Design and estimation point transfer for dynamic wireless power transfer disc coil for electric vehicle

• Autorzy: Suryoatmojo Heri , Ricto Y.W. , Ashari M. , Agung Pamuji Feby

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.10.25

Warianty tytułu

PL

Projekt punktowej estymacji dynamicznego bezprzewodowego przesyłu mocy w oparciu o normę SAE J2954 zasilania pojazdu elektrycznego lekkiego i ciężkiego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One effort research topic in the electric vehicle is wireless power transfer (WPT). The advantage of using WPT is allowing the electric vehicle to charge while running (dynamic wireless power transfer). This is because, the transfer power method not involve a plug-in process. Therefore, in this research, an estimation of the number of transfers point from electric vehicles will be made to find the required electrical energy transfer for electric vehicles. In addition, the estimation is calculated in one hour based on the classification of the light and heavy electric vehicle power based on SAE J2954 standard. In this research, the disc coil is developed for transmitter and receiver, then it followed by creating a couple magnetic based on series-series topology method. The resonance frequency in this study is set to be constant at 100 kHz. Meanwhile, a constant gap between the transmitter and receiver is set to be 9 cm. To illustrate the dynamic movement of vehicle, e velocity and the distance of the electric vehicle are also set to be constant at 3.6 km/hour and 0.3 m. As a result, in the heavy electric vehicle, 22 kW and 200 kW to generate an electric vehicle in one hour are required 4,552,440 and 41,386,517 transfer points respectively. For the light electric vehicle with the size 3.7 kW, 7.7 kW and 11.1 kW need 765,600 1,593,333 and 2,296,667 transfer points respectively.

PL

Jednym z tematów badawczych w pojeździe elektrycznym jest bezprzewodowy transfer energii (WPT). Zaletą korzystania z WPT jest możliwość ładowania pojazdu elektrycznego podczas jazdy (dynamiczny bezprzewodowy transfer mocy). Dzieje się tak dlatego, że metoda zasilania transferowego nie obejmuje procesu podłączania. Dlatego też w niniejszych badaniach dokonane zostanie oszacowanie liczby punktów przesiadkowych z pojazdów elektrycznych w celu znalezienia wymaganego przesyłu energii elektrycznej dla pojazdów elektrycznych. Ponadto oszacowanie jest obliczane w ciągu jednej godziny na podstawie klasyfikacji mocy lekkich i ciężkich pojazdów elektrycznych w oparciu o normę SAE J2954. W badaniach tych opracowano cewkę dyskową dla nadajnika i odbiornika, a następnie utworzono parę magnetyczną w oparciu o metodę topologii szereg-szereg. Częstotliwość rezonansowa w tym badaniu jest ustawiona na stałą wartość 100 kHz. Tymczasem stała odległość między nadajnikiem a odbiornikiem ma wynosić 9 cm. Aby zilustrować dynamiczny ruch pojazdu, prędkość e i odległość pojazdu elektrycznego są również ustawione na stałe i wynoszą 3,6 km/h i 0,3 m. W rezultacie w ciężkim pojeździe elektrycznym do wytworzenia pojazdu elektrycznego w ciągu godziny potrzeba odpowiednio 4 552 440 i 41 386 517 punktów przesiadkowych o mocy 22 kW i 200 kW. Dla lekkiego pojazdu elektrycznego o mocy 3,7 kW, 7,7 kW i 11,1 kW potrzeba odpowiednio 765 600, 1 593 333 i 2 296 667 punktów przesiadkowych.

Słowa kluczowe

EN

dynamic WPT; disc coil; estimation point transfer; SAE J2954 standard

PL

dynamiczny WPT; cewka dyskowa; transfer punktu oszacowania; norma SAE J2954

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 10
• Strony: 129--133
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Suryoatmojo Heri

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (F-ELECTICS), Department of Electrical Engineering

autor

Ricto Y.W.

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (F-ELECTICS), Department of Electrical Engineering

autor

Ashari M.

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (F-ELECTICS), Department of Electrical Engineering

autor

Agung Pamuji Feby

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (F-ELECTICS), Department of Electrical Engineering

Bibliografia

• [1] W. E. Outlook, Executive Summary, pp. 23–28, 2018, doi: 10.1787/weo-2018-2-en.
• [2] J. Shin et al., Design and implementation of shaped magnetic-resonance-based wireless power transfer system for roadway-powered moving electric vehicles, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 61, no. 3, pp. 1179–1192, 2014, doi: 10.1109/TIE.2013.2258294.
• [3] X. Mou, D. T. Gladwin, R. Zhao, H. Sun, and Z. Yang, Coil Design for Wireless Vehicle-to-Vehicle Charging Systems, IEEE Access, vol. 8, 2020.
• [4] D. Patil, J. M. Miller, B. Fahimi, P. T. Balsara, and V. Galigekere, A Coil Detection System for Dynamic Wireless Charging of Electric Vehicle, IEEE Transactions on Transportation Electrification, vol. 5, no. 4, 2019.
• [5] L. Zhang et al., Hybrid electrochemical energy storage systems: An overview for smart grid and electrified vehicle applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 139, no. October 2021.
• [6] X. Shi et al., Effects of coil shapes on wireless power transfer via magnetic resonance coupling, J. Electromagn. Waves Appl., vol. 28, no. 11, 2014.
• [7] J. Li, L. Tan, X. Huang, and M. Zhang, Multi-Scheme Evaluation of Disk Resonator Considering Transfer Performance and EME Indicator of WPT System, IEEE Access, vol. 8, 2020.
• [8] Zhong Wenxing, Xu Dehong, R. S. Y. Hui, Wireless Power Transfer Between Distance and Efficiency. Springer Nature Singapore Pte Ltd, 2020.
• [9] A. Triviño-Cabrera, J. M. González-González, and J. A. Aguado, Fundamentals of Wireless Power Transfer. 2020.
• [10] S. Park, Evaluation of electromagnetic exposure during 85 kHz wireless power transfer for electric vehicles, IEEE Trans. Magn., vol. 54, no. 1, pp. 1–9, 2018, doi: 10.1109/TMAG.2017.2748498.
• [11] S. J. Chapman, Electric machinery fundamentals, 4th ed. New York: McGraw-Hill, 2005.
• [12] M. Education, (Schaum’s Outlines) Mahmood Nahvi, Joseph Edminister-Schaum’s Outline of Electric Circuits-McGraw-Hill Education, (2013).
• [13] Y. Lu and W.H. Ki, CMOS Integrated Circuit Design for Wireless Power Transfer, springer, 2018.
• [14] Takehiro Imura, Toshiyuki Uchida and Yoichi Hori, Flexibility of Contactless Power Transfer Using Magnetic Resonance Coupling to Air Gap and Misalighment for EV, World Electric Vehicle Journal, vol. 3, 2009.
• [15] M. Tilbury, The Ultimate Tesla Coil Design And Contruction Guide. McGraw-Hill, 2008.
• [16] J. Wang, M. Leach, E. G. Lim, Z. Wang and Y. Huang, Investigation of magnetic resonance coupling circuit topologies for wireless power transmission, Microw. Opt. Technol. Lett., vol. 61, no. 7, 2019.
• [17] U. Rectifiers, MUR15xx, 2008.