BÁO cáo môn học điều KHIỂN hệ THỐNG điện CÔNG NGHIỆP NGHIÊN cứu điều KHIỂN máy PHÁT điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO MÔN HỌC

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIÊN MÁY PHÁT ĐIỆN ???

Nhóm SVTH: 1. Nguyễn Văn Bình (18142358)
2. Lê Văn Bảo (18142559)

GVHD: TS. Trần Quang Thọ

Tp Hồ Chí Minh, 4/2021.


MỤC LỤC
TRANG
Trang tựa

2


LIỆT KÊ HÌNH
TRANG


LIỆT KÊ BẢNG

Trang
Bảng 1-1. Các tiêu chuẩn đối với bộ sạc........................................................................................................ 3
Bảng 3-1. Tham số hệ thống khảo sát............................................................................................................ 7


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

WLTP (Worldwide harmonized Light vehicle Test Procedure) qui trình thử xe
hạng nhẹ
NEDC (New European Driving Cycle) chu kỳ lái xe của châu Âu


CÁC KÝ HIỆU
Vma

Biên độ điện áp

x

0

fsw

nhiệt độ
Tần số chuyển
mạch


MỞ ĐẦU
Tính cần thiết

Nêu lý do chọn đề tài
Mục tiêu của đề tài
Nêu mục tiêu của báo cáo.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Dựa vào việc phân tích bộ sạc sử dụng nguồn lưới, báo cáo này tập trung
nghiên cứu điều khiển: bus DC, nâng cao hệ số công suất PFC, ổn định dòng sạc, ổn
định điện áp sạc, và kiểm soát nhiệt độ của bộ pin.
Báo cáo cũng tập trung nghiên cứu điều khiển bộ sạc sử dụng nguồn lưới 1
pha cho loại pin Lithium-ion.
Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
Cách tiếp cận
Báo cáo dựa vào phân tích các ưu điểm và khuyết điểm của các nghiên cứu đã được
cơng bố gần đây trên các tạp chí khoa học chun ngành có uy tín để làm cơ sở cho
giải pháp đề xuất. Việc phân tích nguyên lý hoạt động của bộ sạc là nền tảng để đề
tài đề xuất giải pháp điều khiển bộ sạc linh hoạt.
Lựa chọn phương pháp nghiên cứu


+ Phương pháp phân tích: được thực hiện bằng cách phân tích nguyên lý hoạt động
của bộ sạc giúp cho đề tài có cách tiếp cận tổng quát, khoa học và xác định đúng
hướng nghiên cứu.
+ Phương pháp mô phỏng: phương pháp điều khiển bộ sạc đã được kiểm tra trên
phần mềm MATLAB/Simulink để thể hiện tính trực quan và độ tin cậy cao trong
miền khảo sát mong muốn.
+ Các chỉ tiêu kỹ thuật của giải pháp điều khiển đều đã được xem xét một cách định
lượng dựa vào các ràng buộc về dòng sạc, điện áp sạc cũng như nhiệt độ bộ pin
trong khi sạc.
Nội dung của báo cáo
Cấu trúc của đề tài bao gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Giải pháp đề xuất
Chương 3: Kết quả khảo sát và nhận xét đánh giá
Chương 4: Kết luận
Đóng góp mới về mặt khoa học của báo cáo
Kỹ thuật điều khiển bộ sạc pin có ổn dịng và ổn áp linh hoạt. Đồng thời có tính
năng PFC và kiểm sốt nhiệt độ của bộ pin nhằm đảm bảo an toàn cho quá trình sạc.
Ý nghĩa thực tiễn


Phương pháp điều khiển bộ sạc linh hoạt sẽ giúp mở rộng ứng dụng sạc cho các bộ
pin với những dung lượng khác nhau. Hơn nữa, đề tài cũng tạo điều kiện cho
việcchế tạo và làm chủ công nghệ với giá thành thấp để tăng khả năng cạnh tranh
của
thiết bị cũng như nâng cao tính bảo mật.


