Study and simulation of wireless vehicle charging installation in dynamic charging
Μελέτη και προσομοίωση εγκατάστασης ασύρματης φόρτισης οχημάτων σε δυναμική φόρτιση
Λέξεις-κλειδιά
Electric vehicles ; Wireless charging systems ; Mutual inductance ; Modeling ; Simulation ; Ηλεκτρικά οχήματα ; Ασύρματα συστήματα φόρτισης ; Ασύρματη φόρτιση ; Αμοιβαία επαγωγή ; Μοντελοποίηση ; ΠροσομοίωσηΠερίληψη
In the contemporary era, the imperative for environmentally friendly technologies has led to the advent and proliferation of electric vehicles (EVs), marking a paradigm shift in the transportation sector. A significant innovation in this domain is the development of electric wireless charging vehicles, which has garnered considerable attention for research and development. The overarching aim of these innovations is to mitigate emissions from conventional vehicles, positioning EVs as the future of transportation, and contributing to a more sustainable world. EVs are predominantly classified into two main categories: hybrid and pure EVs. Hybrid EVs utilize a blend of internal combustion engines and on-board DC sources for both propulsion and charging, offering a transitional technology towards full electrification. Pure EVs, on the other hand, rely solely on external energy sources, necessitating the use of specialized chargers to replenish their batteries. Despite the widespread adoption of conductive charging, this method presents several challenges, including the need for physical connections, which can be cumbersome and impractical.
Contactless power transfer (CPT) emerges as a promising solution, showcasing remarkable advancements in efficiency, misalignment tolerance, and reduced charging times. These improvements are the result of extensive research and development efforts, aiming to make wireless charging not just a viable alternative, but a preferred method for EV charging. This thesis delves into the dynamic charging technology of EVs, addressing the urgent need to reduce emissions and waste. The focus is on analyzing wireless vehicle charging installations in dynamic charging scenarios, aiming to simulate real-life situations for a comprehensive understanding and the development of practical solutions. The theoretical background provided is essential for solidifying understanding and ensuring accurate results, forming the foundation upon which practical applications can be built.
Simulations play a crucial role in this research, aiming to understand the behavior of a dynamic charging system that utilizes resonant inductive power transfer technology. Through these simulations, the thesis provides valuable insights into how variations in gap and misalignment affect the system’s performance, setting the stage for future developments and optimizations.
In conclusion, this thesis serves as a comprehensive guide and research basis for understanding and advancing the technology of electric wireless charging vehicles, with a particular focus on dynamic charging. It underscores the importance of continuous innovation and research in this field to meet the growing demands for sustainable and efficient transportation solutions. The ongoing research and development efforts are crucial for overcoming existing challenges, optimizing system performance and safety, and ensuring the practical implementation of this technology in real-world scenarios.
Περίληψη
