Wireless power charger system for mobility scooter

Porras Rodriguez, Nelcy Pahola (2020). Wireless power charger system for mobility scooter. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The main purpose of this research is to develop a wireless power system in order to charge the batteries of mobility scooters used by the elderly with limited mobility or disabled people. The original intention of this proposed system was not only to offer a solution for the incapacitated community who rely on electrical wheelchair and their batteries for maximum mobility but to improve the groups’ quality of life. Considering that mobility scooters' functionality depends directly on battery capacity and charging network, a powerful wireless solution could be located at home or in public places. This wireless power system can provide more freedom and enhanced assisted mobility to those needy people. As a first step, the micro-mobility devices are studied, and the mobility scooters are classified. Then, the power wireless systems are explained, and the resonant converters are shown. An LLC resonant converter is then selected and designed due to its best performance for a battery charging application. Moreover, the coil design and an Archimedean Spiral Design geometry are presented and detailed. Besides, the voltage closed-loop control is described and tested accordingly. Finally, the experimental results, obtained from the experimental setup developed in the GREPCI laboratory, are presented showing the efficiency of 80% with a 1 cm air gap for an LLC converter operating at of 100 kHz resonance frequency and delivering power for a 12 V, 12A battery used for a mobility scooter.

Titre traduit

Système de chargement de batteries sans fils pour les scooters de mobilité

Résumé traduit

L’objectif de cette recherche est le développement d’un système de chargement de batteries sans fils pour les scooters de mobilité utilisés par les personnes âgées dont la mobilité est réduite ou par les personnes handicapées. L’ambition de ce système est d’offrir une solution pour les communautés qui dépendent des chaises électriques ainsi que de leurs batteries pour leur offrir un maximum de mobilité et pour améliorer leur qualité de vie. En considérant que l’utilisation des scooters de mobilité dépend directement des capacités de leurs batteries ainsi que du réseau de recharge, une solution sans fils présente au domicile ou dans des places publiques peut offrir plus mobilités aux personnes utilisant ces scooters. Les systèmes sans fils sont expliqués et les convertisseurs à résonnance sont présentés, dans ce travail. Aussi une topologie de convertisseur résonant LLC a été sélectionnée parce qu’il présente les meilleures performances pour la charge de batterie. De plus, la conception de la bobine inductrice sans contact ainsi que sa géométrie prenant la forme en spirale archimédienne sont détaillées. De plus, le contrôle de la tension en boucle fermée est décrit. Un prototype expérimental a été réalisé au laboratoire du GREPCI à l’ÉTS et les résultats expérimentaux sont présentés avec une efficacité de 80% pour 1cm d’espace considérant un convertisseur résonant LLC opérant à une fréquence de 100 kHz et délivrant de la puissance active à une batterie 12V et 12A pour un scooter à mobilité.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in renewable energies and energy efficiency". Comprend des références bibliographiques (pages 125-129).
Mots-clés libres:	transfèrent d’énergie sans fil, scooter de mobilité, mobilité réduite, convertisseur résonant
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Al-Haddad, Kamal
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	11 janv. 2021 16:20
Dernière modification:	11 janv. 2021 16:20
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2598

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