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2,
v.v.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN PIN CỦA XE ĐIỆN
Sự ô nhiễm mơi trường ngày càng tăng do khí thải từ các nguồn năng lượng hóa
thạch của các phương tiện giao thông đã thúc đẩy sự phát triển của các loại xe điện
[1]. Điện khí hóa phương tiện giao thơng là một trong những phương pháp khả thi
đầy tiềm năng nhằm giảm thiểu lượng khí thải ra mơi trường. Sự phổ biến của xe
điện trong tương lai sẽ tác động đáng kể đến nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là
lĩnh vực lưới điện. Nhiều nước phát triển đã thực hiện các chính sách để thúc đẩy
việc triển khai xe điện làm cho việc sử dụng xe điện trong những năm gần đây ngày
càng nhiều [2]. Năng lượng vận hành của các xe điện được lưu trữ trong các bộ pin
(battery pack), các bộ pin này ở dạng điện một chiều. Do đó, cần có các bộ sạc để

chuyển đổi điện năng từ lưới điện xoay chiều sang một chiều để sạc cho các bộ pin.
Sự phát triển của xe điện cũng giúp cho ngành công nghệ pin và bộ sạc đã được cải
thiện đáng kể [3] do có sự đầu tư lớn của các hãng ô tô. Mặc dù xe điện có những
đóng góp tích cực về kinh tế và môi trường, tuy nhiên, các bộ sạc pin cho xe điện
cũng đã gây ra những tác động tiêu cực đến vận hành lưới điện hiện có [4]-[7]. Các
tác động đó chủ yếu gây ra những tải đỉnh cho hệ thống điện vào ban ngày. Vì vậy,
các bộ sạc pin có vai trò quan trọng trong việc phát triển xe điện, công suất sạc và
thời gian sạc sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của pin. Các yêu cầu đối với bộ sạc
pin cần phải đảm bảo hiệu quả và tin cậy, chi phí thấp, trọng lượng nhẹ và an toàn
trong vận hành. Bộ sạc xe điện phải đảm bảo dòng điện được tạo ra với độ méo thấp
để giảm thiểu tác động tiêu cực đến chất lượng điện năng và phải có hệ số cơng suất
cao để tối đa hóa cơng suất thực có sẵn từ nguồn lưới.
Cácdụng
nguồn
qua
các
năng
lượng
cấp
cho
xe
điện
vận
hành
thường
được
dự
trữ
loại
sử

pin
khác
nhau
với
các
u
cầu
sạc
khác
nhau.
Loại
pin
chủ
yếu
được
hiện
lượng
nay
là
Lithium-ion
[8].
Loại
pin
này
có tố
các
ưu
điểm
như
mật

độ
năng
cao,
cơng
nhẹ,
nghệ
giá
thành
ngày
càng
rẻ
[9],
[10],
khơng
độc
có
thể
sử
dụng
sạc
cháy
nhanh.
nổ
khi
Tuy
nhiên,
rào
cản
lớn
nhất

của
loại
pin
nàyhại,
là
có
thể
gây
trình
thơng
sạc
số
kỹ
thuật
sạc
khơng
phù
hợp.
Yếu
quan
trọng
nhất
của
q

10


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2, v.v.

nhiệt độ, nếu khơng được kiểm sốt tốt sẽ dễ dàng dẫn đến cháy nổ [11]. Thêm vào
đó, nhiệt độ cao trong quá trình sạc cũng làm cho quá trình hình thành xen kẽ các
lớp điện phân rắn càng nhanh. Điều này dẫn đến sự gia tăng điện trở nội của pin nên
khả năng lưu trữ và tuổi thọ của pin cũng giảm đáng kể [12].
Mặc dù có những tác động tiêu cực đến lưới điện, sự phổ biến của các hệ thống sạc
pin xe điện cũng có thể mang lại các lợi ích tích cực cho cơng nghệ hệ thống điện
thơng minh V2G (Vehicle-to-grid) một khi có sự quản lý tốt hệ thống điện này
[13]-[15].
Nguyên lý một hệ thống sạc sử dụng nguồn lưới xoay chiều bao gồm các thành
phần được thể hiện trong sơ đồ khối ở hình 1.1. Trong đó, ngõ vào của bộ sạc
thường phải có bộ lọc nhiễu điện từ (EMI filter) nhằm đảm bảo sóng hài bậc cao
của bộ sạc không được phát vào lưới điện. Bộ chỉnh lưu (Rectifier) được dùng để
chuyển đổi nguồn lưới xoay chiều sang nguồn điện một chiều để sạc cho bộ pin.
Mạch PFC (power factor correction) được dùng để tăng áp DC kết hợp với điều
khiển hệ số công suất cho bộ sạc. Bộ biến đổi DC/DC converter dung để điều khiển
dịng và điện áp sạc cho bộ pin có tính năng cách ly thơng qua biến áp cao tần. Bộ
biến đổi DC/DC có thể ở dạng một chiều (Unidirectional DC/DC converter) hoặc
dạng hai chiều (Bidirectional DC/DC converter). Thông thường, các bộ sạc có tính
năng V2G (vehicle-to-grid) và G2V (grid-to-vehicle) sẽ yêu cầu sử dụng các bộ
biến đổi hai chiều.

