POWER DENSITY IMPROVEMENT IN BATTERY CHARGERS FOR...

1

Pere Joan Aragonès Calabuig

POWER DENSITY IMPROVEMENT IN BATTERY

CHARGERS FOR ELECTRIC VEHICLES

TREBALL DE FI DE GRAU

Dirigit pels Profs. Àngel Cid Pastor i Carlos Olalla Martínez

Grau d’Enginyeria Electrònica Industrial i Automàtica

Tarragona

2017

2

En aquest document ha estat retirada certa informació confidencial sobre l’estudi d’aquest projecte realitzat a l’empresa Lear Corporation.

Es pot trobar més endavant en el document requadres que indiquen que la informació confidencial ha estat retirada, per a més informació contactar amb l’empresa.

3

Resum/Resumen/Abstract

[Power density improvement in battery chargers for

electric vehicles]

Autor: Pere Joan Aragonès Calabuig.

Tutors: Àngel Cid Pastor i Carlos Olalla Martínez (URV).

Adrià Marcos Pastor (LEAR).

Juny 2017

4

Resum

El present projecte tracta l’àmbit dels carregadors de bateries per als vehicles elèctrics, concretament, sobre els carregadors

interns d’aquests vehicles, els problemes que comporten avui en dia, i com reduir el seu volum. Degut a la gran l’evolució de

la tecnologia durant els últims anys, l’ús quotidià dels vehicles elèctrics és més a prop del que ens pensem, les empreses d’arreu

del món ja aposten fort pels carregadors interns d’aquests vehicles, ja que el principal problema d’aquests, és la recàrrega de

les bateries i, per aquest motiu, aquest projecte avarca un estudi sobre com es pot reduir la dimensió d’aquests carregadors,

per a que siguin més competitius i per tant, més econòmics.

Aquest projecte és centra en el punt més crític d’aquests carregadors de bateries, el component que ocupa més espai, ja que

aquests carregadors sempre han tingut un enorme banc de condensadors que limita la reducció del volum ocupat, el component

es nomenat condensador del DC-Link.

Aquest condensador, té la funció de desacoblar la banda alterna del carregadors de la banda continua que va a la bateria, i

alhora, també filtra els harmònics de corrent de baixa freqüència del mateix. En aquest projecte s’ha fet un estudi de l’art, un

estudi a través de simulacions i un ampli estudi matemàtic, per al final, trobar la millor estratègia que permeti reduir el

condensador del DC-link i així, poder reduir l’espai ocupat d’aquests carregadors a l’interior del vehicle.

5

Resumen El presente proyecto trata el campo de los cargadores de baterías para vehículos eléctricos, más concretamente, trata los

cargadores internos de baterías de estos vehículos, los problemas que estos conllevan hoy en día, y como se podría reducir su

volumen.

Dada la gran evolución de la tecnología durante los últimos años, el uso diario de los vehículos eléctricos está más cerca de lo

que creemos, las empresas del mundo apuestan fuerte por estos cargadores, ya que el principal problema de estos, es la recarga

de las baterías y, por este motivo, este proyecto trata un estudio sobre cómo se puede reducir la dimensión de estos cargadores,

para que sean más competitivos y económicos.

Este proyecto se centra en el punto más crítico de estos cargadores, ya que estos cargadores, siempre han tenido un enorme

banco de condensadores que limita la reducción del volumen del cargador, este componente es el banco es el condensador del

DC-link.

Este condensador tiene la función de desacoplar la parte alterna del cargador de la parte continua que va a recargar la batería,

y a la vez, filtra los armónicos de corriente de baja frecuencia del mismo. En este proyecto se ha realizado un estudio del arte,

un estudio con simulaciones y un amplio estudio matemático, para al final, encontrar la mejor estrategia que nos permita

reducir el condensador del DC-link y así, poder reducir el espacio ocupado por este cargador.

6

Abstract This project studies the field of the battery chargers for the electric vehicles, in specifically, the project studies the on board

battery chargers, the problems that this chargers have nowadays, and how we can try to reduce the volume for this chargers.

