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ELETTRONICA OGGI 506 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2022 42 POWER WIRELESS CHARGING BIBLIOGRAFIA [1] IBM Institute for Business Value, “The shift to electric vehicles; Putting consumers in the driver’s seat” 2011, page 1: https://www.ibm.com/downloads/cas/R6AZDA8E [2] IBM Institute for Business Value, “The shift to electric vehicles; Putting consumers in the driver’s seat” 2011, page 5: https://www.ibm.com/downloads/cas/R6AZDA8E [3] Nameer Khan, HirokazuMatsumoto, andOlivier Trescases, Edward S. Rogers Department of Electrical and Computer Engineering, University of Toronto, “Non-uniform Spacing of Ferrite Bars for Optimizing a Solenoid-based Wireless Electric Vehicle Charger with Automatic Self-Alignment”, 2019: http://www.ele.utoronto.ca/~ot/publications/ papers/khan_epe2019.pdf (PFC), l’inverter produce un’uscita in AC a frequenza comprese tra 80 e 160 Hz per la bobina del trasmettitore di potenza (Fig. 1). Lapotenzageneratadal trasmettitoreviene quindi accoppiata alla bobina del ricevitore posto nella parte inferiore del veicolo, che genera un’alimentazione in continua (DC) stabile per ricaricare la batteria, sotto il controllo di un sistema per la gestione della batteria (BMS – Battery Management System) elettronico. Regolazione precisa dell’efficienza dell’infrastruttura WEVCS Qualunque sia il sistema, due dei più importanti obiettivi di un progettista sono l’affidabilità e l’efficienza energetica, e l’infrastrutturaWEVCS non fa eccezione. Essa sarà sempre esposta a umidità, temperature estreme e altri tipi di sollecitazioni fisiche. I componenti, sia dei trasmettitori sia dei ricevitori, dovranno essere abbastanza robusti da poter resistere all’azione di questi agenti esterni: per questo motivo KEMET propone bobine e filtri opportunamente rinforzate ed espressamente progettate per applicazioni di ricarica dei veicoli elettrici, realizzate con nuovi materiali appositamente sviluppati per consentire la realizzazione di componenti più piccoli, minimizzando in tal modo dimensioni e peso dell’apparecchiatura di ricezione montata a bordo dei veicoli stessi. I semiconduttori di potenza WBG (Wide BandGap, caratterizzati da una banda proibita particolarmente ampia), sono elementi essenziali sia per l’inverter del trasmettitore sia per il convertitore AC/DC del ricevitore, al fine di consentire una conversione di potenza più sicura ed efficiente alla frequenza di trasferimento della potenza in modalità wireless. Questi semiconduttori richiedono condensatori ceramici caratterizzati da una più elevata stabilità della capacità al variare della temperatura e della tensione per poter gestire correnti di ondulazione (ripple) molto elevate. I condensatori ceramici multistrato (MLCC) della serie KC-Link di KEMET sono realizzati con un sistema dielettrico proprietario a base metallica (BME – Base Metal Electrode) C0G (NP0) che garantisce una resistenza equivalente serie molto bassa (ESR – Equivalent Series Resistance) con un’elevata stabilità termica. Oltre a ciò, l’induttanza ESL (Effective Series Inductance) può essere minimizzata in quanto questi condensatori sono sufficientemente robusti, dal punto di vista meccanico, da poter essere montati senza ricorrere a un leadframe, a tutto vantaggio della miniaturizzazione. Al fine di massimizzare l’efficienza del trasferimento di potenza, l’accoppiamento induttivo tra le bobine del trasmettitore e del ricevitore può essere ottimizzato in modo da ridurre il grado di precisione dell’allineamento tra le bobine necessario affinchè la ricarica abbia luogo: la presenza di ostacoli, infatti, potrebbe impedire al guidatore di posizionare il veicolo in modo tale da risultare perfettamente allineato con la base di ricarica. In alternativa, una ricerca[3] ha dimostrato che lo sviluppo di bobine del ricevitore ad auto-allineamento autonome permetterebbe una ricarica costante fino a 5 kW con un’efficienza superiore al 90%. Un contributo a questa ottimizzazione può derivare dall’applicazionedimaterialischermantialtrasmettitoredi potenza e al ricevitore presente a bordo, che permetterebbe di fornire un campo magnetico direzionale di maggiore intensità, incrementando ulteriormente l’efficienza del trasferimento di potenza. A questo proposito KEMET ha realizzato apposite mattonelle (tile) in ferrite sinterizzata ad elevata permeabilità che minimizzano efficacemente le perdite di flusso magnetico e sono qualificate AEC-Q200 per applicazioni nel settore automotive. A causa della crescita della richiesta di veicoli elettrici, in particolare quelli dotati di una maggior autonomia, aumenta la necessità di poter disporre di opzioni di ricarica più veloci e convenienti nelle aree pubbliche. Un sistema di ricarica wireless facilmente accessibile è sicuramente una proposta interessante che va ad aggiungersi alle soluzioni già disponibili per la ricarica dei veicoli elettrici, senza dimenticare la possibilità di ricorrere a sistemi dinamici per ricaricare i veicoli mentre sono in viaggio. Aumentare le possibilità di ricarica e rendere questa operazione semplice e facilmente accessibile attraverso “rabbocchi” wireless sono due opzioni che possono contribuire a eliminare l’ansia da autonomia dei consumatori e permettere alle vetture elettriche di essere finalmente competitive rispetto alle loro controparti con motore a combustione interna.