Hình 1.1. Sơ đồ khối nguyên lý bộ sạc pin xe điện
Có nhiều phương thức sạc điện cho các xe điện [16], trong khuôn khổ báo cáo này
chủ yếu đề cập đến các bộ sạc kèm theo xe. Hình thức sạc này được gọi là sạc onboard OBC (on-board battery charger) [17]. Các bộ sạc loại này thường dùng cho
loại xe điện thuần pin BEV (battery electric vehicle).

11


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2, v.v.

1.2 CÁC TIÊU CHUẨN BỘ SẠC PIN XE ĐIỆN
Các bộ pin xe điện (Battery pack) được dùng để dự trữ năng lượng cho vận hành
động cơ điện của xe thường ở dạng một chiều, trong khi các nguồn sạc phổ biến lại
lấy từ lưới điện xoay chiều. Do đó, để các bộ pin xe điện được sạc điện một cách an
toàn và hiệu quả thông qua các bộ sạc, các bộ sạc này cần đạt được các tính năng kỹ
thuật dựa vào các tiêu chuẩn của ngành ô tô SAE (Society of Automotive
Angineers).
Bảng 1-1. Các tiêu chuẩn đối với bộ sạc
SAE charging Configurations and Ratings Terminology
AC level 1

PEV ỉncludes on-board charger

*DC Level 1

EVSE includes an off-board charger

(SAE J1772™)
120V, 1.4 kW@ 12 amp
12ƠV, 1.9 kW@ 16 amp

200-450 V DC, up to 36 kw (80 A)

Est. charge time:

Est. charge time (20 kw off-board charger):

<
>

PHEV: 7hrs (SOC* - 0% to fulI)

PHEV: 22 min. (SOC* - 0% to 80%)

BEV: 17hrs (soc - 20% to full)
AC level 2
(SAE J1772r")

BEV: 1.2 hrs. (soc - 20% to 100%)
*DC Level 2

PEV includes on-board charger (see belowfor different
types)

EVSE indudes an off-board charger

240 V, up to 19.2 kw (80 A)

200-450 V DC, up to 90 kw (200 A)

Est. charge time for 3.3 kw on-board charger

Est. charge time (45 kw off-board charger):

PEV: 3 hrs(SOC* - 0% to full)

PHEV: 10 min. (SOC* - 0% to 80%)

BEV: 7 hrs (soc - 20% to f ull)

BEV: 20 min. (soc - 20% to 80%)

Est. charge time íor 7 kw on-board charger
PEV: 1.5 hrs (SOC* - 0% to ful 1)

*DC Level 3 (TBD )

BEV: 3.5 hrs (soc - 20% to full)

EVSE includes an off-board charger
200-6 ŨOV DC (proposed) up to 240 kw (400 A)

Est. charge time íor 20 kw on-board charger

Est. charge time (45 kw off-board charger):

PEV: 22 min. (soc* - 0% tofull)

BEV (only): <10 min. (soc* - 0% to 80%)

BEV: 1.2 hrs (SOC- 20% to full)
*AC Level 3 (TBD)