Due to the recent technology evolution during the last few years, the daily use of this vehicles is nearer than we think, the

companies around the world are studying the on board battery, due to the main problem of these is the recharging of the

batteries and, for this reason, this project studies how we can try to reduce the volume of these chargers, to achieve more

cheaper and competitive.

This project is focused on the critical point of these chargers, because these chargers always have a component which always

limits the continuous reduction of the volume tacked up by the charger, this component is a big capacitor bank named the DC-

link capacitor.

This capacitor have the function to decouple the AC side from the charger to the continuous side (DC) that connects to the

battery, and at the same time, also filter the low frequency harmonics. In this project I released a study of the art, another study

with a simulation program and a mathematical study, to at the end, try to find the best strategy that allows the system to reduce

the DC-link capacitor, and for this reason, try to reduce the volume of the charger.

7

Índex de continguts [Power density improvement in battery chargers for

electric vehicles]




Juny 2017

8

Índex de Continguts RESUM/RESUMEN/ABSTRACT ...................................................................................................................... 3

RESUM ................................................................................................................................................................ 4

RESUMEN ........................................................................................................................................................... 5

ABSTRACT .......................................................................................................................................................... 6

ÍNDEX DE CONTINGUTS ................................................................................................................................. 7

ÍNDEX DE CONTINGUTS ...................................................................................................................................... 8

ÍNDEX DE TAULES ....................................................................................................................................... 10

ÍNDEX DE FIGURES ..................................................................................................................................... 11

TAULA D’ABREVIATURES ......................................................................................................................... 14

AGRAÏMENTS ................................................................................................................................................... 17

AGRAÏMENTS .................................................................................................................................................... 18

1. INTRODUCCIÓ ....................................................................................................................................... 19

1. INTRODUCCIÓ .................................................................................................................................... 20

1.1 Els vehicles avui en dia ......................................................................................................................... 20

1.2 Carregadors per als vehicles elèctrics .................................................................................................. 21

1.3 Objectiu del projecte ............................................................................................................................. 23

2. DESCRIPCIÓ DE L’EMPRESA ............................................................................................................. 24

2. DESCRIPCIÓ DE L’EMPRESA ..................................................................................................................... 25

2.1 Història ................................................................................................................................................. 25

2.2 LEAR Valls ............................................................................................................................................ 26

3. UBICACIÓ DEL PROJECTISTA DINS L’EMPRESA ....................................................................... 27

3. UBICACIÓ DEL PROJECTISTA DINS L’EMPRESA ......................................................................................... 28

4. DESCRIPCIÓ DE LA TASCA REALITZADA ..................................................................................... 29

4. DESCRIPCIÓ DE LA TASCA REALITZADA .................................................................................................. 30

4.1 Objectius del projecte ........................................................................................................................... 30

4.2 Especificacions del projecte .................................................................................................................. 31

4.2.1 Escenari del disseny ........................................................................................................................................ 31

4.2.2 Especificacions del disseny ............................................................................................................................. 32

4.3 Fonaments del projecte ......................................................................................................................... 33

4.3.1 Disseny convencional...................................................................................................................................... 33

4.3.2 Disseny convencional respecte disseny seleccionat .........................................................................................

4.3.3 Recerca de la literatura .....................................................................................................................................

4.3.4 Pre-selecció d’articles ......................................................................................................................................

4.3.5 Selecció d’estratègies ........................................................................................................................................

9

4.3.6 Simulacions ........................................................................................................................................................

4.3.6.1 Simulació del disseny convencional ..........................................................................................................

4.3.6.2 Simulacions de la millor estratègia ............................................................................................................

4.3.6.3 Simulacions de la resta d’estratègies ..........................................................................................................

4.3.7 Estudi matemàtic de la millor estratègia ............................................................................................................

4.3.7.1 Estudi matemàtic del primer cas ................................................................................................................

4.3.7.2 Resum dels casos estudiats ........................................................................................................................

