2950 để sạc không dây trên xe điện. .................................. 31
Bảng 4. 1 Bảng thông số của các viện nghiên cứu về sạc không dây. ............................... 34

Bảng 4. 2 Tóm tắt thơng số sạc khơng dây động của một số viên nghiên cứu. .................. 37
Bảng 5. 1 Chi tiết dựng sơ đồ sạc không dây mô phỏng matlab........................................ 38


CÁC TỪ VIẾT TẮT
WPT

Wireless Power Transfer

Truyền nguồn không dây

IPT

Inductive Power Transfer

Truyền điện cảm ứng

EV

Electric Vehicle

Xe điện

Alternating Current/Direct Current

Dòng điện xoay chiều /

AC/DC

Dòng điện một chiều

WEVCS

Wireless Electric Vehicle

Hệ thống sạc xe điện không

Charging System

dây

D-WEVCS Dynamic wireless electric vehicle

S-WEVCS

WPC

Hệ thống sạc xe điện không

charging system

dây động

Static wireless electric vehicle

Hệ thống sạc xe điện không

charging system

dây tĩnh

Wireless Power Consortium

Tổ hợp nguồn điện không
dây

SS

series - series

Nối tiếp – nối tiếp

PP

Parallel-Parallel

Song song – song song

SP

Series - Parallel

Nối tiếp – song song

PS

Parallel- Series

Song song – nối tiếp

Battery Electric Vehicle

Xe điện chạy pin.

BEV


Đại học Lạc Hồng

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
Phần mở đầu này ta cần phải xác định rõ phạm vi nghiên cứu của đề tài như
giới hạn về nội dung, về mức độ nghiên cứu, giới hạn về thời gian, không gian của
sự kiện, điều kiện thực hiện... Vì thời gian làm tiểu luận có hạn nên cần chọn những
đề tài vừa sức và phải đưa ra những giới hạn phù hợp, đừng nên chọn những đề tài quá
khó, quá rộng.
1. Lý do chọn đề tài.
Số lượng ngày càng tăng của các phương tiện đốt trong sử dụng nhiên liệu
thông thường không thể tái sử dụng đã gây ra các vấn đề về năng lượng và mơi
trường. Do đó, nhiều quốc gia đã triển khai các phương tiện năng lượng mới (NEV)
thay thế cho các phương tiện thông thường để giảm sự phụ thuộc vào dầu và ơ nhiễm
khơng khí do các phương tiện thông thường gây ra.
Để giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ và ô nhiễm môi trường, việc phát triển xe
điện đã được đẩy mạnh ở nhiều quốc gia. Việc triển khai EVs, đặc biệt là xe điện
chạy bằng pin, được coi là một giải pháp cho cuộc khủng hoảng năng lượng và các
vấn đề môi trường.
Cùng với sự phát triển của cơng nghệ pin thì sạc là một phần khơng thể thiếu.
Để có thể đáp ứng được các vấn đề về năng lượng nạp cho pin để chạy trên xe ô tô
điện
2. Mục tiêu của đề tài.
 Khảo sát và mô phỏng vềc công nghệ sạc không dây trên xe điện.
3. Nội dung đề tài.

 Tổng quan về xe ô tô điện
 Công nghệ sạc không dây (cảm ứng).

4. Phương pháp khảo sát.
Dựa vào các kiến thức, tài liệu đã nghiên cứu trên mạng và qua các bài báo cũng
như nguồn tài liệu được cộng đồng tải lên trên google tìm hiểu ra các cơng nghệ sạc
khơng dây trên của xe điện.

1


Đại học Lạc Hồng

5. Kết cấu đề tài.
Chương I. Mở đầu.
 Lý do chọn đề tài.
 Mục tiêu của đề tài.
 Nội dung đề tài.
 Phương pháp khảo sát.
Chương II. Tổng quan về xe điện.
 Khái niệm.
 Phân loại.
 Cấu tạo.
 Phương thức hoạt động.
Chương III. Công nghệ sạc không dây trên xe điện.
 Khái niệm về công nghệ sạc.
 Sạc cảm ứng.
 Nguyên lý hoạt động.
 Truyền điện không dây.
Chương IV. Dùng matlab mô phỏng sạc cảm ứng.