> 20 kw, single phase and 3 phase

*Not finalized
Voltages are nominal confíguration voltages, not coupler ratings
Rated Power is at nominal coníiguration operatĩng voltage and coupler rated current
Ideal charge times assume 90% efflcient chargers, 150W to 12V loads and no balancing ofTraction Battery Pack

Notes:
1)
2)

BEV (25 kwh usable pack size) charging always starts at 20% soc, íaster than a ÍC rate (total capacity charged in one hour) will also stop at 80% soc instead of
100%
PHEV can start from 0% soc since the hybrid mode is available.
Developed by the SAE HybridCommittee vẹr. 031611,.
ii.- >■-

Việc kiểm soát tốt bộ sạc pin cho xe điện sẽ góp phần tích cực cho hiệu quả sạc của
lưới điện và hệ thống phương tiện giao thông [18], [19]. Các tiêu chuẩn chủ yếu qui
định về các thông số kỹ thuật của bộ sạc như định mức công suất, dòng sạc, điện áp
sạc [20]-[22] được thể hiện ở Bảng 1-1.
Tuydụng
nhiên,
theo
tiêu
trên,
định
giới suất
hạn
nhiệt
độ
được
chưa
u
cầu
cụ1các
thể.

Chẳng
vớibảng
AC cấp
2 qui
(Level
2),về
cơng
bộ
sạc
sử
on-board
nguồn
pha
có chuẩn
thể hạn,
lênnhư
đến
20kW.
Với
mức
cơng
suất
sạc này,
năng
lượng

12


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2,

v.v.

tổn hao sinh ra đáng kể và làm cho nhiệt độ bộ sạc tăng cao mặc dù bộ sạc vẫn đạt
tiêu chuẩn qui định. Điều này có thể dẫn đến khả năng gây ra cháy nổ nếu khơng
kiểm sốt nhiệt độ bộ sạc một cách hiệu quả. Mức sạc dùng nguồn lưới AC cao nhất
của bảng này là cấp 3 (Level 3) với cơng suất tối đa bằng 50kW. Ngồi ra, các mức
độ sạc siêu nhanh của cấp 5 lên tới 350kW [23] được dùng cho các trạm sạc cơng
cộng cũng chưa có qui định cụ thể về nhiệt độ. Do đó, có thể thấy rằng, các tiêu
chuẩn về xe điện hiện nay chưa thật sự hồn thiện và chuẩn hóa cho tồn cầu.
Trong thực tế, vẫn có các hiện tượng cháy nổ các bộ sạc hoặc bộ pin do nhiệt độ
tăng cao. Để các bộ sạc xe điện vận hành hiệu quả và an tồn, việc kiểm sốt nhiệt
độ bộ pin và bộ sạc cần phải được thực hiện thông qua các giải thuật điều khiển. Do
đó, việc nghiên cứu sâu các bộ sạc này cần được thực hiện để có thể điều khiển hiệu
quả hơn và an toàn hơn. Điều này làm cơ sở cho việc tích hợp cơng nghệ thơng
minh nhân tạo dễ dàng hơn. Khi đó, việc điều khiển bộ sạc theo các tính năng ổn
dịng và ổn áp cũng như có kiểm sốt nhiệt độ một cách linh hoạt sẽ trở nên dễ dàng
hơn.

1.3 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
Qui trình thơng thường của một bộ sạc gồm các bước sau:
1. Kiểm tra: kết nối cắm sạc, dung lượng bộ pin, trạng thái SoC và chất lượng
bộ pin
2. Thực hiện sạc ổn dòng cho đến khi đạt điện áp cực đại
3. Thực hiện sạc ổn áp cho đến khi dịng sạc nhỏ giọt thì dừng sạc
Nếu bước đầu cho kết quả đạt tiêu chuẩn thì mới thực hiện quá trình sạc ở bước 2
và 3. Trong quá trình sạc, có thể có hoặc khơng có tính năng kiểm sốt nhiệt độ bộ
pin cũng như của bộ sạc. Bước đầu thường chỉ có trong các bộ sạc thơng minh. Đối
với các bộ sạc thông thường, bước đầu thường bị bỏ qua để giảm giá thành thiết bị.
Vì vậy, có thể gặp rủi ro khi bộ pin không đạt chất lượng tiêu chuẩn. Bước kiểm tra
ban đầu của quá trình sạc có thể sử dụng các giải thuật khác nhau [24], [25]. Trong

khuôn khổ báo cáo này chỉ nghiên cứu kỹ thuật sạc ổn dịng, ổn áp, và kiểm sốt
nhiệt độ.
13


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2,
v.v.

