Ein induktives Kopplungsarray für die kabellose In-Bewegung-Aufladung von Elektrofahrzeugen

Ein induktives Energieübertragungssystem (Inductive Power Transfer, IPT) wird als die beste Lösung angesehen, um Elektrofahrzeuge (EVs) bequem aufzuladen. Während stationäre IPT-Systeme kommerzialisiert werden, werden bedeutende Forschungen durchgeführt, um die Herausforderungen dynamischer IPT-Systeme zu bewältigen. Dynamische oder In-Bewegung-IPT-Systeme erfordern eine vollständig elektrifizierte Fahrbahn mit eingebetteten induktiven Kopplern und begleitender Schaltungstechnik. Die große Anzahl an erforderlichen elektronischen Komponenten erhöht jedoch die Systemkomplexität, was die Zuverlässigkeit und wirtschaftliche Durchführbarkeit der bisher vorgeschlagenen dynamischen IPT-Systeme verringert. Dieser Artikel schlägt ein einfaches, aber robustes Push-Pull-gesteuertes Kopplerarray (PPCA) vor, das darauf abzielt, die Anzahl der zum Ansteuern der Straßenkoppler benötigten Schalter zu reduzieren. Dieser Artikel berichtet erstmals über eine Konfiguration, bei der nur N+1 Schalter benötigt werden, um N primäre IPT-Koppler unabhängig zu aktivieren. Beliebig viele Koppler können gleichzeitig im Array aktiviert werden, ohne dass die Strombelastung der Schalter proportional ansteigt. Ein Zustandsraum-Modell wurde entwickelt und in PLECS implementiert, um die Effizienz und die an ein über das PPCA fahrendes EV übertragene Leistung unter Berücksichtigung der Variation der Kopplung und der Eigeninduktivitäten der Koppler zu untersuchen. Ein auf 3,3 kW skalierter Prototyp des PPCA, bestehend aus drei primären und zwei sekundären Kopplern, wurde implementiert, um die Leistung der vorgeschlagenen Konfiguration zu validieren.