 Mô phỏng.
Chương V. Kết luận.

2


Đại học Lạc Hồng

CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ XE ĐIỆN.
1. Khái niệm.
Ơ tơ điện (cũng là xe ơ tơ chạy bằng pin hoặc xe hơi chạy bằng điện) là một
chiếc ô tô cắm điện với lực đẩy có được từ một hoặc nhiều động cơ điện , sử dụng
năng lượng thường được lưu trữ trong pin sạc cho ô tô.
2. Lịch sử hình thành.
Là một cơng nghệ mới nổi được giới thiệu sau cuộc cách mạng công nghiệp,
xe điện đã tồn tại hơn 100 năm.
Chiếc xe điện thực dụng đầu tiên được tạo ra bởi Thomas Parker vào năm
1884.
Một ví dụ nổi tiếng khác về ô tô điện thời kỳ đầu là ô tô điện của Ferdinand
Porsche, được sản xuất tại Đức vào năm 1899 .
So với động cơ chạy bằng hơi nước và xăng lúc bấy giờ, xe điện chạy êm, dễ
lái và không phát ra mùi ô nhiễm nặng .
Trước khi Henry Ford phát triển Model T với quy trình sản xuất hàng loạt
mới, các nhà sản xuất xe điện đã trải qua một mức độ thành công vào những năm
1920, khi 28% tổng số xe được sản xuất ở Mỹ là xe điện. Tuy nhiên, việc quảng bá
xe điện chậm lại do giá xe điện cao và sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện
thơng thường.
Từ đầu thế kỷ 21, nghiên cứu về EVs đã được đẩy mạnh do ô nhiễm môi
trường và các vấn đề liên quan đến năng lượng. Với sự tham gia của chính phủ và
ngành cơng nghiệp, cơ sở hạ tầng và công nghệ xe điện đã được cải thiện.

Các nhà sản xuất ô tô nổi tiếng như Volkswagen, Mercedes và Ford, đã đề
cập đến tham vọng thúc đẩy xe điện.

3


Đại học Lạc Hồng

3. Phân loại.
 Xe điện chạy pin (BEV)

Hình 2. 1 Xe điện chạy pin (BVE).

Xe điện Battery electric vehicles (BEVs) là loại xe điện chạy hoàn toàn bằng
pin, cấu trúc của xe không bao gồm động cơ xăng hay ống phun xăng. Nguồn điện
của loại xe này được lưu trữ trong pin sạc và được sạc từ nguồn bên ngoài hoặc từ
phanh tái tạo ngay bên trong xe.
Xe điện chạy pin đòi hỏi bạn cần cung cấp đủ nguồn điện để vận hành, một
hệ thống sạc điện cho xe trên đường đi cần phải được tối ưu. Tuy nhiên, một số
dịng xe điện BEV hiện nay có dung lượng pin rất lớn, cho phép thời gian sử dụng
kéo dài lâu hơn mà không cần phải liên tục sạc lại.

4


Đại học Lạc Hồng

 Xe điện hybrid (HEV).

Hình 2. 2 Xe điện Hybrid (HEV).