Các hệ thống sạc và pin trong thực tế được thương mại hóa bởi các tập đồn ơ tơ
hàng đầu thế giới gần như không công bố chi tiết kỹ thuật cũng như cơng nghệ sạc.
Họ phải giữ bí mật cơng nghệ do áp lực cạnh tranh trên thị trường. Các nghiên cứu
bởi các nhà khoa học đã được công bố công khai trên các tạp chí khoa học có thật
sự được ứng dụng trong sản phẩm của các hãng hay không vẫn khó biết chính xác.
Các nghiên cứu liên quan đến các bộ sạc đã được công bố [26] với các kiểu nguồn
lưới xoay chiều 1 pha và 3 pha. Kỹ thuật sạc on-board trong [8], [27], [28] sử dụng
các bộ lọc ngõ vào của bộ sạc với lưới 1 pha và 3 pha và quan tâm chủ yếu đến
phần chỉnh lưu.
Để nâng cao hiệu suất cho bộ sạc, ngoài việc lọc nhiễu ở ngõ vào, các hệ thống sạc
hiện nay thường gồm có một bộ chỉnh lưu và một bộ cầu H tích cực kép DAB
(dual-active bridge) [29]—[31]. Bộ điều khiển của hệ thống này thường gồm có điều
khiển bus dc, điều khiển PFC và điều khiển ổn dòng hoặc ổn áp cho pin [32], [33].
Hơn nữa, nghiên cứu trong [33] tập trung điều khiển bus dc trong trạm sạc sử dụng
kết hợp điện mặt trời nối lưới. Kỹ thuật chuyển mạch điện áp zero trong [34] đề
nghị xem xét đến sự phụ thuộc thời gian của dòng chuyển mạch và tụ chuyển mạch
thơng qua hàm chi phí. Kỹ thuật dịch nhiều pha để giảm độ gợn dòng điện trong
[35]

đã ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của bộ sạc khi có dịng nhỏ. Cơng

bố trong

[36]

sử dụng kỹ thuật bù để giảm độ gợn dịng điện nhằm giảm kích thước

mạch
lọc. Kỹ thuật trong [37] điều khiển bộ sạc kết hợp nguồn lưới và pin mặt trời
sử
dụng điều khiển chế độ trượt.
Hầu hết các nghiên cứu trên chưa có quan tâm đến vấn đề nhiệt của bộ pin khi thực
hiện các giải pháp điều khiển bộ sạc.
Trong
khi
đó,
cácđề
nghiên
vềsạc
vấn
đềpin.
nhiệt
sựđộ
cố với
khi các
sạc
pin
nay
hiện
chưa
có tồn
các
xuất

giải pháp
kết
nối
hay[38]—[43]
kiểm sốtgây
nhiệt
đảm
bộ
sạc
bảo
đểan
cho
hệ cứu
thống
và

14


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2,
v.v.

CHƯƠNG 2. ĐIỀU KHIÊN BỘ SẠC PIN XE ĐIỆN
2.1 NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG SẠC
Trong nội dung báo cáo này tập trung nghiên cứu điều khiển bộ sạc cấp 2 cho các
bộ pin có điện áp định mức 240V, dịng sạc có thể lên đến 80A và công suất sạc lên
đến 20kW. Bộ sạc được nghiên cứu sử dụng nguồn vào xoay chiều 1 pha. Nguyên
lý hệ thống sạc đã được trình bày như hình 1.1. Để biến đổi và truyền cơng suất đạt
hiệu quả cao, các hệ thống sạc hiện nay bao gồm các thành phần:
Bộ lọc nhiễu ngõ vào thường có dạng LC

Bộ chỉnh lưu cầu 1 pha dùng để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều 1 pha sang
nguồn điện một chiều
Mạch tăng áp một chiều với tính năng PFC
Bộ chuyển đổi cầu H kép tích cực để thực hiện sạc
Ngồi ra, trước khi nguồn điện sạc được nối vào pin sạc cịn có mạch lọc LC ở ngõ
ra DC của bộ sạc.