Στη σύγχρονη εποχή, η επιτακτική ανάγκη για τεχνολογίες φιλικές προς το περιβάλλον οδήγησε στην εμφάνιση και τον πολλαπλασιασμό των ηλεκτρικών οχημάτων, σηματοδοτώντας μια παραδείγματική αλλαγή στον τομέα των μεταφορών.Μια σημαντική καινοτομία σε αυτόν τον τομέα είναι η ανάπτυξη ηλεκτρικών οχημάτων ασύρματης φόρτισης, η οποία έχει συγκεντρώσει σημαντική προσοχή για έρευνα και ανάπτυξη. Ο πρωταρχικός στόχος αυτών των καινοτομιών είναι ο μετριασμός των εκπομπών από τα συμβατικά οχήματα, τοποθετώντας τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα στο μέλλον των μεταφορών και συμβάλλοντας σε έναν πιο βιώσιμο κόσμο. Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα κατατάσσονται κυρίως σε δύο κύριες κατηγορίες: υβριδικά και αμιγώς ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Τα υβριδικά ηλεκτρικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν ένα συνδυασμό κινητήρων εσωτερικής καύσης και πηγών συνεχούς ρεύματος επί του οχήματος τόσο για την πρόωση όσο και για τη φόρτιση, προσφέροντας μια μεταβατική τεχνολογία προς την πλήρη ηλεκτροκίνηση. Από την άλλη πλευρά, τα αμιγώς ηλεκτροκίνητα οχήματα βασίζονται αποκλειστικά σε εξωτερικές πηγές ενέργειας, καθιστώντας αναγκαία τη χρήση εξειδικευμένων φορτιστών για την αναπλήρωση των μπαταριών τους. Παρά την ευρεία υιοθέτηση της αγώγιμης φόρτισης, η μέθοδος αυτή παρουσιάζει αρκετές προκλήσεις, όπως η ανάγκη για φυσικές συνδέσεις, οι οποίες μπορεί να είναι δυσκίνητες και μη πρακτικές. Η ασύρματη μεταφορά ενέργειας αναδεικνύεται ως μια πολλά υποσχόμενη λύση, παρουσιάζοντας σημαντικές προόδους στην αποδοτικότητα, στην ανοχή της λανθασμένης ευθυγράμμισης και στους μειωμένους χρόνους φόρτισης. Οι βελτιώσεις αυτές είναι αποτέλεσμα εκτεταμένων προσπαθειών έρευνας και ανάπτυξης, με στόχο να καταστεί η ασύρματη φόρτιση όχι απλώς μια βιώσιμη εναλλακτική λύση, αλλά μια προτιμώμενη μέθοδος για τη φόρτιση των ηλεκτρικών οχημάτων. Η παρούσα διπλωματική εξετάζει τη τεχνολογία δυναμικής φόρτισης των ηλεκτροκίνητων οχημάτων, αντιμετωπίζοντας την επείγουσα ανάγκη μείωσης των εκπομπών και των αποβλήτων. Η έμφαση δίνεται στην ανάλυση εγκαταστάσεων ασύρματης φόρτισης οχημάτων σε σενάρια δυναμικής φόρτισης, με στόχο την προσομοίωση πραγματικών καταστάσεων για την ολοκληρωμένη κατανόηση και την ανάπτυξη πρακτικών λύσεων. Το θεωρητικό υπόβαθρο που παρέχεται είναι απαραίτητο για την εδραίωση της κατανόησης και τη διασφάλιση της ακρίβειας των αποτελεσμάτων, αποτελώντας το θεμέλιο πάνω στο οποίο μπορούν να οικοδομηθούν πρακτικές εφαρμογές. Οι προσομοιώσεις παίζουν καθοριστικό ρόλο σε αυτή την έρευνα, στοχεύοντας στην κατανόηση της συμπεριφοράς ενός δυναμικού συστήματος φόρτισης που χρησιμοποιεί την τεχνολογία επαγωγικής μεταφοράς ενέργειας με συντονισμό. Μέσω αυτών των προσομοιώσεων, η διπλωματική εργασία παρέχει πολύτιμες γνώσεις σχετικά με το πώς οι μεταβολές στο διάκενο και την κακή ευθυγράμμιση επηρεάζουν την απόδοση του συστήματος, θέτοντας τις βάσεις για μελλοντικές εξελίξεις και βελτιστοποιήσεις. Εν κατακλείδι, η παρούσα διπλωματική εργασία χρησιμεύει ως ολοκληρωμένος οδηγός και ερευνητική βάση για την κατανόηση και την προώθηση της τεχνολογίας των ηλεκτρικών οχημάτων ασύρματης φόρτισης, με ιδιαίτερη έμφαση στη δυναμική φόρτιση. Υπογραμμίζει τη σημασία της συνεχούς καινοτομίας και έρευνας στον τομέα αυτό για την ικανοποίηση των αυξανόμενων απαιτήσεων για βιώσιμες και αποδοτικές λύσεις μεταφορών. Οι συνεχιζόμενες προσπάθειες έρευνας και ανάπτυξης είναι ζωτικής σημασίας για την αντιμετώπιση των υφιστάμενων προκλήσεων, τη βελτίωση των επιδόσεων και της ασφάλειας του συστήματος και τη διασφάλιση της πρακτικής εφαρμογής αυτής της τεχνολογίας σε πραγματικές συνθήκες.