Công nghệ sạc động được PGS Lưu nghiên cứu khi học tiến sĩ khoa học ngành điện - điện tử và khoa học máy tính tại Đại học Munich (Đức) giai đoạn 2010 - 2015. Ý tưởng đến khi ông thấy giải pháp ôtô điện gắn pin năng lượng mặt trời trên nóc xe với cơ chế vừa chạy vừa sạc pin. Từ đó ông tìm hiểu công nghệ sạc không dây động, một dạng truyền năng lượng điện trong quá trình xe chạy.
PGS Lưu cho biết, công nghệ hiện nay là sạc không dây, nhưng là sạc tĩnh, tức xe phải dừng lại sạc đến khi đầy pin. Công nghệ này cần thời gian sạc dài, xe phải dừng vào trạm nên khá bất tiện. Ngoài ra, khi sạc tĩnh làm khoảng cách di chuyển sau mỗi lần sạc ngắn, dung lượng và trọng lượng của ắc-quy lớn. Còn công nghệ sạc động có thể tạo thành làn đường sạc cùng lúc cho nhiều xe.
PGS Ngô Đăng Lưu giới thiệu mô hình thiết kế hệ thống sạc không dây động. Ảnh: Hà An
Trở về Việt Nam năm 2015, PGS Lưu bắt đầu phát triển các mô hình để kiểm chứng hiệu quả của của công nghệ sạc động mà ông nghiên cứu. Đường sạc được ông thiết kế các đế sạc, mỗi đế chứa một cuộn dây sơ cấp có cấu trúc đặc biệt hoạt động theo nguyên lý móc vòng sử dụng từ trường kết nối với một cuộn dây thứ cấp gắn trên xe. Dựa vào nguyên lý móc vòng này khi xe chạy qua đường sạc sẽ tạo dòng điện tích vào bộ sạc trên xe. "Công nghệ này tương tự sạc không dây điện thoại nhưng là sạc tĩnh, còn giải pháp tôi dành cho ôtô là công nghệ sạc động", PGS Lưu nói.
Để tăng hiệu suất, ông cho biết có thể tăng giảm khoảng cách móc vòng (khoảng cách cuộn sơ cấp và thứ cấp) theo một mức tối ưu. Theo tính toán và mô phỏng trong phòng thí nghiệm, công nghệ này có thể cho công suất sạc tối đa 80 kW trong thời gian 5 - 10 phút, với khoảng cách truyền 0,5 m. Thời gian này có thể giúp ôtô sạc nhanh mà không cần dừng.
Ngoài hệ thống phần cứng, ông còn phát triển mô hình trí tuệ nhân tạo dựa trên dữ liệu thu nhận được từ các lần sạc và quá trình chạy xe để phát triển phần mềm giám sát, điều chỉnh hệ thống điện, sạc trên xe giúp tối ưu hóa hoạt động của pin. Thông qua phần mềm, người sử dụng biết tình trạng pin, thời gian pin hết giúp pin bền hơn. Phần mềm dự đoán pin đầy và cạn trong ắc-quy của ông được cấp chứng nhận quyền tác giả tháng 10/2022. Hệ thống sạc động đang làm hồ sơ đăng ký cấp bằng sáng chế.
Hình ảnh mô phỏng cơ chế hoạt động của ôtô đi qua đường sạc. Ảnh: NVCC
Theo ông Lê Trung Hiếu, kỹ sư điện - điện tử, Giám đốc công ty công nghệ Ewater, ứng dụng công nghệ sạc điện cho xe khi đang chạy được một số quốc gia như Anh, Malaysia... nghiên cứu vài năm trở lại đây và có cơ sở ứng dụng thực tế cao. Về cơ chế hoạt động, ông cho biết hiểu đơn giản nhất đây là công nghệ sử dụng 2 cuộn dây có chức năng thu phát sóng điện từ, một cuộn đặt dưới mặt đường (có chức năng phát), một cuộn đặt trên xe (có chức năng thu) sau đó nạp điện vào ăc-quy. Đoạn đường càng dài, xe sạc càng nhiều điện hơn trong quá trình chạy.
Tuy nhiên, theo ông Hiếu, dù tiềm năng nhưng tác giả mới làm quy mô phòng thí nghiệm, cần làm thực tế để có đánh giá sát hơn. Ông lưu ý, hiện các hệ thống pin trên xe điện phục vụ cho việc sạc kéo dài vài chục phút, còn sử dụng cho việc sạc nhanh hiện chưa có sẵn trên các dòng xe và cần nghiên cứu thêm. Ngoài ra, việc tích hợp thêm hệ thống sạc không dây động trên các dòng xe sẽ phát sinh chi phí đầu tư cao hơn vì các xe đã có sẵn công nghệ sạc đang sử dụng. Hạ tầng trạm sạc đã được chuẩn hóa hiện tại cũng cần phải thay đổi nếu ứng dụng công nghệ sạc này. "Tác giả cần có sự tham gia đầu tư với một hãng xe hướng đến công nghệ này để tích hợp công nghệ vào xe và hạ tầng trạm sạc ngay từ đầu để giảm chi phí, mục tiêu ứng dụng thực tế khả thi hơn", ông Hiếu nói.
Truyền điện không dây là công nghệ đang được sử dụng rộng rãi và sạc điện không dây là một trong những ứng dụng tiêu biểu của nó. Hệ thống truyền điện không dây cho phép truyền năng lượng qua không khí với hiệu suất cao và khoảng cách từ vài mm đến vài trăm mm. Một trong những rủi ro lớn nhất khi triển khai công nghệ sạc không dây cho xe điện là phải thiết kế và triển khai đúng cách, công nghệ sạc không dây có thể gây ra tai nạn và gây nguy hiểm cho người dùng.
Hà An