Ασύρματη Φόρτιση Ηλεκτρικών Οχημάτων και Προστασία Επιβατών

Abstract

Η Ασύρματη Μεταφορά Ισχύος (Wireless Power Transfer-WPT) είναι μια μέθοδος επαγωγικής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας η οποία παρά την ιδιαίτερη πρόοδο της την δεκαετία του ’90 έχει τις απαρχές της στα τέλη του 19ου αιώνα με πρωτοπόρο τον Nicola Tesla. Μια από τις εφαρμογές της είναι και η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων κατά την οποία μεταφέρεται ασύρματα ηλεκτρική ενέργεια από το ηλεκτρικό δίκτυο στην μπαταρία του ηλεκτρικού οχήματος είτε όταν το όχημα σταθμεύει πάνω από τον φορτιστή (Στατική Επαγωγική Φόρτιση) είτε όταν το όχημα κινείται στον δρόμο (Δυναμική Επαγωγική Φόρτιση). Η παρούσα διπλωματική παρουσιάζει και τις δύο κατηγορίες ασύρματης φόρτισης των ηλεκτρικών οχημάτων, την Στατική και την Δυναμική. Για την Στατική Επαγωγική Φόρτιση παρουσιάζεται αρχικά η βασική αρχή λειτουργίας, τοπολογίες αντιστάθμισης, τα ηλεκτρονικά ισχύος και ο έλεγχος που χρησιμοποιούνται και οι βασικές διατάξεις του μαγνητικού συζευκτή με τα πλεονεκτήματα αλλά και τα μειονεκτήματα τους. Για την Δυναμική Επαγωγική Φόρτιση παρουσιάζεται η συνολική διαμόρφωση, οι τοπολογίες αντιστάθμισης, τα ηλεκτρονικά ισχύος, ο έλεγχος και οι διάφορες διατάξεις του μαγνητικού συζευκτή. Παρόλο που η αρχή λειτουργίας της στατικής και της δυναμικής φόρτισης είναι η ίδια, η δυναμική φόρτιση παρουσιάζει πολλές δυσκολίες στην υλοποίησή της αφού το ηλεκτρικό όχημα πρέπει να φορτιστεί κινούμενο με μεγάλες ταχύτητες κάτι που επιβάλλει υψηλές ισχύς της διάταξης WPT καθώς και άλλες λύσεις. Ακολούθως στο δεύτερο μέρος της εργασίας αυτής αναλύονται οι επιδράσεις του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου των συστημάτων επαγωγικής φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων σε χαμηλές ή μεσαίες συχνότητες (50 ή 60 Hz έως και μερικές δεκάδες kHz) στον ανθρώπινο οργανισμό καθώς επίσης και η μελέτη δυνατοτήτων μείωσης των επιδράσεων αυτών μέσω κατάλληλων θωρακίσεων.