4.3.7.3 Selecció del millor cas ...............................................................................................................................

4.3.8 Estudi de l’efecte de la tolerància .......................................................................................................................

4.3.9 Contacte amb proveïdors ....................................................................................................................................

4.3.9.1 Generació d‘especificacions preliminars ....................................................................................................

4.3.9.2 Proveïdors contactats ..................................................................................................................................

4.3.9.3 Volum del disseny convencional ................................................................................................................

4.3.9.4 Selecció final de components ......................................................................................................................

4.3.10 Resultat i avantatges de la millor estratègia .....................................................................................................

4.3.10.1 Resultat de la millor estratègia .................................................................................................................

4.3.10.2 Millores i avantatges de la millor estratègia .............................................................................................

4.4 Recursos utilitzats ................................................................................................................................. 38

5. APORTACIÓ DEL PROJECTE ALS CONEIXEMENTS DE L’ALUMNE ..................................... 39

5. APORTACIÓ DEL PROJECTE ALS CONEIXEMENTS DE L’ALUMNE ............................................................... 40

6. CONCLUSIONS I APORTACIÓ DELS ESTUDIS .............................................................................. 41

6. CONCLUSIONS I APORTACIÓ DELS ESTUDIS ............................................................................................. 42

7. REFERÈNCIES ........................................................................................................................................ 43

REFERÈNCIES ........................................................................................................................................... 45

Referencies .................................................................................................................................................. 45

Bibliografia ................................................................................................................................................. 46

ANEX........................................................................................................................................................... 47

10

ÍNDEX DE TAULES Taula 4.1: Especificacions del disseny ........................................................................ ...........................................32

Taula 4.2: Especificacions i recursos del disseny convencional ............................................................................37

Taula 4.3: Especificacions, resultat final i convencional del condensador DC-link ...............................................38

Taula 4.4: Especificacions i resultat del cas 1 .........................................................................................................67

Taula 4.5: Especificacions i resultat dels diferents casos per a la millor estratègia .................................................70

Taula 4.6: Efecte de tolerància del millor cas trobat ...............................................................................................74

Taula 4.7: Corrents del sistema per al millor cas trobat ..........................................................................................75

Taula 4.8: Especificacions dels MOSFET’s del filtre .............................................................................................82

Taula 4.9: Especificacions del OBC convencional de Lear ....................................................................................84

Taula 4.10: Especificacions del OBC i del DC-link convencionals de Lear ...................................................86 i 97

Taula 4.11: Resultat de la millor estratègia (components i volums) ........................................................................95

Taula 4.12: Especificacions del OBC i del DC-link de la millor estratègia .............................................................97

Taula 4.13: Resultats: Comparació del disseny convencional V.S millor estratègia ...............................................98

11

ÍNDEX DE FIGURES Figura 1.1. Exemple d’un carregador extern de bateries .......................................................................................22

Figura 1.2. Exemple d’un carregador intern de bateries .......................................................................................23

Figura 1.3. Sistema de càrrega de la bateria elèctrica per un OBC .......................................................................23

Figura 2.2. Localitzacions de LEAR ....................................................................................................................25

Figura 3.2. Localització de LEAR Valls ...............................................................................................................26

Figura 4.1. Esquemàtic d’un sistema OBC convencional .....................................................................................31

Figura 4.2. Voltatge de línia 𝑣𝐴𝐶(𝑡), corrent de línia 𝑖𝐴𝐶(𝑡) i voltatge del DC-link 𝑣𝐶(𝑡) ...................................34

Figura 4.3. Potència absorbida d’entrada 𝑃𝑖𝑛(𝑡), potència entregada de sortida 𝑃𝑜(𝑡) i potència del DC-link 𝑃𝐶(𝑡) ..................................................................................................................................................................... .34

Figura 4.4. Informació esquemàtica de la taula visual sobre els articles trobats ...................................................40

Figura 4.5. Base de dades, informació esquemàtica de l’apartat Topologia .........................................................41