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực hệ thống sạc pin xe điện
2.2 MẠCH CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA

Với tiêu
nguồn
cấp
chuẩn
sạc
cótừ
cơng
suấtxoay
sạc chiều
từ 3.31kW
đến 19.2 kW,
cho
ngõ
vào bộbộ
sạc
cócấp
thể 2lấy
nguồn
pha.

15


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2, v.v.

Với nguồn điện ngõ vào xoay chiều 1 pha có tần số 50Hz như hình 2.2(a), sau khi
qua mạch lọc nhiễu điện từ, dạng sóng điện áp ngõ ra của bộ chỉnh lưu V rec_o ở hình
2.2(b) có giá trị trung bình như sau:
Vaver = 0.9* V = 0.9*220 = 198V

(2-1)

Trong đó: Vs là điện áp hiệu dụng của nguồn xoay chiều. Điện áp này không đủ để
sạc với định mức cấp 2. Vì điện áp sạc định mức cấp 2 có thể lên đến 275VDC, do
đó, điện áp ngõ vào của bộ DAB (dual-active bridge) ở hình 2.2 cần phải lớn hơn
giá trị này. Thông thường điện áp ngõ vào bộ DAB khoảng 350VDC.

Hình 2.3. Dạng sóng điện áp ngõ vào và ngõ ra của bộ chỉnh lưu cầu 1 pha.

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ KHẢO SÁT
3.1 CÀI ĐẶT THAM SỐ
Hệ thống khảo sát có thơng số bộ pin sạc và bộ điều khiển được trình bày ở bảng 31. Thời gian khảo sát trong phần này khoảng 3000 giây tương ứng với 50 phút.

Bảng 3-2. Tham số hệ thống khảo sát
Description
Nominal voltage

Value
233.6V

Rated capacity
SoC

37.5Ah
20%

Booster voltage controller

Kp=5e-4; Ki=5e-3

Booster current controller

Kp=1e-2; Ki=1e-1

DAB voltage controller

Kp=1e-2; Ki=1e-2

DAB current controller

Kp=1e-2; Ki=1e-1

CI

18.8

Cv

112.8

n

75%

A0

0.06

ỡmax

200oC

0env

30oC

3.2 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT
Các kết quả khảo sát của các chế độ sạc được trình bày trên hình 3.1 đến hình 3.10.
Ban đầu là quá trình sạc ổn dịng đến khi điện áp sạc đạt đến 275V thì chuyển sang
sạc ổn áp. Quá trình sạc ổn áp được thực hiện cho đến khi dòng sạc nhỏ giọt thì
dừng sạc.
Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng và loại pin hiện có, người sử dụng có thể chọn dịng
sạc cho bộ pin. Trong thực tế, theo thơng số của nhà sản xuất pin lithium-ion, dịng
sạc có thể lên đến 5 lần dung lượng định mức như ở hình 2.14. Ví dụ: một pin có
dung lượng 6.5Ah có thể sạc dòng lên đến 32.5A. Tuy nhiên, số lần sạc khi đó của
pin sẽ bị giảm đáng kể. Vì vậy, các bộ pin sử dụng sạc nhanh với cường độ dịng
điện lớn thì tuổi thọ sẽ giảm và ngược lại, phương pháp sạc tiêu chuẩn với cường độ
dòng điện 50% dung lượng CExt sẽ giúp tăng độ bền của pin. Do đó, lựa chọn chế độ
sạc là phải giải bài toán tối ưu nên cần các điều kiện ràng buộc và mục tiêu cụ thể.

Với chế độ sạc thông thường trong báo cáo này, có hai mức dịng điện sạc ổn dòng
được khảo sát là 40A và 60A.


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2,
v.v.

