Chargeur de batteries sans fil pour voiture électrique
Université Badji Mokhtar- Annaba
Faculté : Sciences de l’Ingéniorat Département : Electronique
Domaine : Sciences et Technologie
Filière : Electronique
Spécialité :
Télécommunication avancée
Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme de MASTER
Intitulé
Chargeur de batteries sans fil pour voiture électrique géré par PIC 16F877
Par : Mr BOUACIDA Abdelatif
DEVANT Le JURY
Président : Mr K .SAOUCHI Pr U.B.M.A
Directeur de Mémoire : Mr :FRIHI Mohamed MCA U.B.M.A
Examinateur : Mr: FEZARI Mohamed Pr U.B.M.A
Année : 2018
Résumé :
Notre projet est un chargeur rapide sans fil destiné pour les voitures électriques et/ou hybrides, Basé sur le microcontrôleur Pic 16F877 qui commande et contrôle la charge des batteries. Un afficheur LCD pour l’indication des valeurs des courants et tensions et signalant tout événement.
Ce système doit être installé en dessous de la voiture comprenant une bobine secondaire la carte de gestion et les batteries,
Sur le sol de la station de recharge on trouve un rack contient la bobine primaire qui est alimentée avec un courant alternatif très puissant
Lorsque la voiture est stationnée au-dessus de la bobine primaire et que les deux plaques sont parfaitement alignées bobine primaire va émettre un champ magnétique alternatif à destination de la deuxième bobine secondaire.
Après le microcontrôleur commande le chargement rapide et affiches les valeurs importantes jusqu’au chargement complet d’où il arrête le chargeur et affiche ça sur l’afficheur
L’application a été réalisée avec le langage C en utilisant le compilateur MikroC.
Abstarct :
Our Project is a Wireless fast charger dedicated for electric and hybrid car, based on microcontroller pic16F877 that operate and control all system of charging, with LCD screen To indicate all events and values.
At charging station, we have rack on ground that contains primary coil supplied with powerful currant.
When car is parked above primary coil in the way the two coils are perfectly aligned the secondary coil detect the electromagnetic filed, so the microcontroller starts the charging and view all important values until end of charging at this time it stops the charger and view message of end charging.
Table des matières
Dédicace I
Remerciement II
Table des Matières III
Abstract IV
Liste Des Figures… V
Chapitre I : Introduction générale
Historique 1
Introduction 3
Chapitre II : Technologie de la TESF
I-Introduction 4
1-2 Définition 4
I-3 induction électromagnétique 6
II- Techniques employées dans les applications TESF 7
II-1 Technique TESF par induction magnétique 7
II-2 Technique TESF par résonance magnétique 7
II-3 Technique TESF par couplage capacitif 8
III Les dispositifs utilisant la technique TESF 9
III-1 Smartphone et la technologie QI 9
III-2 voiture Electrique 12
Chapitre III : Voiture électrique et la Recharge sans fil
I -voiture électrique 14
I-1 définition 14
I-2 principe 14
I-3 Avantages et inconvénients de la voiture électrique 15
I-4 voitures électriques spécifiques 16
II BMS et Batterie lithium- ion 18
II-1 Batterie lithium- ion… 18
II-1-2 Caractéristiques de la Batterie lithium- ion… 19
II-1-3 Avntage de la Batterie lithium- ion… 20
II-1-4 technologies de charge rapides 22
II-2 système BMS 22
III Voiture électrique Sans fil… 23
III- 1 principe 24
III-2 Pourquoi la voiture sans fil… 24
III-3 Station de rechargement sans fil… 25
CHAPITRE IV : Partie Réalisation
Introduction 26
I-PIC 16f877 de Microship 26
I-2 caractéristiques du PIC 16f877… 27
I-3 Conversion Analogique numérique ADC 28
II travail réalisé 29
II-1 schéma électronique du chargeur sans fil… 29
II-2 Algorithme de fonctionnement 31
II-3 principe de fonction 33
II-4 Programme réalisé en C avec le compilateur MikroC 34
III Simulation 35
III-1 schéma électronique 35
III – 2 Résultats et Discutions 36
IV- CONCLUSION 38
CHAPITRE V : Conclusion Générale
Conclusion générale 39
Bibliographie 40
Liste des figures
Figure 2_1 : tour de tesla… 6
Figure 2_2 : l’induction magnétique 6
FIGURE 2_3 : TESF par induction magnétique 7
FIGURE 2_4 : TESF par résonance magnétique 8
FIGURE 2_5 : TESF par couplage capacitif 9
FIGURE 2_6 : chargeur QI pour smart phone 10
Figure 2_7 : module récepteur QI pour smart phone 11
FIGURE 2_8 : Exemple de système TESF pour les véhicules électriques 13
FIGURE 3 _1 voiture électrique 15
FIGURE 3_2 : Les prises de recharge dédiées 15
FIGURE 3_3 : voiture hybride 18
FIGURE 3_4 : Batterie lithium-Ion 18
Figure 3_5 phases de charge de la batterie LI-ion 20
FIGURE 3 _6 : cycles de charge de la batterie Li –ion 20
Figure 3_7 : schéma simplifie d’un BMS 23
Figure 3_8 : model de voiture sans fil 24
Figure 3_9 : Exemple d’une station de chargement sans fil 25
Figure 4_1 : pin diagram Pic16F877 26
FIGURE 4_2 : Block diagram PIC 16F877 27
Figure 4_3 : schéma du chargeur sans fil 29
Figure 4_4:algorithme de fonctionnement… 31
Figure 4_5: phases de chargement… 33
Figure 4_6 : schéma de simulation 34
Figure 4_7 :LCD ( lancement de chargeur) 36
Figure 4_8 : LCD (voiture mal stationnée) 37
Figure 4_9 : LCD (charge en cours )… 37
Chapitre I Introduction générale
I-1 Historique :
En 1825, William Sturgeon invente l’électroaimant, un fil conducteur enroulé autour d’un noyau de fer. Le principe de l’induction électromagnétique – un champ magnétique fluctuant induit un courant électrique dans un fil électrique – est découvert par Michael Faraday en 1831.
