Projet et intégration d'un système de transfert inductif pour les applications automobiles

La transmission inductive de puissance (IPT) pour les véhicules électriques est une technologie émergente prometteuse qui semble capable d'améliorer l'acceptation de la mobilité électrique. Au cours des deux dernières décennies, de nombreux chercheurs ont démontré la faisabilité et la possibilité de l'utiliser pour remplacer les systèmes conducteurs classiques pour la charge de la batterie à bord du véhicule. Actuellement de nombreux efforts visent à étendre la technologie IPT vers son utilisation pour la charge pendant le mouvement du véhicule. Cette application, généralement appelée IPT dynamique, vise à surmonter la limite représentée par les arrêts prolongés nécessaires pour la recharge introduisant également la possibilité de réduction de la capacité de la batterie installée à bord du véhicule. Un système IPT est essentiellement basé sur la résonance de deux inducteurs magnétiquement couplés, l'émetteur, placé sur ou sous le sol, et le récepteur, placé sous le plancher du véhicule. La gamme de fréquence de fonctionnement typique pour les applications automobiles va de 20 kHz à environ 100 kHz. Le couplage entre les deux inductances s'effectue à travers un entrefer important, généralement d'environ 10-30 cm. Cette thèse présente les résultats des activités de recherche visant à la création d'un prototype pour l'IPT dynamique orienté vers le transport privé. A partir d'une analyse de l'état de l'art et des projets de recherche en cours dans ce domaine, ce travail présente le développement d'un modèle de circuit capable de décrire les phénomènes électromagnétiques à la base du transfert de puissance et l'interface avec l'électronique de puissance. Les analyses effectuées à travers le modèle développé fournissent la base pour la conception et la mise en œuvre d'un convertisseur dédié à faible coût et efficacité élevée pour l'alimentation du côté transmetteur. Une architecture générale de l'électronique de puissance qui gère le côté récepteur est proposée avec les circuits de protection supplémentaires. Une méthodologie pour la conception intégrée de la structure magnétique est illustrée. Cette méthodologie couvre les aspects de l'interface avec l'électronique de puissance, l'intégration sur un véhicule existant et l'installation sur l'infrastructure routière. Une série d'activités visant à la réalisation d'un site d'essai dédié sont présentées et discutées. En particulier, les activités liées à la création de l'infrastructure électrique ainsi que les questions et les méthodes d'implantation des émetteurs dans le revêtement routier sont présentées. L'objectif final est la création d'une ligne de recharge IPT dédiée de 100 mètres de long. Enfin, une méthodologie d'évaluation de l'exposition humaine est présentée et appliquée à la solution développée.