Xe điện Hybrid (xe lai điện) là loại xe ô tô sử dụng kết hợp động cơ điện và
động cơ đốt trong. Khi chạy chậm (trung bình dưới 30km/h) động cơ điện sẽ hoạt
động, còn khi tăng tốc thì động cơ điện chỉ đóng vai trị hỗ trợ cho động cơ truyền
thống.
Tuy xăng và dầu diesel vẫn là nguồn nguyên liệu chính để vận hành xe điện
HEV, nhưng động cơ điện có khả năng tự tái tạo đi kèm cũng đóng một vai trị nhất
định trong việc giảm thiểu tác động của nhiên liệu xăng cho môi trường.
 Xe Hybrid sạc ngoài (PHEV).
Xe Hybrid sạc ngoài (PHEV) cũng là dịng lai giữa xe ơ tơ điện và ô tô
thường như HEV. Tuy nhiên động cơ điện đến từ phanh tái tạo thì PHEV cho
phép cắm bộ sạc ngồi cho pin năng lượng. Chính vì nguồn điện được cung cấp lớn
hơn và chủ động hơn, nên xe điện PHEV có động cơ điện là động cơ chính, động cơ
xăng là phụ.
Loại xe ô tô điện này được cho là tối ưu ơn BEV hay HEV vì có khả năng di
chuyển đoạn đường xa hơn, tiết kiệm được khoảng 30-60% nhiên liệu xăng/dầu
diesel

5


Đại học Lạc Hồng

 Xe điện nhiên liệu Hydro (FCEV).

Hình 2. 3 Xe điện nhiên liệu Hydro.

FCEV là dòng xe điện dùng pin nhiên liệu để vận hành giúp chuyển
khí Hydro thành điện năng cung cấp năng lượng cho máy móc.
Xe điện nhiên liệu Hydro được trang bị một ngăn xếp pin nhiên liệu, bạn cần

phải nạp khí hydro thơng qua các trạm chuyên dụng để chuyển hóa trong ngăn xếp
pin và chuyển đến cho động cơ xe hoạt động.
Xe ô tô điện FCEV hoàn toàn không phát thải trong q trình chạy, tuy nhiên
một số vấn đề về mơi trường trong quá trình tạo ra pin nhiên liệu Hydro vẫn còn gây
tranh cãi.

6


Đại học Lạc Hồng

4. Cấu tạo xe ơ tơ điện.

Hình 2. 4 Cấu tạo xe ô tô điện.

So với các loại ô tô sử dụng động cơ đốt trong, xe ơ tơ điện có các bộ phận
chuyển động ít hơn đến 90%. Một số bộ phận chính của xe ơ tơ điện có thể kể đến
các bộ phận dưới đây:
 Động cơ điện.
Động cơ điện trên xe ô tô điện cung cấp năng lượng cho xe để quay các bánh
xe. Động cơ này có thể là loại DC (một chiều) hoặc AC (xoay chiều), nhưng phổ biến
hơn vẫn là AC.
 Pin.
Ơ tơ điện dùng pin để lưu trữ năng lượng cần thiết cho xe chạy. Sau khi pin
đầy, xe điện mới có thể sẵn sàng vận hành. Cơng suất của pin trên ô tô càng cao, phạm
vi di chuyển của xe càng lớn.
Thông thường, pin trên các loại ô tô điện hiện nay là loại Lithium - một loại
pin có tỷ lệ xả thải thấp, mang đến sự thân thiện với môi trường.

7

Đại học Lạc Hồng

 Sạc dẫn điện (sử dụng bộ sạc pin).
Bộ sạc pin của ô tô điện được lưu trữ sẵn trong pin. Bộ phận này có thể kiểm
sốt mức điện áp của pin thông qua cách điều chỉnh tốc độ sạc trên ơ tơ.
Ngồi ra, bộ sạc pin cịn có thể theo dõi nhiệt độ của pin để duy trì tuổi thọ của pin
lâu dài.
5. Cách thức hoạt động của ô tô điện.
Để hiểu cách hoạt động của ô tô điện, bạn cần hiểu được sự khác biệt
giữa AC (dòng điện xoay chiều) và DC (dòng điện một chiều).
-

Dịng điện xoay chiều (AC) là dịng điện trong đó các electron di
chuyển theo chu kỳ.

-

Dòng điện một chiều (DC) là dịng điện trong đó các electron chạy theo
một hướng.

Hình 2. 5 Điện AC và DC.

Pin trong xe ô tô điện sử dụng dòng điện một chiều (DC). Tuy nhiên, động
cơ chính của xe điện (bộ phận cung cấp lực kéo cho xe), dịng điện một chiều
được chuyển hóa thành dịng điện xoay chiều thơng qua một bộ biến tần.