Combinant ces deux découvertes, Nicholas Joseph Callan est le premier en 1836 à faire la démonstration d’une transmission d’une énergie électrique sans fil. L’appareil à bobine d’induction de Callan est constitué de 2 bobines isolées – appelées bobinages primaire et secondaire – placées autour d’un noyau de fer.
Une batterie connectée par intermittence au primaire ‘induit’ une tension dans le secondaire, provoquant une étincelle.
Dans une bobine d’induction ou un transformateur électrique, qui peut avoir un cœur ferreux ou de l’air, la transmission d’énergie se fait par simple couplage électromagnétique aussi connu par le terme induction mutuelle.
Avec cette méthode, il est possible de transmettre de l’énergie sur de grandes distances. Cependant, pour diriger l’énergie dans la bonne direction, les deux bobines doivent être placées suffisamment proches.
Dans le cas de couplage résonant, où les bobines sont réglées sur la même fréquence, une puissance significative peut être transmise sur plusieurs mètres.
En 1864, James Clerk Maxwell réalise une modélisation mathématique du comportement des radiations électromagnétiques. En 1888, Heinrich Rudolf Hertz réalise une transmission sans fil d’ondes radio, validant les modèles mathématiques de Maxwell.
L’appareil de Hertz est considéré comme le premier transmetteur radio.
Quelques années plus tard, Gugliemo Marconi améliore le transmetteur, en y ajoutant un conducteur élevé et une connexion à la terre. Ces deux éléments peuvent être retrouvés dans les travaux de Benjamin Franklin en 1749 et de Mahlon Loomas en 1864 .
Nikola Tesla s´interesse aussi à la transmission radio mais contrairement à Marconi, Tesla conçoit son propre transmetteur, d’une puissance instantanée cinq fois supérieure à celui de ses prédécesseurs. Tous ces systèmes utilisent au minimum 4 circuits de résonance, 2 pour l’émetteur et 2 pour le récepteur.
Alors que les techniques sans fil se développent au début du XXe siècle, des recherches sont effectuées sur des méthodes de transmission alternatives. Le but était de générer un effet localement et de le détecter à distance.
Des tests sont effectués sur des charges plus conséquentes, remplaçant les récepteurs faiblement résistifs utilisés jusqu’alors pour détecter un signal reçu. Au St. Louis World’s Fair (1904), un prix est offert pour l’alimentation à une distance de 30 mètres d’un moteur de 0.1 cheval (75 W).
I-2 Introduction :
Le nombre d’appareils portables présents dans nos vies est en augmentation continue depuis la fin du 20ème siècle, bien que ceux-ci soit limité par l’éphémère durée de charge des batteries/piles.
La conséquence directe est l’intrusion des chargeurs et câbles d’alimentation dans notre quotidien, ce qui tend de plus en plus à limiter la mobilité offerte par les appareils sans fils.
Dans certains domaines d’application, les batteries ne peuvent tout simplement pas être utilisées en raison de leur taille (micro-implants biomédicaux) ou de leur inaccessibilité (capteur de déformation implanté pendant 40 ans dans des structures de béton).
Beaucoup d’effort de recherche a été consacré pour solutionner ces problèmes, et le transfert de puissance sans fil (Wireless power transmission, WPT) à des appareils portables est devenu un moyen évident et réalisable pour résoudre ce problème.
En réalité, il y a plus de cent ans, Tesla avais déjà proposé plusieurs systèmes de WPT utilisant des champs électromagnétiques de forte intensité, variant dans le temps.
Mais à cette époque, il n’y avait que peu de nécessité pour le WPT, parce que les systèmes de distribution électrique par câble étaient généralement d’une plus grande efficacité et moins coûteux pour les appareils électriques, comme les ampoules, utilisées à l’époque.
Aujourd’hui, les dispositifs de transfert de puissance à courte distance sans fil en utilisant l’induction électromagnétique sont utilisés de plus en plus dans les produits de l’industrie pour la recharge sans contact.
Cependant en raison de la limitation de la distance de transfert, cette technologie ne peut pas charger les appareils portables sur des distances de plus de 1/5ème de la dimension de l’émetteur de puissance.
Le couplage résonant est une méthode efficace qui permet de prolonger la distance de transfert jusqu’à une distance moyenne (plus de 2 ou 3 fois la dimension de l’émetteur ou récepteur).
