Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (2)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.7 MB, 26 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
-------
BÁO CÁO NCKH
Đề tài:
KHẢO SÁT VÀ MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẠC KHƠNG DÂY TRÊN XE
ĐIỆN
SVTH:
Huỳnh Tấn Nhân
GVHD:
TS. Hồng Ngọc Tân
Đồng nai, 6/2022
MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
⮚
Mục tiêu chính của đề tài là khảo sát và mô phỏng về công nghệ sạc không dây trên xe đi ện.
⮚
Nội dung của luận văn còn có thể làm tài liệu nghiên c ứu h ọc t ập cho các đối t ượng là sinh viên, h ọc sinh chun ngành là c ơ khí,
cơng nghệ ô tô.
2
NỘI DUNG
1.Tổng quan về xe điện.
2. Công nghệ sạc không dây trên xe điện
3. Ứng dụng của công nghệ sạc không dây
4. Mô phỏng công nghệ sạc không dây trên matlab
3
1.TỔNG QUAN VỀ XE ĐIỆN
1.1 Khái niệm
Ơ tơ điện (cũng là xe ô tô chạy bằng pin hoặc xe hơi chạy bằng
điện) là một chiếc ơ tơ 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.
4
1.TỔNG QUAN VỀ XE ĐIỆN
1.2 Phân loại:
Xe điện
Xe điện chạy pin (BEV
Xe điện Hybrid (HEV)
Xe Hybrid sạc ngoài (PHEV)
Xe điện nhiên liệu Hydro (FCEV)
5
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
2.1 Khái niêm:
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, công nghệ sạc là rất quan trọng và đóng một vai trị
quan trọng trong ngành BEV. Với sự phát triển nhanh chóng của công
nghệ sạc và sự lan rộng của cơ sở hạ tầng sạc, việc sạc ngày càng trở
nên tiện lợi và nhanh chóng hơn.
6
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
2.2 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. 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.
7
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
2.3 Truyền điện không dây
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 động. Công suất được truyền bởi hai cuộn dây ghép nối
lẫn nhau với khơng khí và mơi trường xung quanh làm lõi của nó.
8
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
❖
Các phương thức truyền điện khơng dây.
Có 3 phương thức:
Truyền điện khơng dây điện dung.
Truyền điện khơng dây bánh răng từ tính.
Truyền điện cảm ứng.
9
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
❖
Phương thức truyền điện khơng dây.
•
Truyền điện khơng dây điện dung
-
Chi phí thấp và tính đơn giản của cơng nghệ.
-
Sử dụng cấu trúc hình học và cơ học tiên tiến của khớp nối
tụ điện.
-
Tụ điện được sử dụng để chuyển điện từ nguồn sang máy
thu thay vì sử dụng cuộn dây hoặc nam châm
-
Rất hữu ích cho các ứng dụng cơng suất thấp.
-
Hoạt động cho cả điện áp cao và dòng điện thấp.
Sơ đồ cộng hưởng của mạch
10
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
❖
Phương thức truyền điện khơng dây.
•
Truyền điện khơng dây bánh răng từ tính
- Trong phương pháp này, hai nam châm vĩnh cửu (PM) được đặt cạnh nhau trái ngược.
- Nguồn được đưa vào cuộn dây máy phát để tạo ra một cơ khí mơ-men xoắn trên PM sơ cấp
- 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
Sơ đồ truyền điện không dây bánh răng từ tính.
11
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
❖
Phương thức truyền điện khơng dây.
•
Truyền điện cảm ứng.
- Điện áp AC chính được chuyển đổi vào nguồn AC HF và được cung cấp cho máy phát. Máy thu hoặc cuộn thứ cấp nhận điện thông qua thay đổi
từ trường.
- Nguồn điện nhận được được chuyển đổi thành DC cho bộ lưu trữ điện của EV thông qua thiết bị điện tử công suất bổ sung và bộ lọc mạch điện.
Sơ đồ bộ truyền lực công suất cảm ứng.
12
❖ Kết luận:
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
2.4 Liên kết bù.
Các tụ bù được thêm vào kết hợp nối tiếp và song song trên cả máy phát và máy thu bên trong hệ thống sạc không dây tĩnh cho xe điện.
Nguồn bù được yêu cầu để loại bỏ sự lệch pha giữa dòng điện để giảm thiểu cơng suất phản kháng trong nguồn.
Nó cũng u cầu cuộn cảm nối tiếp bổ sung để điều chỉnh dòng điện nguồn để mắc song song trong mạch cộng hưởng.
Sơ đồ liên kết bù.
13
24
❖ Kết luận:
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
2.4 Liên kết bù.
SS: Nối tiếp - nối tiếp
SP: Nối tiếp - song song
PS: Song song - nối tiếp
PP: Song song - song song
Bốn loại cấu trúc liên kết bù
14
24
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
2.5 Cấu trúc liên kết biến áp khơng dây
•
Trong hệ thống sạc không dây, bộ phát và bộ thu miếng
đệm được làm bằng nhiều lớp thành phần để đạt được tối
đa hiệu suất truyền tải điệnvà điện từ thấp hơn sự khác
biệt với hiệu quả chi phí.
