Ottimizzazione multi-obiettivo di sistemi wireless power transfer

La mobilità elettrica è tra i protagonisti principali per il raggiungimento ed il mantenimento nel tempo degli obiettivi di decarbonizzazione. La ricarica wireless si basa sul trasferimento di potenza elettrica tramite onde elettromagnetiche tra una bobina trasmittente, spesso interrata, e una bobina ricevente montata a bordo del veicolo da ricaricare. Questa tecnologia, ben nota in ambito elettrotecnico, è affidabile, sicura e resiliente. Le sfide maggiori riguardano le performance e il costo del sistema, entrambi strettamente legati all'accoppiamento magnetico tra le bobine e all’efficienza. In questo elaborato, partendo dalle direttive del SAE, è sviluppata un'ottimizzazione dei parametri geometrici delle due bobine e dei rispettivi piatti di ferrite al fine di massimizzare l’efficienza e il coefficiente di accoppiamento. In questo modo è possibile far lavorare il sistema in un punto di funzionamento ottimale e confrontare coerentemente sistemi di ricarica wireless differenti. In questo lavoro di tesi viene effettuata un’ottimizzazione multi-obiettivo per tre configurazioni geometriche di sistemi wireless power transfer: bobina quadrata, bobina doppia D e bobina circolare. Gli obiettivi delle ottimizzazioni sono il coefficiente di accoppiamento e l’efficienza, l’uno in contrasto con l’altro. Si inizia il lavoro con una ricerca il letteratura dei sistemi wireless power transfer più utilizzati e con maggiore possibilità di sviluppo futuro. Si procede con la simulazione dei sistemi in ambiente COMSOL nella quale viene provata l’indipendenza del coefficiente di accoppiamento dalla presenza di ferriti e/o schermi. Dalle linee guida del SAE vengono estrapolate le informazioni geometriche più importanti e viene predisposta l’ottimizzazione multi-obiettivo in ambiente MATLAB.