Analisi di un convertitore elettronico integrato per la ricarica dei veicoli elettrici

The charger carries out an important role in the electric vehicle technology. An on board converter has to be light and take up as little space as possible since it is on board all the time. It’s therefore important that its weight, size and cost is as low as possible. Two types of batteries are present on the pure electric (EV) or hybrid (PHEV) vehicle: primary for the traction system and auxiliary for the on board services operating. In this work an innovative charger is presented. This charger makes use of only one isolated transformer, with two secondary windings, to charge both the primary battery and the auxiliary one. The innovative features of this device are: • the compactness, since the two batteries are charged by means of only one converter. • its modularity, because it doesn’t depend on the traction motor, or the battery and or the power since the transformer can be appropriately sized. • the galvanic isolation, for security issue. The charger presents three modalities of operation: AC/DC for charging the battery of a stationary and connected to the grid vehicle, DC/DC to charge the auxiliary battery through the primary one with a vehicle disconnected from the grid and it’s also predisposed for DC/AC operation, when the primary battery is fully charged, to feed energy into the grid in order to deal with usage peaks. The analysis of the first two modalities, alongside with that of the control method we used, will be explained in detail. The simulation model was projected using the software Matlab / Simulink, whose obtained results will be showed. A prototype was built to test the correct functioning of the charger.

Il caricabatteria svolge un ruolo importante nella tecnologia dei veicoli elettrici. Un convertitore di bordo deve essere leggero e occupare meno spazio possibile in quanto è presente a bordo del veicolo per tutto il tempo. Quindi, è importante che il suo peso, ingombro e costi siano i più ridotti possibile. Le batterie presenti su un veicolo elettrico puro (EV) o ibrido (PHEV) sono di due tipi: primaria per il sistema di trazione ed ausiliaria per il funzionamento dei servizi di bordo. In questo lavoro viene presentato un caricabatteria innovativo. Questo caricabatteria impiega un unico trasformatore isolato, con due avvolgimenti secondari, per caricare sia la batteria primaria, sia la batteria ausiliaria. I pregi di questo dispositivo sono: • la compattezza, in quanto le due batterie vengono ricaricate tramite un solo convertitore. • la sua modularità, in quanto non dipende dal motore utilizzato per la trazione, dalla batteria e dalla potenza poiché il trasformatore può essere dimensionato opportunamente. • l’isolamento galvanico, per questione di sicurezza. Il caricabatteria presenta tre modalità di funzionamento: AC/DC per la ricarica delle batterie con veicolo fermo e collegato alla rete, DC/DC per la ricarica della batteria ausiliaria attraverso quella primaria con veicolo staccato dalla rete ed è anche predisposto per un funzionamento DC/AC, quando la batteria primaria è carica, per l’immissione di energia nella rete per fare fronte a picchi di utilizzo. L'analisi delle prime due modalità, insieme al metodo di controllo utilizzato, sarà spiegata nel dettaglio. Il modello di simulazione è stato progettato utilizzando il software Matlab / Simulink di cui saranno mostrati i risultati ottenuti. In seguito è stato realizzato un prototipo per testarne il corretto funzionamento.