แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ระบบการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สายสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า

Abstract

ปัจจุบันนี้ยานยนต์ไฟฟ้าถูกใช้งานกันอย่างแพร่หลายซึ่งยานยนต์ไฟฟ้าใช้พลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่แบบประจุใหม่ได้เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานทางกลในการขับเคลื่อน ซึ่งเป็นพลังงานที่สะอาดมีผลดีต่อสภาพแวดล้อมแตกต่างกับยานยนต์ที่ใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิงในการขับเคลื่อนดังนั้นความนิยมของยานยนต์ไฟฟ้าในภาคอุตสำหกรรมยานยนต์จึงเพิ่มขึ้นอย่างแพร่หลาย วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการออกแบบจำลองคณิตศาสตร์ของระบบการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สายสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า โดยใช้หลักการเหนี่ยวนำพื้นฐานของฟาราเดย์และหลักการเหนี่ยวนำวงจรเรโซแนนซ์ โดยงานวิจัยฉบับนี้จัดทำขึ้นนี้จะเปลี่ยนรูปแบบพลังงานไฟฟ้าไปเป็นพลังงานแม่เหล็กและส่งไปยังตัวรับพลังงานผ่านอากาศ ซึ่งตัวรับพลังงานจะเปลี่ยนพลังงานแม่เหล็กกลับมาเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อมาประจุให้กับแบตเตอรี่ ซึงจะให้หลักการนี้ออกแบบและสร้างวงจรประจุแบตเตอรี่ไร้สายให้กับยานยนต์ไฟฟ้า ซึ่งมีข้อดีคือ ทำให้เกิดความสะดวกสบายแก่ผู้ใช้งานยานยนต์ไฟฟ้าในอนาคต ผลการจำลองทางคณิตศาสตร์ไฟฟ้าของระบบการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สายสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า จากการออกแบบค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ที่ระยะตั้งแต่ 2 – 12 เซนติเมตร พบว่า ที่ระยะ 10 เซนติเมตร ให้ แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า รวมถึง กำลังไฟฟ้าที่ดีที่สุด ที่แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต 104.84 โวลต์ กระแสเอาต์พุต 10.48 แอมป์ กำลังไฟฟ้า 1,098.72 วัตต์ แต่ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำอยู่ที่ร้อยละ 35.5 ซึ่งระยะที่ให้ประสิทธิภาพดีที่สุดอยู่ที่ 2 เซนติเมตร ที่แรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต 26.37 โวลต์ กระแสเอาต์พุต 2.63 แอมป์ กำลังไฟฟ้า 69.35 วัตต์

Nowadays, electric vehicles are widely used by drawing electrical energy from a rechargeable battery. The change of electrical energy into mechanical energy for driving is environmental-friendly energy, compared to fuel cars. Therefore, the popularity of electric vehicles in the automotive industry has widely increased. This study proposed a mathematical model of wireless electric energy transfer system for electric vehicle applications. Based on Faraday's law and the principle of resonance circuit, this can transform electrical energy to magnetic energy and transmit the power through air gap. The energy receiver transformed the magnetic energy back to electrical energy for charging the battery. The design of wireless power transfer for electric vehicles was convenient to the electric vehicles drivers in the future. The result of simulation showed that the model of wireless power transfer system for electric vehicles was designed of various parameters at the distance of 2-12 cm. It was found that the optimal distance of air gap was 10 cm. The maximum output voltage was 104.84 V. while the output current was 10.48 A. The maximum power was 1,098.72 W. The efficiency was quite low at 35.5%. The best efficiency range in air gap was 2 cm. at the output voltage of 26.37 V., whereas the output current was 2.63 A. and the output power was 69.35 W. This study can be verified that the proposed method can be the principle design of wireless power transfer for electric vehicle in the future work.