•
Có ba thành phần chính của tấm đệm biến áp không dây:
cuộn dây, vật liệu che chắn (ferit và tấm nhôm), và các
lớp bảo vệ và nâng đỡ.
Các phương - chiều tấm đệm
(a). Thẳng đứng
(b). Mặt trên
(c). Ngang
15
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
2.5 Cấu trúc liên kết biến áp khơng dây
⮚
Sử dụng các hình dạng để cải thiện hiệu suất và để giải quyết các vấn đề lệch lạc giữa tấm đệm máy phát và máy thu.
∙
(a): Hình trịn.
∙
(b): Hình vng.
∙
(c): Hình chữ nhật.
∙
(d): Hình đơi
∙
(e): Bi-polar.
16
24
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
2.5 Cấu trúc liên kết biến áp không dây
Một thành phần quan trọng khác của máy biến áp không dây là cấu trúc ferit
từ tính. Từ thơng được phân loại trong phạm vi cơng suất từ trung bình đến cao.
Ngồi ra, nó còn ảnh hưởng đến hiệu quả ghép nối giữa các cuộn dây, đặc
biệt nếu khơng có tấm chắn để giảm từ thơng rị rỉ.
(a): Hình trịn.
(b): Hình trịn có vân.
Hình dạng tấm ferit từ.
(c): Hình vng.
(d): Hình chữ nhật.
(e): Hình lõi chữ T.
(f): Hình lõi chữ U.
(g): Hình lõi chữ E.
(h): Hình đơi chữ U.
(i): Hình khối vân
17
24
2. CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY TRÊN XE ĐIỆN
2.6 Vấn đề an tồn, tiêu chuẩn sạc khơng dây cho xe điện.
•
An tồn:
Cần phải đảm bảo mật độ từ thơng đáp ứng các hướng dẫn an toàn khi con người ở các vị trí thơng thường như đứng ngồi xe hoặc ngồi trong
xe. Các xe điện thường được làm bằng thép, đó cũng là một vật liệu che chắn từ trường tốt.
•
Tiêu chuẩn sạc khơng dây cho xe điện.
Các lớp truyền điện không dây
Công suất đầu
WPT
WPT
WPT
WP
–1
–2
–3
T–
3.7
7.7
11
vào tối đa (kW)
4
22
Hiệu
suất
tối
> 85%
thiểu (%)
Tần
số
động (kHz)
hoạt
85 ( Tần số: 81.39 – 90)
Tiêu chuẩn nội bộ J2950 để sạc không dây trên xe điện.
18
24
3. ỨNG DỤNG CỦA SẠC KHƠNG DÂY.
•
Sạc khơng dây tĩnh:
- Sạc khơng dây tĩnh có thể dễ dàng thay thế bộ sạc với sự tham gia của trình điều khiển tối thiểu và nó giải quyết được các vấn đề an toàn như nguy hiểm khi đi lại và
điện giật.
- Thời gian sạc phụ thuộc vào mức năng lượng nguồn, kích thước bệ sạc và khoảng cách khe hở khơng khí giữa hai đầu cuộn dây.
- Khoảng cách trung bình giữa các ánh sáng trọng lượng xe khoảng 150–300 mm.
- Sạc khơng dây tĩnh có thể được lắp đặt trong các khu vực đậu xe, bãi đậu xe,...
19
3. ỨNG DỤNG CỦA SẠC KHƠNG DÂY.
•
Sạc khơng dây động:
Để tăng phạm vi, EV được yêu cầu sạc khá thường xuyên hoặc để lắp một bộ pin lớn hơn (mà dẫn đến các vấn đề bổ sung như chi phí và trọng lượng).
Ngồi ra, nó khơng tiết kiệm khi sạc xe thường xun.
Sạc khơng dây động có thể được dễ dàng kết hợp trong nhiều ứng dụng vận chuyển EV, chẳng hạn như xe tải nhẹ, xe buýt, đường sắt và vận tải nhanh.
20
4. MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY ĐỘNG TRÊN MATLAB
Sơ đồ điều khiển sạc không dây (sạc động).
21
24
4. MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY ĐỘNG TRÊN MATLAB
Dòng điện cuộn sơ cấp Lp.
22
24
4. MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY ĐỘNG TRÊN MATLAB
Dòng điện cuộn sơ cấp Lp.
23
24
4. MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY ĐỘNG TRÊN MATLAB
Dòng điện cuộn thứ cấp Ls.
24
24
4. MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẠC KHÔNG DÂY ĐỘNG TRÊN MATLAB
Công suất khi ở tần số cơ bản của cuộn sơ cấp và thứ cấp.
25
24