8

Đại học Lạc Hồng

Khi bạn thực hiện nhấn bàn đạp ga, các điều này sẽ xảy ra:
-

Nguồn điện được chuyển đổi từ DC (một chiều) thành AC (xoay chiều).

-

Bàn đạp ga sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển để điều chỉnh tốc độ của xe
thông qua cách thay đổi tần số của nguồn điện xoay chiều từ biến tần đến
động cơ.

-

Động cơ kết nối sau đó sẽ quay các bánh xe thông qua một bánh răng.

-

Khi bạn thực hiện nhấn phanh hoặc xe giảm tốc, động cơ sẽ trở thành máy
phát điện và tạo ra năng lượng, được đưa ngược trở lại pin.

9


Đại học Lạc Hồng

CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE
ĐIỆN.

1. Khái niệm

Hình 3. 1 Cơng nghệ sạc xe điện.

Sạc là một thách thức khác đối với BEV. Công nghệ sạc và công nghệ pin bổ
sung cho nhau. Để giải tỏa "nỗi lo về phạm vi" của người lái xe EV, cơng nghệ sạc là
rất quan trọng và đóng một vai trò quan trọng trong ngành BEV. Với sự phát triển
nhanh chóng của cơng nghệ sạc và sự lan rộng của cơ sở hạ tầng sạc, việc sạc ngày
càng trở nên tiện lợi và nhanh chóng hơn.
2. Sạc khơng dây (sạc cảm ứng).

Hình 3. 2 Sạc cảm ứng.

10


Đại học Lạc Hồng

Các loại sạc cho xe điện hiện nay chủ yếu là sạc cắm điện, những loại sạc
này thường đặt tại nhà, cơ quan hoặc tại các trạm thu phí tập trung. Ơ tơ điện sử
dụng bộ sạc. Cắm dây có nhược điểm là thời gian sạc lâu, bất tiện, nguy cơ rị rỉ
điện ra mơi trường. trường ẩm ướt, nguy hiểm cho người sử dụng. Gần đây, bộ sạc
không dây cho xe điện đã được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ. Sạc khơng dây là
một có thể thay thế cho sạc có dây mà khơng cần sử dụng cáp nguồn.
Xe điện sử dụng sạc không dây sẽ tiện lợi và an toàn hơn so với sử dụng sạc
cắm điện dây điện. Sạc không dây là một trong những ứng dụng nổi bật của công
nghệ truyền dẫn
Hệ thống truyền điện không dây (WPT) cho phép truyền năng lượng truyền
qua khơng khí với khoảng cách từ vài mm đến vài trăm mm, hiệu suất là hơn 90% có
thể đạt được. Hệ thống WPT ứng dụng trong sạc không dây cho xe điện được chia

thành hai loại, sạc không dây tĩnh và sạc không dây động. Sạc không dây
Tĩnh là bộ sạc mà khi sạc xe điện cần đỗ đúng vị trí của bộ phát thì mới nhận
điện nguồn từ máy phát.
Sạc khơng dây động là giải pháp có thể khắc phục được những nhược điểm
trên của sạc không dây tĩnh. Trong một hệ thống sạc không dây năng động, xe điện
có thể được điều khiển cùng một lúc tính phí. Hệ thống này khơng chỉ mở rộng phạm
vi di chuyển của xe điện mà còn giúp giảm đáng kể dung lượng và kích thước của
pin. Nếu 20% quãng đường đi được được trang bị hệ thống sạc 40kW, quãng đường
di chuyển của xe điện có thể được kéo dài thêm ít nhất 80%.
Hệ thống sạc khơng dây động có thể sạc nhiều xe cùng lúc điện, có thể phù
hợp với nhiều loại xe điện khác nhau như xe buýt điện, ô tô điện nên hiệu quả sử
dụng cao hơn nhiều so với các hệ thống sạc khác.
3. Nguyên lý hoạt động.
Sạc không dây sử dụng sự trao đổi năng lượng giữa hai tấm đệm, một tấm nằm trên
mặt đất và một tấm bên dưới gầm xe. Bệ sạc (trên mặt đất) rộng khoảng 1m2, trong
khi bệ nhận (trên ô tô) được đặt trong một thiết bị nhỏ. Ngoài miếng đệm tùy chọn
gắn trên xe, cơ sở hạ tầng bao gồm một trạm sạc cảm ứng.

