Elektrikli araç için endüktif manyetik bağlı güç aktarım sistemi tasarımı
Design of inductive magnetic coupled power transmission system for electric vehicle
Yazar: ŞAKİR KUZEY
Danışman: DOÇ. DR. NECMİ ALTIN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy

Özet:
Teknoloji ve çevre bilincinin gelişmesiyle, ürün elde etmenin yanı sıra ürünün nasıl elde edildiği ve bunun çevresel etkileri ön plana çıkmaktadır. Fosil türevli yakıtların sınırlı olması ve çevreye etkileri otomotiv sektöründe de yeni düşüncelerin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Bunun sonucunda, düşük emisyon oranlı sektör çözümleri araştırma konusu olmuş ve elektrikli araçlar üzerine çeşitli fikirler geliştirilmiştir. Elektrikli araçların üretilmeye başlanmasıyla yeni alt yapı sorunları ortaya çıkmıştır. Bu alt yapı sorunlarından birisi de elektrikli araçların bataryasının şarj edilmesi konusudur. Günümüzde araştırmacılar, elektrikli araçların konnektör ile geleneksel biçimde şarj edilmesinin yanı sıra kablosuz şarj sistemleri ile güç aktarımı konusuna da yoğunlaşmaktadır. Bu çalışmada, elektrikli araçların şarjında kullanılacak bir kablosuz şarj sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan ICPT sisteminde, büyük hava aralığı ve düşük manyetik bağlantı katsayısı ile yüksek verimli güç aktarımının elde edilmesi amaçlanmıştır. 20 cm hava aralıklı 15 kW ve 30 cm hava aralıklı 45 kW gücünde olmak üzere iki model için güç aktarımında kullanılan topolojiler incelenmiş ve en uygun topoloji kullanılarak sistem parametreleri MATLAB ile geliştirilen bir yazılım ile hesaplanmıştır. Hesaplanan parametreler ANSYS-Maxwell yazılımına aktarılarak manyetik sistem modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan bu model ile Simplorer yazılımında geliştirilen elektrik devre modelinin eş zamanlı benzetimi yapılarak modellerin performansı analiz edilmiştir. Bunun yanında, tasarlanan 15 kW gücündeki endüktif manyetik bağlı güç aktarım sistemi için kullanıcı hataları gibi herhangi bir nedenden dolayı istemsiz oluşabilecek çeşitli hizalama hatalarının verim üzerindeki etkileri incelenmiş ve elde edilen sonuçlar sunulmuştur.

Abstract:
With the developments in technology and the environmental awareness, besides obtaining the product, how the product is made and its impacts on the environment are considered in the foreground. Limited sources of fossil fuels and their impacts on the nature also have caused new ideas to emerge in the automotive industry. Therewith, industrial solutions with low emission levels have become research topic and various ideas have been developed on electric vehicles. New infrastructure problems have emerged with the production of electric vehicles. One of these problems is the charging of electric vehicle batteries. Besides the charging of electric vehicle in conventional way with connectors, nowadays researchers are concentrating on power transfer with wireless charging systems. In this study, a wireless charging system for charging electric vehicle was designed. In the designed ICPT system, it is aimed to obtain highly efficient power transmission with large air gap and low magnetic coupling coefficient. Topologies for two models, 15 kW with, 20 cm air gap and 45 kW with, 30 cm air gap were investigated and design parameters for most suitable topology were calculated by using an algorithm devoloped with MATLAB. Calculated parameters were transferred to ANSYS-Maxwell software and magnetic system model was obtained. This model and electrical circuit model developed with Simplorer software were simulated simultaneously, and the performance of the designed system was analyzed. In addition, the efficiency effects of different alignment errors that may occur due to any reason such as user errors on system efficiency were analyzed and obtained results were presented for 15 kW inductive magnetic coupled power transfer system.