Figura 4.6. Base de dades, informació esquemàtica de l’apartat components utilitzats .......................................41

Figura 4.7. Base de dades, informació esquemàtica de l’apartat sistema de control ............................................42

Figura 4.8. Base de dades, informació esquemàtica de l’apartat reducció de la capacitat obtinguda ...................42

Figura 4.9. Topologies seleccionades 1 ref [2] ................................................................................................. ....43

Figura 4.10. Topologies seleccionades 2 ref [3] ...................................................................................................43

Figura 4.11. Topologies seleccionades 3 ref [4] ................................................................................................. ..44



Figura 4.14. Topologies seleccionades 6 ref [7] .................................................................................................. .45

Figura 4.15. Topologies seleccionades 7 ref [8] ................................................................................................ ...45


Figura 4.17. Topologies seleccionades 9 ref [10] ................................................................................................ .46

Figura 4.18. Topologies seleccionades 10 ref [11] ...............................................................................................46

Figura 4.19. Circuit de potència de la simulació del disseny convencional ..........................................................47

Figura 4.20. Llaç de control de la simulació del disseny convencional ................................................................48

Figura 4.21. Resultats de simulació del disseny convencional .............................................................................48

Figura 4.22. Circuit de potència de la simulació de la millor estratègia, cas 1 .....................................................50

Figura 4.23. Sistema de control del primer interruptor, simulació de la millor estratègia ....................................51

Figura 4.24. Controlador d’histèresis dels interruptors 2 i 3, simulació de la millor estratègia ...............................51

12

Figura 4.25. Control per histèresis dels interruptors 2 i 3, simulació de la millor estratègia ....................................52

Figura 4.26. Control del corrent del filtre actiu controlat per tensió, simulació de la millor estratègia ....................52

Figura 4.27. Circuit de potència de la simulació de la topologia 2 seleccionada .....................................................53

Figura 4.28. Circuit de control de la simulació de la topologia 2 seleccionada .......................................................53

Figura 4.29. Circuit de potència de la simulació de la topologia 3 seleccionada ..................................................54



Figura 4.32. Circuit de potència esquemàtic de la millor estratègia ................................................................55 i 94

Figura 4.33. Funcionament de la tensió del filtre VCrp(t). ......................................................................................56

Figura 4.34. Funcionament de la tensió del filtre VCrp(t) per al cas 1 .....................................................................57

Figura 4.35. Formes d’ona de les potencies ............................................................................................................59

Figura 4.36. Forma d’ona de la tensió del filtre VCrp(t) i la tensió d’entrada ..........................................................60

Figura 4.37. Forma d’ona de la tensió del DC-link VC(t) respecte diferents valors de |iLf| ...................................63

Figura 4.38. Forma d’ona de la tensió del DC-link VC(t) respecte els 2 valors límit de |iLf| ..................................65

Figura 4.39. Diferents casos o punts d’operació estudiats del filtre actiu ................................................................70

Figura 4.40. Cas 1, 100 Hz V.S 200 Hz .......................................................................... ........................................70

Figura 4.41. Comparació dels casos; valors dels condensadors (esquerre) i corrents del filtre (dreta) ....................71

Figura 4.42. Comparació dels casos; corrents als semiconductors MOSFET’s del filtre ........................................72

Figura 4.43. Resultat de simulació de la millor estratègia en el millor cas ..............................................................76

Figura 4.44. Formes d’ona desitjades de la tensió i el corrent al condensador del DC-link .....................................77

Figura 4.45. Harmònics de corrent desitjats al condensador del DC-link ...............................................................78

Figura 4.46. Formes d’ona desitjades de la tensió i el corrent al condensador del filtre ..........................................79

Figura 4.47. Harmònics de corrent desitjats al condensador del filtre .....................................................................79

Figura 4.48. Forma d’ona desitjada del corrent al inductor del filtre ......................................................................80

Figura 4.49. Forma d’ona desitjada de la tensió del inductor del filtre ....................................................................80

Figura 4.50. Forma d’ona desitjades dels corrents als MOSFET’s del filtre ..........................................................81

