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Diseño de un sistema de carga y descarga de energía eléctrica para vehículos eléctricos de alto desempeño

Martínez Martínez, Wilmar Hernán (2013) Diseño de un sistema de carga y descarga de energía eléctrica para vehículos eléctricos de alto desempeño. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia.

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Resumen

Uno de los grandes inconvenientes de la movilidad eléctrica en Colombia es la baja densidad de potencia que presentan los vehículos autónomos. Esto se debe a que la mayoría de fabricantes diseñan sus vehículos para países con terrenos estables y de bajo relieve. Por esta razón, esta investigación muestra el diseño de los diferentes subsistemas eléctricos de un vehículo eléctrico de alto desempeño con alta densidad de potencia y cuya primera aplicación es correr un cuarto de milla en 10 segundos, con el fin de demostrar las capacidades de los vehículos eléctricos y posteriormente ser la base de vehículos eléctricos de uso cotidiano. Este diseño abarca el cálculo de la energía necesaria para correr el cuarto de milla en el tiempo objetivo, pasando por el dimensionamiento y selección de los elementos de almacenamiento y los motores eléctricos, así como la evaluación de la disposición de los diferentes elementos dentro del esquema del vehículo y el diseño tanto del cargador como del convertidor de potencia que realiza la interfaz entre la unidad de almacenamiento y los motores. Actividades que fueron realizadas con el objetivo de lograr una alta eficiencia energética en todos los subsistemas internos del vehículo. De esta manera, se logró diseñar un sistema eléctrico con 600Wh de energía almacenada en supercondensadores distribuidos de tal manera que puedan entregar una corriente de hasta 600A a dos convertidores de potencia que cuentan con una eficiencia teórica del 98% y una densidad de potencia de 24.2kW/kg, los cuales alimentan cuatro motores de 50kW, posibilitando que de manera teórica se alcance el cuarto de milla en 9.91 segundos. Finalmente, esta investigación pretende contribuir al avance de la movilidad eléctrica en Colombia, puesto que el diseño propuesto servirá para la operación de vehículos eléctricos de uso doméstico en topografías variables y terrenos inestables, gracias a la densidad de potencia y alta eficiencia que se logrado por este trabajo investigativo., Abstract. One of the main problems in autonomous electric vehicles is the energy storage, because of the use of low capacity batteries with low power delivery. This work shows the electric design of a high performance electric vehicle capable to run a quarter of a mile in 10 seconds. The concept design of the system combines sizing of storage unit and electrical motors, assessing of system arrangement and design of the charger and of the DC-DC converter which interfaces the storage unit with the electrical motors, taking into account a high efficiency goal. The design achieves an electric system with a 600Wh storage unit using ultracapacitors which can deliver 600A. This unit is connected to two DC-DC converters with 24,2Wh/Kg of power density and 98% of efficiency which feed four 50kW PM motors. This research permits important achievements in the Colombian electric mobility due to the proposed design works for domestic vehicles in variable topographies and unstable fields.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Cortes Guerrero, Camilo Andrés and Muñoz Camargo, Luis Ernesto
Información adicional:Magister en Ingeniería Eléctrica. Línea de Investigación: Transporte Eléctrico
Palabras clave:Vehículos Eléctricos, Supercondensadores, Convertidores de Potencia, Eficiencia Energética, Motores Eléctricos, Electric Vehicles, Ultracapacitors, Power Converters, Efficiency, Electrical Motors
Temática:3 Ciencias sociales / Social sciences > 38 Comercio, comunicaciones, transporte / Commerce, communications & transportation
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ingeniería > Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Código ID:11750
Enviado por : Universidad Nacional de Colombia Biblioteca Digital -3- Sede Bogotá
Enviado el día :02 Apr 2014 21:34
Ultima modificación:02 Apr 2014 21:34
Ultima modificación:02 Apr 2014 21:34
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