Ανάλυση λειτουργίας ηλεκτροκίνητου οχήματος, μέθοδοι φόρτισης και οι επιπτώσεις του στην σύγχρονη κοινωνία

Μαραγκός, Δημήτριος

Analysis of electric vehicle operation, charging methods and its impact on modern society

Διπλωματική εργασία

Author

Μαραγκός, Δημήτριος

Date

2023-10

Advisor

Συγγερίδου, Ολυμπιάδα

Διπλωματική εργασία (3.032Mb)

Keywords

Ηλεκτρικά οχήματα ; Ηλεκτρικοί κινητήρες ; Μέθοδοι φόρτισης ; Κυκλώματα φόρτισης ; Συσσωρευτές ; Ασύρματη φόρτιση ; Έξυπνα δίκτυα ; Ατμοσφαιρική ρύπανση ; Κλιματική αλλαγή ; Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Abstract

Είναι γεγονός πως η κλιματική αλλαγή, αποτελεί ένα εκ των σοβαρότερων θεμάτων που καλείται να αντιμετωπίσει η ανθρωπότητα. Μέρος του προβλήματος αυτού, αποτελεί η περιβαλλοντική ρύπανση που προκαλείται από τις μηχανές εσωτερικής καύσεως που χρησιμοποιούν τα συμβατικά οχήματα. Για τον λόγο αυτό, η αποστροφή προς την ηλεκτροκίνηση αποτελεί ένα σημαντικό βήμα, το οποίο θα οδηγήσει σε σταδιακή απεξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα, αρά και σε πιο οικολογικές μετακινήσεις. Η συνεχής εξέλιξη των ηλεκτρικών κινητήρων, των συσσωρευτών και των ηλεκτρονικών διατάξεων με την πάροδο των ετών, έχει οδηγήσει στο σημείο, οπού η τεχνολογία των ηλεκτρικών οχημάτων σήμερα είναι ευρέως διαδεδομένη. Η παρούσα διπλωματική εργασία αναλύει την λειτουργία των οχημάτων, τις μεθόδους φόρτισης, αλλά και τον τρόπο διασύνδεσης τους με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Συνεπώς, παρουσιάζονται μερικές από τις προτεινόμενες τοπολογίες ηλεκτρονικών ισχύος που αναφέρονται στην πιο πρόσφατη βιβλιογραφία, οι οποίες αφορούν την ενσύρματη φόρτιση τόσο για τις Grid-to-Vehicle (G2V) και Vehicle-to-Grid (V2G) λειτουργίες όσο και για την ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων. Εξετάζεται επίσης, η συνεργασία μεταξύ έξυπνων δικτύων και ηλεκτρικών οχημάτων, καθώς και η ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών συστημάτων σε αυτά, με σκοπό την επίτευξη παραγωγής καθαρής ενέργειας και την υποστήριξη του δικτύου σε περιόδους υψηλής ζήτησης. Επιπλέον, γίνεται αναφορά στις επιπτώσεις που έχουν τα ηλεκτρικά οχήματα στην σημερινή κοινωνία, αλλά και στον αντίκτυπο που έχουν στο περιβάλλον. Τέλος, παρουσιάζεται η προσομοίωση σύγχρονης μηχανής μόνιμων μαγνητών (PMSM), η οποία πραγματοποιήθηκε στο περιβάλλον Matlab/Simulink, καθώς και τα τελικά συμπεράσματα που εξήχθησαν από την παρούσα εργασία.

Abstract

It is a fact that climate change is one of the most serious issues that humanity is called upon to address. Part of this problem is the environmental pollution caused by the internal combustion engines used in conventional vehicles. For this reason, the shift towards electromobility is an important step that will lead to a gradual decoupling from fossil fuels and to greener transport. The continuous development of electric motors, batteries and electronic devices over the years has led to the point where electric vehicle technology is now widespread. This thesis analyses the operation of the vehicles, the charging methods and how they are connected to the electricity grid. Therefore, some of the proposed power electronics topologies reported in the most recent literature are presented, which are related to wired charging for both Grid-to-Vehicle (G2V) and Vehicle-to-Grid (V2G) modes and wireless charging of electric vehicles. The cooperation between smart grids and electric vehicles, as well as the integration of photovoltaic systems into them, is also being explored to achieve clean energy production and grid support during periods of high demand. In addition, reference is made to the impact of electric vehicles on today's society and their impact on the environment. Finally, the simulation of a synchronous permanent magnet synchronous machine (PMSM), which was carried out in the Matlab/Simulink environment, is presented, as well as the final conclusions drawn from this work.