Sähköajoneuvojen pikalatauslaitteiden teholähteen modularisoitavuuden arviointi

Abstract

Ajoneuvojen pikalatauslaitteiden tulee pysyä sähköajoneuvojen kehityksessä mukana. Tämän vuoksi on erittäin tärkeää, että tuotekehitykseen menisi mahdollisimman vähän aikaa ja se olisi tehokasta. Tähän tarpeeseen pystytään vastaamaan ainakin osittain modulaarisella tuotesuunnittelulla. Tarkoituksena on pystyä kasvattamaan pikalatauslaitteiden tehoa lisäämällä siihen moduuleita jälkikäteen. Samalla voidaan vastata asiakkaiden erilaisiin tarpeisiin pikalatauslaitteiden tehon suhteen. Kun tuote on modularisoitu oikein ominaisuuksien mukaan, on sitä helppo kehittää ja ylläpitää.

Työssä tarkastellaan minkälaisista osioista pikalatauslaitteet koostuvat ja miten ne voidaan osittaa eri toimintojen mukaan. Samalla saadaan aikaiseksi suunnittelumenetelmä, jolla pystytään määrittelemään mistä, osioista moduulit voisivat koostua. Tässä työssä on sovellettu morphologista analyysia. Tarkoituksena on pystyä helpottamaan ja nopeuttamaan suunnittelutyötä. Menetelmää käyttämällä voidaan tarkastella rakenteen eri osioita keskenään yksitellen ja sitä kautta määrittelemään sopivin rakennevaihtoehto.

Työn tarkoituksena ei ole optimoida paras mahdollinen lopputulosratkaisu vaan helpottaa työn suoritusta. Työssä on käyty myös läpi aikaisempia menetelmiä, joita on käytetty tehoelektroniikan modulaariseen suunnitteluun. Samalla on esitelty erilaisia käytännön sovelluksia, missä näitä on käytetty. Lopputuloksena on osioitu modularisesti sähköajoneuvon pikalatauslaitteen teholähde ja esimerkillä todennettu morphologisen analyysin toimivuus.

Fast chargers for electric vehicles must keep up with the development of electric vehicles. For that reason, there must be an efficient way to improve and develop fast chargers. This call can be answered at least somehow by implementing modularization of power electronic. The purpose is to be able to increase the power of fast chargers by adding more power modules easily. This makes it easy to answer for the customers´ varying demands of the power rating. When the device is modularized correctly according to its functions it is easy to improve and maintain.

This master´s thesis focuses on the structure of the electric vehicle fast chargers and how it can be divided by its different functions. The purpose of this thesis is to study and develop a method that can be used to evaluate modularization and how the modules can be combined. Morphological analysis is applied for achieving this. This method supports and expedites the design and development time. It is easy to review individually structure parts compatibility to each other by using this method and via that evaluate proper structure of the module.

It is not the purpose of this master´s thesis to optimize the whole structure but rather to help the work around it. Some previous methods for modularization of power electronics have been also studied in this thesis. Also, applications of these previous methods are presented. At the end of this thesis is the outcome where electric vehicle fast charger power module has been modularized and proven how Morphological Analysis works.