Elektrikli araçların kablosuz güç iletimi ile şarj edilmesi
Charging of electric vehicles with wireless power transmission
Yazar: ÖMER FARUK TEL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞULE KUŞDOĞAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde tamamı elektrikli ve hibrit elektrikli araçların kullanımı sürekli artmaktadır. Bu tür araçların en büyük problemi şarj edilmesi ve çok uzun mesafe gidememeleridir. Bu sorunların aşılması için daha güçlü bataryaların geliştirilmesi ile birlikte yüksek verimli ve kısa sürede şarj yapan cihazlarının da kullanılması gerekmektedir. Yapılan çalışmanın amacı, elektrikli araçların bataryalarının manyetik kuplaj yöntemi kullanılarak yüksek verimlilikle şarj edilebilmesini sağlamak, karşılaşılan kısıtlamaları incelemek, verimliliği arttırmak ve şarj yapısını oluşturan parametrelerin etkisini incelemektir. Kablosuz şarj sisteminin tasarımında seri rezonans devresi kullanılmış ve diğer çalışmalarda kullanılan topolojiler analiz edilmiştir. Sistemde 1 adet evirici, 2 adet doğrultucu, 1 adet rezonans devresi ve 1 adet dönüştürücü devresi kullanılmıştır.

Çalışmada ağırlıklı olarak verimliliği en çok etkileyen kısım olan bobinlerin tasarımı üzerinde durulmuştur. Bobinlerin tasarımı yapılırken kalite faktörünün düşük olmaması ve iletken direncinin düşük olmasına dikkat edilmiştir. Çalışmada Ansys Maxwell programı kullanılarak bobin tasarımı için en uygun model belirlenmiş ve sistemin manyetostatik ve "Eddy Current" analizleri yapılmıştır. Maxwell programının dışında bobin tasarımı için kullanılan diğer metotlar da incelenmiştir.

Çalışmada iletim mesafesi 15 cm olarak belirlenmiştir. Çalışmada Maxwell programı ile bobinler arasındaki mesafenin, bobinlerin konumunun, sarım sayılarının değişimin, bobin kalınlığının, sarımlar arası mesafenin, nüve kalınlığının ve alüminyumun etkisi incelenmiştir. Kablosuz güç iletim sistemi simülasyonu sonucunda verim %89,93 olarak görülmektedir.

Abstract:
Today, the use of all electric and hybrid electric vehicles is constantly increasing. The biggest problem with such vehicles is that they cannot be charged and cannot go too long. In order to overcome these problems, it is necessary to use high efficiency and short time charging devices with the development of stronger batteries. The aim of this study is to ensure that the batteries of electric vehicles can be charged with high efficiency by using magnetic coupling method, to examine the constraints encountered, to increase the efficiency and to examine the effect of the parameters forming the charge structure. In the design of the wireless charging system, serial resonance circuit was used and the topologies used in other studies were analyzed. 1 inverter, 2 rectifiers, 1 resonant circuit and 1 converter circuit were used in the system.

The study mainly focuses on the design of the coils, which are the most effective part of the efficiency. In the design of the coils, low quality factor and low conductor resistance were considered. Using Ansys Maxwell program, the most suitable model for coil design was determined and magnetostatic and "Eddy Current" analyzes of the system were performed. In addition to the Maxwell program, other methods for coil design are also investigated.

The transmission distance was determined as 15 cm. In this study, the effect of Maxwell program, the distance between the coils, the position of the coils, the number of windings, the thickness of the coils, the distance between the windings, core thickness and aluminum were investigated. As a result of the simulation of the wireless power transmission system, the efficiency is seen as 89.93%.