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Tecnologías de carga de baterías para vehículos eléctricos a potencia constante-tensión constante basado en resistores libres de pérdidas y giradores en modo deslizante

Acronym	CPCV-BATCHA-TEC
Project title	Tecnologías de carga de baterías para vehículos eléctricos a potencia constante-tensión constante basado en resistores libres de pérdidas y giradores en modo deslizante
External reference	PID2023-150839OB-I00
Description/abstract	La carga rápida es un problema que múltiples aristas, y requiere una percepción conjunta de los fenómenos físicos relacionados con la tecnología de baterías por un lado, y el sistema electrónico que interconecta fuentes de energía primaria a la batería por el otro. Normalmente, en la carga rápida se utiliza un circuito rectificador AC-DC aislado que realiza la corrección del factor de potencia (PFC), seguido de un convertidor DC-DC unidireccional. Por lo tanto, un convertidor conmutado DC-DC sin aislamiento hace de interfaz entre el bus DC regulado y la batería para realizar el protocolo de carga requerido. Independientemente de la función que realice, un convertidor conmutado puede modelarse mediante cualquiera de los tres elementos canónicos para el procesamiento de energía: un transformador DC caracterizado por una relación de transformación n, un girador de potencia caracterizado por una conductancia g/resistencia r, y una resistor libre de perdidas caracterizado por una resistencia virtual r. Todos los parámetros anteriores: n, g y r dependen del ciclo de trabajo del convertidor utilizado para sintetizar dicho elemento. Los parámetros g y r de giradores y LFRs se pueden cambiar dinámicamente mediante un lazo de control externo encargado de otras tareas en el sistema en lazo cerrado. Las topologías de potencia que se utilizarán en la conversión DC-DC son el convertidor elevador (boost), el convertidor SEPIC, el convertidor Cuk, el convertidor LLC resonante y un puente completo controlado por desfase. Según la literatura, todos estos convertidores ofrecen una buena eficiencia energética.Por otro lado, las técnicas de carga habituales incluyen una primera fase en corriente constante (CC), potencia constante (CP) u otros perfiles, seguida de una segunda fase a tensión constante (CV). Por tanto, el objetivo principal de este proyecto es proponer un protocolo de carga rápida a potencia constante-voltage constante (CP-CV) basado en el uso de elementos canónicos para el procesado de potencia como el LFR y el girador. Estos elementos canónicos que realizan regulación de potencia y voltaje en dos fases: CP y CV, se sintetizarán utilizando la teoría del control de modo deslizante (SMC). Se estudiarán enfoques SMC tanto analógicos como digitales. La problemática de la interconexión de un número óptimo de módulos canónicos del mismo tipo para realizar un cargador modular de mayor potencia y el estudio de sus prestaciones dinámicas son otros temas que merecen atención. Se llevará a cabo un estudio sobre las topologías mencionadas anteriormente en vistas a su utilización como elementos canónicos para el procesado de energía y se evaluarán sus prestaciones como cargadores DC rápidos de baterías de vehículos eléctricos con el fin seleccionar los más adecuados para la aplicación considerada. Se diseñarán los lazos de control analógico/digital necesarios para que el sistema opere correctamente, sintetizando el elemento canónico adecuado, y regulando al mismo tiempo la tensión y potencia de la batería de acuerdo con las referencias acordes para las diferentes fases de carga. Esto implica modelar adecuadamente la dinámica de estos elementos. El objetivo final es obtener un demostrador experimental de un cargador rápido DC para baterías de vehículos eléctricos. En la implementación del demostrador experimental se podrían utilizar dispositivos semiconductores de banda ancha, como por ejemplo el carburo de silicio.
Financing entity	MINISTERIO DE CIENCIA, INNOVACION Y UNIVERSIDADES
Amount granted	203.875,00 €
Logos
Call	Convocatoria de tramitación anticipada para el año 2023 del procedimiento de concesión de ayudas a «Proyectos de Generación de Conocimiento» y a actuaciones para la formación de personal investigador predoctoral asociadas a dichos proyectos, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2021-2023.
Start date	01-09-2024
End date	31-12-2027
Department/PI	Eng. Electrònica, Elèctrica i Automàtica/EL AROUDI CHAOUI, ABDELALI; VALDERRAMA BLAVI, HUGO
Field	Nacional
Status	In progress