Diseño de un dispositivo de acoplamiento inductivo para la recarga sin contacto de vehículos eléctricos

Abstract

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[ES] El objetivo del proyecto pretende es el diseño de un dispositivo de acoplamiento inductivo, a baja frecuencia, para la recarga rápida sin contacto de vehículos eléctricos. El método convencional de recarga utilizado en los vehículos eléctricos es la conexión a red mediante un enchufe. A pesar de la complejidad de los protocolos empleados en dicha conexión, que entre otras cuestiones buscan la seguridad en el proceso de recarga, el usuario debe manejar una conexión eléctrica con una potencia de cortocircuito elevada, especialmente en procesos de carga rápida. Si además la estación es de intemperie, en caso de condiciones climatológicas adversas (lluvia, nieblas, etc.) el riesgo eléctrico aumenta. El empleo de un acoplamiento inductivo permite que el usuario no tenga que manejar conexiones eléctricas, debiendo únicamente posicionar el vehículo para comenzar la recarga. Ello, además de aumentar la seguridad eléctrica, conlleva otra serie de ventajas en el caso de recarga rápida en estaciones de intemperie: mayor facilidad para el usuario, ya que el proceso es más automático; mayor comodidad en caso de condiciones climatológicas adversas, ya que el usuario no ha de bajar del vehículo; mejor accesibilidad para personas con discapacidad; etc. El diseño se ha centrado en un acoplamiento inductivo de baja frecuencia, ya que frente a otras posibilidades de transferencia de energía inalámbrica, es el que proporciona una menor exposición a campos electromagnéticos, en relación al límite admisible por el ser humano, siendo por tanto una alternativa que presenta mayor seguridad sin necesitar medios adicionales de apantallamiento. En el proyecto se analizan en primer lugar las influencias de todos los parámetros que intervienen en el diseño: posibles geometrías, materiales, influencia del desplazamiento horizontal (excentricidad), influencia de la separación entre vehículo y dispositivo, flujos de dispersión, relación de transformación, frecuencia, etc. Todo ello permite realizar una primera elección de cómo se conforma el dispositivo. Con este resultado se procede posteriormente a un diseño de detalle del equipo, dimensionándolo adecuadamente y determinando las características más relevantes en cuanto a rango de aplicación y rendimiento. Tanto para la primera parte del análisis, como para el diseño final, se han empleado herramientas de simulación electromagnética por elementos finitos, que han sido previamente validadas en el ámbito de aplicación del proyecto por reproducción de otros modelos obtenidos de la bibliografía existente.