Análisis de la Influencia de la Exposición Humana para la Carga Inalámbrica de Baterías de Vehículos Eléctricos
Autores: El-Shahat, Adel; Danjuma, Joshua; Abdelaziz, Almoataz Y.; Abdel Aleem, Shady H. E.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis de la Influencia de la Exposición Humana para la Carga Inalámbrica de Baterías de Vehículos Eléctricos
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Desarrollo sostenible
Palabras clave
Carga inalámbrica
Vehículos eléctricos
Fuga de flujo magnético
Consideraciones de seguridad
Geometría de la bobina
Transferencia de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Los esquemas de carga inalámbrica buscan contrarrestar algunos inconvenientes de la carga por cable de los vehículos eléctricos, como el hecho de que no fomenta la movilidad, genera problemas de seguridad relacionados con los cables de alta tensión, el alto costo de los adaptadores de corriente y produce más desechos de baterías por parte de las empresas. En este documento, se realiza un estudio comparativo de las geometrías de múltiples bobinas de transferencia de energía inalámbrica para analizar la eficiencia, el coeficiente de acoplamiento, la inductancia mutua y la producción de densidad de flujo magnético para cada geometría. Los resultados muestran que la geometría de la bobina, la excitación de corriente y las técnicas de apantallamiento dentro del sistema de Carga Inalámbrica de Vehículos Eléctricos (WEVC) influyen sustancialmente en la fuga de flujo magnético. Además, el documento propone un marco analítico para un esquema de WEVC a través del acoplamiento por resonancia electromagnética. Se investigan las consideraciones de seguridad del sistema WEVC, incluidos los efectos sobre los humanos, en varios escenarios basados en la ubicación relativa del humano mientras se realiza la carga del EV como objetivo principal del documento. Las mediciones de exposición se realizan a diversas distancias radiales de las bobinas utilizando el software ANSYS Maxwell de FEA 3-D (empresa de tecnología estadounidense, Pennsylvania, Estados Unidos). El análisis muestra que los sistemas WEVC pueden lograr una alta transferencia de potencia, lo que resulta en un aumento de la fuga de flujo magnético alrededor de las bobinas. La distancia segura para humanos y animales durante la secuencia de carga se obtiene a partir de los resultados de la investigación. Por ejemplo, en la bobina espiral de 120 mm, la bobina cuadrada de 120 mm y la bobina espiral de 600 mm operando a 1 A de excitación, los niveles de SAR están por debajo del umbral a 700 mm de distancia de las bobinas. Para la bobina espiral de 600 mm excitada a 8 A, los niveles de SAR caen por debajo del umbral a 900 mm de distancia de las bobinas. Cuando se utiliza apantallamiento, la distancia segura se mejora hasta en 350 mm. Considerando las regulaciones de los estándares de Protección de Radiación No Ionizante (ICNIRP), 600 mm es una distancia segura de las bobinas y, verticalmente, cualquier lugar más allá de 300 mm es seguro para los humanos.
Descripción
Los esquemas de carga inalámbrica buscan contrarrestar algunos inconvenientes de la carga por cable de los vehículos eléctricos, como el hecho de que no fomenta la movilidad, genera problemas de seguridad relacionados con los cables de alta tensión, el alto costo de los adaptadores de corriente y produce más desechos de baterías por parte de las empresas. En este documento, se realiza un estudio comparativo de las geometrías de múltiples bobinas de transferencia de energía inalámbrica para analizar la eficiencia, el coeficiente de acoplamiento, la inductancia mutua y la producción de densidad de flujo magnético para cada geometría. Los resultados muestran que la geometría de la bobina, la excitación de corriente y las técnicas de apantallamiento dentro del sistema de Carga Inalámbrica de Vehículos Eléctricos (WEVC) influyen sustancialmente en la fuga de flujo magnético. Además, el documento propone un marco analítico para un esquema de WEVC a través del acoplamiento por resonancia electromagnética. Se investigan las consideraciones de seguridad del sistema WEVC, incluidos los efectos sobre los humanos, en varios escenarios basados en la ubicación relativa del humano mientras se realiza la carga del EV como objetivo principal del documento. Las mediciones de exposición se realizan a diversas distancias radiales de las bobinas utilizando el software ANSYS Maxwell de FEA 3-D (empresa de tecnología estadounidense, Pennsylvania, Estados Unidos). El análisis muestra que los sistemas WEVC pueden lograr una alta transferencia de potencia, lo que resulta en un aumento de la fuga de flujo magnético alrededor de las bobinas. La distancia segura para humanos y animales durante la secuencia de carga se obtiene a partir de los resultados de la investigación. Por ejemplo, en la bobina espiral de 120 mm, la bobina cuadrada de 120 mm y la bobina espiral de 600 mm operando a 1 A de excitación, los niveles de SAR están por debajo del umbral a 700 mm de distancia de las bobinas. Para la bobina espiral de 600 mm excitada a 8 A, los niveles de SAR caen por debajo del umbral a 900 mm de distancia de las bobinas. Cuando se utiliza apantallamiento, la distancia segura se mejora hasta en 350 mm. Considerando las regulaciones de los estándares de Protección de Radiación No Ionizante (ICNIRP), 600 mm es una distancia segura de las bobinas y, verticalmente, cualquier lugar más allá de 300 mm es seguro para los humanos.