Hình 3.4. Điện áp và dịng điện sạc khi Iref=40A

Hình 3.5. Cơng suất sạc và nhiệt độ ước lượng của bộ pin
Các chế độ sạc được thể hiện ở hình 3.1, 3.2, 3.5, và 3.6 tương ứng với hai mức
dòng sạc 40A và 60A. Trong khi đó, chế độ sạc có kiểm sốt nhiệt độ thể hiện ở
hình 3.3, 3.4, và 3.7 đến 3.10.
Điện áp và dịng điện sạc trên hình 3.1 cho thấy giai đoạn đầu của q trình sạc ổn
dịng bằng 40A với thời gian sạc 2600s (tương ứng với hơn 43.3 phút) thì đạt được
điện áp 275V. Khi đó, chuyển sang sạc ổn áp đến thời điểm 2810s thì dừng sạc.
o
Tuy nhiên,
lượng
(thể
C)
suất140
sạc okhoảng
10kW
ở hình
nhiệt
ước
khơng
của
pin

lênvới
đếncơng
khoảng
C. Do đó,
để đảm
bảo3.2
anvà
tồn
chođộ
pin
sạc,

18


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2, v.v.

thực hiện với mức sạc 40A, mà chỉ có thể sạc với mức dịng thấp hơn. Thơng
thường giá trị tiêu chuẩn bằng 50% dung lượng. Khi đó, dịng sạc an tồn sẽ bằng
0.5*37.5=18.75A. Điều này sẽ làm cho thời gian sạc lên tới vài giờ.

độ

19


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2,
v.v.

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN

4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Song song với các nghiên cứu cải thiện công nghệ pin dành cho xe điện, việc
nghiên cứu các bộ sạc dùng cho xe điện để đảm bảo an tồn nhiệt cho q trình sạc
cũng như giảm thời gian sạc đã và đang được các hãng sản xuất xe điện thực hiện
mạnh mẽ nhằm tăng tính cạnh tranh trên thị trường. Tuy nhiên, các kỹ thuật và công
nghệ sạc của các hãng xe điện này hầu như chưa được công bố phổ biến do áp lực
cạnh tranh trên thị trường. Báo cáo này đã trình bày nguyên lý xây dựng mơ hình
điều khiển bộ sạc có tích hợp tính năng ổn dịng, ổn áp cũng như kiểm soát nhiệt độ
của bộ pin khi sạc.
4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Để hệ
tạo
cũng
thốnggiao
sạc có
thểnghệ,
được đề
ứngtàidụng
và tăng
khả năng
chế
sau:
như
chuyển
cơng
cần hiệu
đượcquả
nghiên
cứu thêm

các phần

20


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] R. Teodorescu, M. Liserre, and P. Rodriguez, Grid Converters for
Photovoltaic and WindPower Systems. 2011.
[2] Z. Darabi and M. Ferdowsi, “Aggregated impact of plug-in hybrid electric
vehicles on electricity demand proíile,” IEEE Transactions on Sustainable
Energy, vol. 2, no. 4. pp. 501-508, 2011, doi: 10.1109/TSTE.2011.2158123.
[3] N. Imanishi and O. Yamamoto, “Rechargeable lithium-air batteries:
characteristics and prospects,” Mater. Today, vol. 17, no. 1, pp. 24-30, 2014,
[Online].

Available:

https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S 1369702113004586.
[4] J. Y. Yong, V. K. Ramachandaramurthy, K. M. Tan, and N. Mithulananthan,
“A review on the state-of-the-art technologies of electric vehicle, its impacts
and prospects,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 49, pp. 365-385, 2015,
[Online].

