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Nouvelle solution pour les dispositifs de transfert sans fil à faible coût, légers et compacts

transfert d'énergie sans fil

Une collaboration de recherche entre le professeur associé Mishima Tomokazu (École supérieure des sciences maritimes de l’université de Kobe) et le professeur associé Lai Ching-Ming (Université nationale Chung Hsing, Taïwan) a permis de mettre au point un nouveau système de contrôle de la puissance pour le transfert de puissance sans fil. Le système développé est très précis et efficace. Le circuit est plus simple que les systèmes existants.

Cette proposition technique permettra de réduire efficacement la quantité de composants de circuit dans les dispositifs de transfert de puissance sans fil, ainsi que leur coût et leur poids.

Fonctionnement d’un système de transfert sans fil

Les systèmes de transfert sans fil sont utilisés pour transférer de l’énergie électrique sans contact aux batteries à l’intérieur des véhicules électrifiés. On entend par électrifiés des véhicules guidés automatisés dans les usines, les voitures électriques et les navires. Par conséquent, les systèmes de transfert sans fil ont suscité beaucoup d’attention dans divers domaines. Surtout en termes d’amélioration de la commodité de l’utilisation de l’énergie électrique et de l’avancement de l’énergie propre. Dans un système de transfert sans fil, un transfert de puissance sans contact se produit entre les bobines de transfert (Tx) et les bobines de réception (Rx). Cependant, une grande partie de la puissance transférée est perdue si la distance (écart) entre les deux bobines augmente. On perd aussi de la puissance lorsqu’elles ne sont plus dans leur position optimale.

Pour éviter les pertes de puissance et la réduction de l’efficacité résultant de ces événements, il est nécessaire de contrôler les paramètres électriques. Il faut effectivement contrôler la fréquence des courants des bobines Tx et Rx. Ce, en fonction de la capacité de la batterie. Par conséquent, les structures des dispositifs de conversion de puissance et de contrôle sont devenues plus complexes.

Une nouvelle stratégie de contrôle

Afin de résoudre ce problème technique, le professeur associé Mishima et al. ont développé une nouvelle stratégie de contrôle. Une technologie qui applique le suivi de la fréquence de résonance et la régulation de l’impédance de charge à un convertisseur haute fréquence du côté Tx. Le suivi de la fréquence de résonance ajuste automatiquement le fonctionnement du convertisseur haute fréquence. Il le fait via la différence de phase entre le courant et la tension des bobines Tx.

En outre, l’application de la transformation delta-sigma (une technique de traitement des signaux électriques) à la modulation de densité d’impulsions du convertisseur haute fréquence élimine le besoin d’un contrôleur supplémentaire compliqué du côté Rx. Les chercheurs ont ainsi mis au point un nouveau système de contrôle de la puissance. Un système pratique et rentable, qui permet de faire fonctionner un système de transfert de puissance sans fil avec une précision et une efficacité élevées du côté Tx.

Les chercheurs ont réussi à simplifier la structure du circuit de conversion de puissance du côté Rx. Le schéma logique du contrôleur de puissance est, lui aussi, plus simple. Ce développement et sa vérification expérimentale démontrent qu’il est possible de réduire le nombre de composants. Ce qui contribuera à la mise en œuvre de systèmes de transfert sans fil hautement fiables et rentables. Par exemple, cette technologie pourrait être particulièrement bénéfique pour les voitures électriques, les drones et d’autres véhicules de ce type. Des véhicules pour lesquels un poids léger et une taille compacte sont importants. En outre, les résultats de la recherche pourraient également être appliqués aux transferts d’énergie sans fil biomédicaux.

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