Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Moallem,Hamid Reza Karshenas
مهدی معلم (استاد راهنما) حمیدرضا کارشناس (استاد مشاور)
 
STUDENT
Pedram Shahriari Nasab
پدرام شهریاری نسب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Design, optimization, and implementation of contactless energy transmission inductive link for electric vehicle charging
In the past decade, using contactless energy transmission systems (CET) has gained tremendous attention in providing the energy for electronic and electrical systems. Safety, convenience in transmitting the energy, and its suitability in hazardous applications due to the elimination of sparking and electrical shock risks are considered as the benefits of contactless energy transmission systems comparing to conventional energy transmission techniques using wires and connectors. CET systems make it possible to transmit electric power from a few mili-watts to hundreds of kilowatts without contact, in distances from several millimeters to a few meters. As a result, CET systems have found so many applications from supplying the microelectronic implants in human body to charging the electronic equipment remotely and providing the energy for electrical and electronic systems. One promising application of these systems is the contactless charging of the electric vehicles. The increasing need for traortation systems and automobiles due to growth of worldwide populations has caused several problems such as global warming, pollution and depletion of petroleum resources. To address this in the traortation area, automobile manufacturers have been developing electric vehicles (EVs) such as hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in HEVs, pure EVs (PEVs), and others which utilize clean energy as their predominant energy source. However, EV is not yet welcomed into the markets by potential customers due to drawbacks such as its high price, heaviness, and the large space required by its battery, a driving range shorter than that of a normally fueled car, a long charging time, and the frequent charging requirements. First approach to solve such problem is to increase the charging power level and continuous charging. Increasing power level in wire-based charging system causes several difficulties such as limitation in transmission for public and residential places. Using contactless energy transfer (the process of transferring power to an electrical load without any physical interconnection with the source); it is possible to charge electric vehicle without wire and in a more convenient and safer way. Also it is possible to charge electric vehicle while traveling which decreases the required capacity. In this project, the inductive link of a contactless energy transmission system according to the electric vehicle charging standards has been designed, and the system parameters are optimized to achieve the best performance while the minimum copper volume is needed. The analytical model of the system based on the system geometry has been proposed and the accuracy is verified using finite element simulation of the system and developing a prototype. Also the electromagnetic interference problem (EMI) within the system is studied and it is proven that the system performance is compatible with the related standards. Keywords: contactless energy transmission system, electric vehicles, finite element simulation, inductive contactless transmission system, proximity effect, skin effect
امروزه استفاده از سیستم های انتقال انرژی بدون تماس برای تأمین انرژی مورد نیاز تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. انتقال با ایمنی بالا، راحتی در انتقال ، امکان انتقال و تأمین انرژی به نقاط دور از دسترس از جمله برتری های سیستم های انتقال انرژی بدون‌تماس نسبت به سیستم های کنونی تماسی عنوان می شود.چنین سیستم هایی امروزه، انتقال توان از چند دهم میلی وات تا چندین کیلووات را در فاصله چند میلیمتر تا 2 یا 3 متر فراهم آورده اند. به همین علت کاربردهای بسیار متفاوت از تأمین انرژی تجهیزات میکرو الکترونیک کاشته شده در بدن انسان، تا شارژ بدون‌تماس دستگاه های الکترونیکی و تأمین انرژی سیستم های الکترونیکی و الکتریکی در فواصل نسبتاً زیاد پیدا کرده اند. یکی از مهم‌ترین و رو به رشدترین کاربردهای سیستم های انتقال بدون تماس، شارژرهای بدون تماس خودروهای الکتریکی می باشد. با افزایش جمعیت جهان، تقاضا برای استفاده از خودروها و وسایل حمل‌ونقل بسیار افزایش یافته است. مهم‌ترین مشکلات در برابر الکتریکی شدن کامل سیستم های حمل‌ونقل، ظرفیت پایین ذخیره کننده های انرژی و در نتیجه برد کم در حالت شارژ کامل خودروهای الکتریکی و همچنین زمان شارژ بسیار زیاد این خودروها می باشد. اولین راه حل برای این مشکل، افزایش توان انتقالی در سیستم های شارژ خودروهای الکتریکی و همچنین شارژ مداوم و در حال حرکت این خودروهای می باشد. انتقال توان بالا در سیستم های شارژ تماسی مشکلات بسیار از جمله خطرات بیشتر در هنگام انتقال، محدودیت زیاد در محیط های عمومی و خانگی و عدم شارژ به خاطر فراموشی، خواهد داشت. سیستم های انتقال انرژی بدون تماس امکان انتقال انرژی زیاد در مدت زمان کم را فراهم می نماید و درعین‌حال انتقال در ایمنی بالاتر و با راحتی کاربر انجام می شود. همچنین با تحقق چنین سیستم هایی امکان شارژ خودروهای الکتریکی در حال حرکت ایجاد و در نتیجه ظرفیت مورد نیاز برای ذخیره کننده های انرژی در این خودروها، کاهش می یابد. در این پایان‌نامه لینک القایی سیستم انتقال انرژی بدون تماس، برای شارژ خودروهای الکتریکی، منطبق بر استانداردهای شارژ ارائه شده طراحی و پارامتر های سیستم برای رسیدن به عملکردی مطلوب با طراحی یک مسئله بهینه‌سازی با در نظر گرفتن مسائل عملی، محاسبه شده اند. مدلی تحلیلی برای لینک القایی در سیستم انتقال بدون تماس، با توجه به شکل هندسی در نظر گرفته شده برای سیستم ارائه و صحت و دقت مدل با استفاده از شبیه سازی المان محدود سیستم در نرم‌افزار ماکسول، شبیه سازی مدل تحلیلی سیستم در نرم‌افزار متلب و پیاده سازی عملی یک نمونه آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مسائل مربوط به تداخل الکترومغناطیسی و سازگاری الکترومغناطیسی بررسی، و نشان داده شده است سیستم طراحی‌شده عملکردی منطبق بر استانداردهای ارائه شده برای مسائل تداخل الکترومغناطیسی و سازگاری الکترومغناطیسی دارد. واژه های کلیدی: انتقال انرژی بدون تماس؛ سیستم های انتقال انرژی القایی؛ خودروهای الکتریکی، مدل سازی المان محدود، اثر پوستی؛ اثر مجاورتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی