Transmission d'énergie sans contact

Systèmes de recharge sans contact pour véhicule électrique

- Analyse électromagnétique de coupleurs inductifs et prédiction du champ rayonné

Dans le cadre du projet FUI CINELI (Charge Inductive Electrique Interopérable, 2011-2014) en partenariat avec Renault, Schneider Electrique et Newtech Concept, différents types de coupleurs ont été étudiés. A titre d’illustration la figure ci-dessous montre une structure circulaire planaire constituée de deux bobines circulaires et de deux plaques de ferrites circulaires qui agissent comme blindage magnétique. Une plaque en acier qui représente le châssis simplifié du véhicule est également prise en compte. La modélisation a permis de quantifier l’effet de la distance entre les bobines (d) et du décalage entre les axes (sh) qui dépendent de la position du véhicule. Des tests expérimentaux réalisés chez Renault ont permis de valider les modèles développés.

Fig.1 : Coupleur inductif avec châssis simplifié
Figure 1 : Coupleur inductif avec châssis simplifié

 

Les figures 2 et 3  ci-dessous montre la sensibilité des paramètres électriques au positionnement. Il ressort en particulier que les inductances propres sont peu sensibles au décalage et sensibles aux variations distance sol/bord pour les faibles distances. La mutuelle est en revanche très sensible à la distance et au décalage. Par ailleurs des mesures du champ magnétique rayonné ont été réalisées dans le cas d’un transfert de puissance de 3 kW les relevés ont montré que la valeur maximale d’induction se situe au point K et restent en dessous des recommandations de l’ICNIRP.

Fig.2 : Valeurs des inductances et de la mutuelle  pour des entrefers différents d (m): calcul (lignes continus) et mesures (lignes pointillées), a) sh=0    Fig.3 : Valeurs des inductances et de la mutuelle  pour des entrefers différents d (m): calcul (lignes continus) et mesures (lignes pointillées), b) sh=0.1m
Fig.2 et 3 : Valeurs des inductances et de la mutuelle pour des entrefers différents d (m): calcul (lignes continus) et mesures (lignes pointillées), a) sh=0 and b) sh = 0.1m

L’extension des investigations précédentes au cas de la recharge dynamique (véhicule en mouvement) fait l’objet d’un travail coopératif avec Politecnico di Torino dan le cadre d’une thèse en co-tutelle.

- Exposition électromagnétique due aux systèmes de recharge sans contact

L’exposition d’un corps humain positionné au voisinage d’un système de recharge à été évaluée par le biais d’une modélisation tridimensionnelle. Pour le système étudié, il ressort que les valeurs maximales d’induction magnétique et de champ électrique respectivement égales à 0.46 μT et 0.003 V/m restent en dessous des valeurs correspondant à l’exposition du public (27 μT pour B et 4.05 V/m pour E, ICNIRP 2010). La figure ci-dessous montre dans un plan de coupe la distribution de champ électromagnétique dans le corps humain. La valeur maximale de l’induction est de 0.18 μT et la valeur maximale pour le champ est de 0.0012 V/m. Les résultats obtenus pour cette configuration d’étude confirment le respect des recommandations.

Fig.4 : Exposition électromagnétique due aux systèmes de recharge sans contact
Fig.4 : plan de coupe la distribution de champ électromagnétique dans le corps humain


Quelques publications récentes
- M. Ibrahim, L. Bernard, L. Pichon, E. Laboure, A. Razek, O. Cayol, D. Ladas and J. Irving, Inductive Charger for Electric Vehicle: Advanced Modeling and Interoperability Analysis. IEEE Transactions on Power Electronics, 2016.
- Ping-Ping Ding, Lionel Pichon, Laurent Bernard, Adel Razek, Electromagnetic fields in body by wireless inductive system, COMPEL . vol 34, n°2, pp 590-595, 2015.