11


Đại học Lạc Hồng

Hình 3. 3 Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống sạc không dây tĩnh cho xe điện.

Để cho phép truyền công suất từ cuộn dây truyền tải đến cuộn dây nhận, nguồn
điện xoay chiều từ lưới điện được chuyển thành tần số cao (HF) AC thông qua bộ
chuyển đổi AC / DC và DC / AC.
Để nâng cao hiệu quả hệ thống tổng thể, kết hợp chuỗi và song song cấu trúc
liên kết bù được bao gồm trên cả truyền và mặt nhận. Các cuộn dây nhận, thường gắn

bên dưới xe, chuyển đổi từ trường dao động trường từ thông sang tần số (HF) AC.
(HF) AC sau đó được chuyển đổi thành DC hỗ trợ ổn định, được sử dụng bởi pin trên
bo mạch. Kiểm soát, hệ thống liên lạc và quản lý pin cũng bao gồm, để tránh bất kỳ
vấn đề an toàn và đảm bảo ổn định hoạt động. Các tấm ferit phẳng từ tính được sử
dụng ở cả hai bên phát và bên thu, để giảm bất kỳ sự rị rỉ có hại nào của từ thông và
để cải thiện sự phân bố từ thông.
4. Truyền điện không dây.
4.1 Khái niệm
Truyền điện không dây là truyền tải năng lượng từ điểm này đến điểm khác
thơng qua chân khơng hoặc khơng khí, mà khơng cần dây dẫn hoặc các phương tiện
vật lý khác, có thể được sử dụng cung cấp năng lượng tức thời hoặc liên tục.

12


Đại học Lạc Hồng

4.2 Nguyên tắc truyền dân công suất.
Truyền điện giữa hai cuộn dây dựa trên nguyên tắc cảm ứng lẫn nhau, theo đó
nếu một cuộn dây được kết nối với nguồn điện áp xoay chiều, một thông lượng xoay
chiều được thiết lập, khi liên kết với các cuộn dây khác tạo ra lực điện dộng. Công
suất được truyền bởi hai cuộn dây ghép nối lẫn nhau với không khí và mơi trường
xung quanh làm lõi của nó.

Hình 3. 4 Truyền công suất hai cuộn dây ghép nối không bù trừ.

Chỉ số phụ “p” và “s” đề cập đến cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tương ứng. lp và ls lần
lượt là thơng lượng rị rỉ của cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Một phép đo tốt về chất lư ợng của ghép nối và do đó truyền cơng suất giữa hai
cuộn dây được cho bằng hệ số ghép nối, k.

K

M
LsLp

(1)

Trong đó: 0  k  1
Cảm kháng lẫn nhau giữa hai cuộn dây phụ thuộc vào khoảng cách và vị
trí tư ơ ng đối của hai cuộn dây.

13


Đại học Lạc Hồng

Từ định luật Faraday về suất điện từ cảm ứng trong cuộn thứ cấp do dòng
điện IP trong cuộn sơ cấp đư ợc cho bởi:
U sind  j MI P

(2)

Nếu thứ cấp để hở thì hiệu điện thế này bằng điện áp hở mạch, VOC. Nếu
đặt ngắn mạch ngang qua cuộn thứ cấp thì cư ờng độ dòng điện ngắn mạch, Isc
bằng mạch hở, điện áp chia cho trở kháng của cuộn thứ cấp, do đó:
I sc 

j MI P
j Ls

(3)

Khả năng truyền tải điện năng tối đa của một cuộn dây thứ cấp không bù
đư ợc đư a ra bởi:

