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�rea Cient�fica: Electrónica de Potência
Desenvolvimento de um Sistema para Transferência de Energia sem Fios para Mobilidade Elétrica
Publicada a 2020-01-30
Aluno: Carlos Miguel Gomes Mendes N�mero: a74338 Email: a74338@alunos.uminho.pt
Data in�cio: 01/10/2019

Orientador(es):
Nome: Vitor Duarte Fernandes Monteiro
Email: vmonteiro@dei.uminho.pt

Descri��o:

A procura pelos VEs tem vindo a aumentar e como tal surgem novos desafios a nível da mobilidade elétrica e das redes elétricas. Do ponto de vista da mobilidade, o tempo de carregamento de um VE, o preço das baterias e a autonomia continuam a ser os principais inconvenientes associados a estes veículos. Para mitigar estes problemas, surgem a um grande ritmo sistemas de carregamento cada vez mais potentes diminuindo assim o tempo de carregamento e os sistemas de gestão da carga nas baterias mais eficientes.

A integração dos VEs nas redes elétricas é dificultada pelos sistemas carregamento unidirecionais em comparação com os sistemas de carregamento bidirecionais. Além do modo de operação G2V, os sistemas bidirecionais permitem os modos de operação V2G e V2H. Estes modos de operação são mais um passo importante na integração dos VEs, pois este passará a ser visto pela rede elétrica como carga, fonte ou sistema armazenamento. Além das vantagens já referidas, o VE poderá resolver problemas de qualidade de energia elétrica e funcionar como uma UPS nas habitações.

De forma acompanhar as tendências do mercado, surge então a necessidade de sistemas de carregamento de VE sem fios, os denominados WCS. Atualmente, já existem diversos sistemas de carregamento sem fios unidirecionais com resultados excelentes, superando mesmo as expectativas, tanto a nível da potência de carregamento, como de eficiência. Com o sucesso dos WCS no carregamento de VE, surge então a necessidade de inovação deste sistema tornando-o bidirecional.

Nesta dissertação o objetivo é desenvolver um sistema de carregamento bidirecional sem fios juntando, assim, as vantagens dos sistemas unidirecionais sem fios e os sistemas bidirecionais com fios. O sistema de carregamento a ser desenvolvido será constituído por dois módulos: o módulo exterior e o módulo incorporado na estrutura do veículo. O módulo exterior é composto por um conversor CA-CC, um conversor CC-CA de alta frequência e o lado primário do transformador. O módulo incorporado na estrutura do veículo é composto por um conversor CA-CC e pelo lado secundário do transformador. Em ambos os módulos os conversores são bidirecionais e as duas bobines do transformador operam como transmissor e recetor de energia.

Objectivos:

É pretendido com a elaboração desta dissertação desenvolver um sistema de carregamento bidirirecional sem fios que permita o transferência de energia em dois modos de funcionamento (G2V e V2G).

Em suma esta dissertação tem como objetivos:

1. Estado da arte dos sistemas de carregamento de baterias de VEs. Pesquisa sobre os conversores, as topologias e técnicas de controlo para sistemas de carregamento bidirirecionais de VEs.

2. Estudo do estado da arte sobre os conversores CA-CC, CC-CA, CC-CC utilizados em sistemas de carregamento bidirecionais de VEs.

3. Estudo do estado da arte dos sistemas de carregamento de sem fios.

4. Estudo com recurso a simulações computacionais utilizando a ferramenta de simulação PSIM de estratégias de controlo e topologias aplicáveis ao sistema a desenvolver.

5. Estudo da plataforma para desenvolvimento do sistema de controlo a ser implementado.

6. Desenvolvimento do sistema de controlo, incluindo o sistema de condicionamento de sinal. Implementação de algoritmos de controlo do sistema de carregamento bidirecional para um VE.

7. Desenvolvimento um sistema unificado capaz de realizar a interface entre a rede e o lado primário do acoplador magnético e um sistema idêntico para realizar a interface entre o lado secundário do acoplado magnético e as baterias.

8. O sistema a ser desenvolvido deverá ser compacto e de pequenas dimensões. Para obter tal efeito serão elaboradas PCBs de raiz. Utilização de semicondutores de alta frequência.

Links importantes:
https://www.gepe.dei.uminho.pt/

Palavras chave:
Veículo Elétrico, Sistema de Carregamento sem fios, Conversor bidirecional, Conversor CA-CC, Conversor CC-CA, Grid-to-Vehicle, Vehicle-to-Grid, Eletrónica de Potência.