Transfert d’énergie sans contact par induction en moyenne puissance

INTRODUCTION

1 - CONTEXTE

• 1.1 - Techniques de transmission d’énergie à distance
  Figure 1 - Schéma de principe de l’induction magnétique Figure 2 - Transmission d’énergie par couplage magnétique hautement résonant : schéma de principe et expérience du MIT (d’après [4]) Figure 3 - Schéma de principe d’un système de transmission de puissance par couplage capacitif Figure 4 - Schéma de principe d’un système de transmission de puissance par micro-ondes
• 1.2 - Positionnement de l’étude
  Figure 5 - Durées de charge en fonction des paliers de puissance (source : Corporate Value Associates) Figure 6 - Chaîne de conversion d’énergie d’un système de recharge sans contact pour un véhicule électrique

2 - MODÈLES ÉLECTROMAGNÉTIQUES SIMPLIFIÉS ET COMPENSATION

• 2.1 - Modélisation du coupleur
  Figure 7 - Schéma inductif équivalent d’un coupleur à deux enroulements Figure 8 - Représentation simplifiée 2D des flux Figure 9 - Schéma électrique équivalent en T Figure 10 - Schéma électrique équivalent à deux inductances
• 2.2 - Choix de la compensation
  Figure 11 - Convertisseur à résonance série Figure 12 - Convertisseur à résonance série-parallèle Figure 13 - Convertisseur à résonance série-série
• 2.3 - Évaluation du rendement
  Figure 14 - Schéma équivalent au premier harmonique Figure 15 - Évolution du rendement en fonction du coefficient de couplage

3 - MÉTHODOLOGIE DE PRÉ-DIMENSIONNEMENT

• 3.1 - Puissance transmissible pour une compensation série-série
• 3.2 - Processus de pré-dimensionnement
  Figure 18 - Géométrie du coupleur simulé Figure 19 - Simulation pour les deux valeurs extrêmes de ß Figure 20 - Évolution de la puissance transmissible et des pertes par proximité en fonction de ß Figure 21 - Surface de cuivre nécessaire pour différents entrefers (P = 20 kW) Tableau 1 - Paramètres de la simulation Tableau 2 - Dimensions du coupleur Tableau 3 - Résultats du pré-dimensionnement

4 - ÉTUDE DU CONVERTISSEUR ET MISE EN ŒUVRE

• 4.1 - Support de l’étude
  Figure 22 - Structure de puissance Figure 23 - Forme d’ondes typiques dans le coupleur de la figure 22
• 4.2 - Étude du convertisseur
  Figure 24 - Évolution des différentes grandeurs en fonction de la fréquence Figure 25 - Caractéristiques de charge
• 4.3 - Mise en œuvre
  Figure 26 - Réalisation du coupleur (société Transrail B&V) Figure 27 - Réalisation des condensateurs de compensation Figure 28 - Contraintes sur les condensateurs en fonction de l’entrefer Figure 29 - Schéma de l’ensemble du convertisseur DC-DC Figure 30 - Relevés expérimentaux avec la structure de la figure 29 Figure 31 - Rendement en fonction de la puissance de sortie Figure 32 - Mesure de l’échauffement du primaire Tableau 4 - Caractéristiques du coupleur Tableau 5 - Résultats de mesures Tableau 6 - Comparaison simulation/mesures

5 - CONCLUSION