Pmax 

Voc

I sc
2

(4)

Trong đó:
Pmax: Cơng suất cực đại.
Phương trình (4) cũng có thể đư ợc xác minh với sự trợ giúp của định lý
truyền công suất cực đại. Nếu cơng suất cần truyền vượt q Pmax thì cần bù thứ
cấp.
4.3 Các phương thức truyền điện không dây.
Truyền điện cảm ứng, truyền điện không dây điện dung, truyền điện khơng
dây bánh răng từ tính và chuyển giao cơng suất cảm ứng (RIPT). Nhiều công nghệ
truyền điện không dây có sẵn cho xe điện chạy bằng pin (BEV).
4.3.1 Truyền điện khơng dây điện dung.
Chi phí thấp và tính đơn giản của cơng nghệ CWPT, sử dụng cấu trúc hình học
và cơ học tiên tiến của khớp nối tụ điện, rất hữu ích cho các ứng dụng cơng suất thấp.

14

Đại học Lạc Hồng

Hình 3. 5 Sơ đồ cộng hưởng của mạch nối tiếp

Hình trên cho thấy một đường kính sơ đồ điển hình của đoạn mạch cộng
hưởng nối tiếp CPWT. Trong CWPT, tụ điện được sử dụng để chuyển điện từ nguồn
sang máy thu thay vì sử dụng cuộn dây hoặc nam châm. Điện áp AC chính được áp
dụng cho bộ chuyển đổi cầu H mặc dù đã hiệu chỉnh hệ số công suất mạch điện. AC
tần số cao được tạo ra bởi cầu H đi qua thông qua các tụ ghép ở phía máy thu. Khơng
giống như IPT, CWPT hoạt động cho cả điện áp cao và dòng điện thấp. Để giảm trở
kháng giữa bên phát và bên thu tại sắp xếp cộng hưởng, cuộn cảm bổ sung được thêm
vào trong chuỗi với các tụ điện ghép nối. Sự sắp xếp này cũng giúp cho phép chuyển
mạch mềm vào mạch điện. Tương tự AC nhận được điện áp được chuyển đổi thành
DC cho pin hoặc tải với sử dụng mạch chỉnh lưu và mạch lọc. mức độ hoàn tồn phụ
thuộc vào kích thước của tụ điện ghép nối và giữa hai tấm. Đối với một khoảng cách
khơng khí nhỏ, CWPT cung cấp hiệu suất và các ràng buộc lĩnh vực tốt hơn được
phát triển giữa hai bản tụ điện.
4.3.2 Truyền điện khơng dây bánh răng từ tính.
Bánh răng từ tính WPT tương đối khác với cả CWPT và IPT. Trong phương
pháp này, hai nam châm vĩnh cửu (PM) được đặt cạnh nhau trái ngược với WEVCS
dựa trên cáp đồng trục khác.

15


Đại học Lạc Hồng

Nguồn điện chính như hiện tại, nguồn được đưa vào cuộn dây máy phát để tạo
ra một cơ khí mơ-men xoắn trên PM sơ cấp. Với việc sử dụng cơ khí- mơ-men xoắn

ical, PM sơ cấp quay và tạo ra mô-men xoắn trên PM thứ cấp thông qua tương tác cơ
học. Trong hai lần đồng bộ - PM đã đóng, PM chính hoạt động như chế độ máy phát
điện và PM thứ cấp nhận năng lượng và cung cấp cho pin thông qua bộ chuyển đổi
điện và BMS.

Hình 3. 6 Sơ đồ truyền điện khơng dây bánh răng từ tính.

4.3.3 Truyền điện cảm ứng.
IPT truyền thống được Nikola Tesla phát triển vào năm 1914 để chuyển đổi
nguồn điện khơng dây. Nó dựa trên một số cấu trúc sạc EV. IPT đã được thử nghiệm
và sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ miliwatt (mW) đến kilowatt (kW) để
chuyển nguồn điện không tiếp xúc từ nguồn vào máy thu.

16