Available:

https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S 1369702113004586.
[5] C. H. Dharmakeerthi, N. Mithulananthan, and T. K. Saha, “Overview of the
impacts of plug-in electric vehicles on the power grid,” 2011, doi:
10.1109/ISGT-Asia.2011.6167115.
[6] R. C. G. II, L. Wang, and M. Alam, “The impact of plug-in hybrid electric

vehicles on distribution networks: A review and outlook,” Renew. Sustain.
Energy Rev., vol. 15, pp. 544-553, 2011.
[7] M. Aziz and T. Oda, “Simultaneous quick-charging system for electric
vehicle,” in 9th International Conference on Applied Energy, ICAE2017,
2017, pp. 1811-1816.
[8] Y. Miao, P. Hynan, A. Von Jouanne, and A. Yokochi, “Current li-ion battery


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2, v.v.

technologies in electric vehicles and opportunities for advancements,”
Energies, vol. 12, no. 6, 2019, doi: 10.3390/en12061074.
[9] Statista, “Electric vehicles - global lithium-ion battery pack costs 2011-2020,”
Statista

Research

Department,

2020.

https://www. statista. com/statistics/883118/global-lithium-ion-battery-packcosts/.
[10]

D. Stringer and A. Rathi, “The Electric Car Battery Boom Has

Screeched to a
Halt, For Now,” Hyperdrive,

Bloomberg,

2020.

/>[11]

P. Sun, R. Bisschop, H. Niu, and X. Huang, “A Review of Battery

Fires

in

Electric Vehicles,” Fire Technol., vol. 56, pp. 1361-1410, 2020, doi:
10.1007/s 10694-019-00944-3.
[12]

V. A. Marcis, A. V. J. S. Praneeth, L. Patnaik, and S. S. Williamson,

“Analysis of CT-CV Charging Technique for Lithium-ion and NCM 18650
Cells over Temperature Range,” in Proceedings of the IEEE International
Conference on Industrial Technology, 2020, vol. 2020-Feb, pp. 947-952, doi:
10.1109/ICIT45562.2020.9067186.
[13]

M. A. Masrur et al., “Military-Based Vehicle-to-Grid and Vehicle-to-

Vehicle
Microgrid - System Architecture and Implementation,” IEEE Transactions on
Transportation Electrification, vol. 4, no. 1. pp. 157-171, 2017, doi:
10.1109/TTE.2017.2779268.
[14]

H. KLAINA, I. PICALLO, P. LOPEZ-ITURRI, J. J. ASTRAIN, and L.

AZPILICUETA, “Aggregator

to Electric Vehicle

LoRaWAN based

Communication Analysis in Vehicle-to-Grid Systems in Smart Cities,” IEEE

22


Access, 2020.
[15]

X. Chen and K.-C. Leung, “Non-cooperative and Cooperative

Optimization

23


SVTH: Tên sinh viên 1-Tên sinh viên 2, v.v.

of Scheduling with Vehicle-to-Grid Regulation Services,” IEEE Trans. Veh.
Technol., vol. 69, no. 1, pp. 114-130, 2020.
[16]

M. Yilmaz and P. T. Krein, “Review of battery charger topologies,

charging
power levels, and infrastructure for plug-in electric and hybrid vehicles,”
IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, no. 5. pp. 2151-2169,
2013, doi: 10.1109/TPEL.2012.2212917.
[17]

S. Zou, J. Lu, A. Mallik, and A. Khaligh, “Modeling and Optimization

of

an

Integrated Transformer for Electric Vehicle On-Board Charger Applications,”
IEEE Trans. Transp. Electrif., vol. 4, no. 2, pp. 355-363, 2018.
[18]

Y. Luo, G. Feng, S. Wan, S. Zhang, V. Li, and W. Kong, “Charging

scheduling strategy for different electric vehicles with optimization for
convenience of drivers, performance of transport system and distribution
network,” Energy, vol. 194, 2020, doi: 10.1016/j.energy.2019.116807.
[19]

S. Sachan, S. Deb, and S. N. Singh, “Different charging infrastructures

along
with smart charging strategies for electric vehicles,” Sustain. Cities Soc., vol.
60, 2020, doi: 10.1016/j.scs.2020.102238.

[20]

J.

Pokrzywa,

“SAE

International

standards

work,

including

communication
protocols and connectors, fast charge, batteries.” 2011.
[21]

G. Kissel, “SAE International releases new fast-charging combo

coupler
standard (SAE J1772) for plug-in electric and electric vehicles,” Global
Battery Systems, GM, and

SAE,

2012.

/>[22]

I. Publications, “IET Code of Practice for Electric Vehicle Charging
24


Equipment 4th Edition,” The

IET,

2020.

/>
25