Figura 4.51. OBC dissenyat per Lear ................................................................................... ...................................84

Figura 4.52. Especificacions del condensador convencional utilitzat .....................................................................85

Figura 4.53. Volum prismàtic ocupat per els condensadors al DC-link. .................................................................86

Figura 4.54. Dimensions i capacitat del condensador al DC-link seleccionat .........................................................87

Figura 4.55. Especificacions elèctriques del condensador del DC-link seleccionat ................................................87

Figura 4.56. Dimensions del condensador del filtre seleccionat .............................................................................88

Figura 4.57. Especificacions elèctriques del condensador del filtre seleccionat .....................................................89

Figura 4.58. Especificacions elèctriques i dimensions del inductor del filtre seleccionat .......................................90

Figura 4.59. Dimensions del MOSFET seleccionat ................................................................................................91

13

Figura 4.60. Especificacions del MOSFET seleccionat ..........................................................................................92

Figura 4.61. Volum ocupat per als components de la millor estratègia ...................................................................93

Figura 4.62. Punt de treball més òptim del filtre .....................................................................................................94

Figura 4.63. Resultat de simulació de la millor estratègia en el millor cas ..............................................................95

Figura 4.64. Volum ocupat per al DC-link del disseny convencional .....................................................................98

Figura 4.65. Volum ocupat per als components de la millor estratègia ...................................................................98

14

TAULA D’ABREVIATURES

AC Altern Current

DC Direct Current

OBC On-Board Battery Charger

PFC Power Factor Corrector

PHEV Plugged-in Hybrid Electric Vehicle

EV Electric Vehicle

CCM Continuous Conduction Mode

CrCM Critical Conduction Mode

CO2 Diòxid de carboni

URV Universitat Rovira i Virgili

HEV Hybrid Electric Vehicle

THD Total Harmonic Distortion

LFR Lost Free Resister

RMS Root Mean Square

15

Símbols i Variables

A Ampere, unitat de corrent

Δ Increment de pic a pic

ΔiL,pk-pk Corrent de pic a pic del inductor ΔvC, pk-pk Tensió del condensador de pic a pic C Condensador cos Operació matemàtica del cosinus D Díode F Farad, unitat de capacitat f Freqüència de línia fSW Freqüència de commutació H Henry, unitat d’inductància iAC Corrent de línia IAC,RMS Corrent de línia en RMS i_out Corrent de sortida del PFC stage k Paràmetre constant L Inductor Pin Potència mitja d’entrada Po Potència mitjana de sortida Po, max Màximes condicions de càrrega Q MOSFET R Resistor sin Operació matemàtica del sinus t Temps vC(t) Tensió instantània al condensador del DC-link

16

Vc, RMS Tensió RMS al condensador del DC-link v_in(t) Tensió d’entrada instantània rectificada W Watt, unitat de potència 𝜔 Freqüència angular de línia

17

Agraïments


electric vehicles]




Juny 2017

18

Agraïments

Per a començar, m’agradaria agrair la oportunitat que m’ha donat l’empresa Lear Corporation,

de realitzar un projecte d’aquest nivell en un ambient empresarial real. El repte de desenvolupar

un projecte per tu mateix, el fet de buscar-se la vida per a resoldre problemes desconeguts, nous

reptes cada dia que superar per arribar a la meta i tot en un ambient de treball d’empresa real

d’avui en dia.

Vull agrair en especial al equip on vaig treballar (High-Power) ja que hem van donar suport

quan ho necessitava, però sobretot agrair a Adrià Marcos Pastor, el tutor que hem va ensenyar

un ventall de coneixements que mai oblidaré i hem va guiar en el camí del projecte donada la

complexitat i la desconeixença per part meva, d’aquest camp professional.

Volia plasmar aquests agraïments, ja que en aquests mesos, he pogut créixer més com a

electrònic, com a professional i com a persona i trobo que aquest, és un fet a destacar i agrair.

Vull agrair també, l’esforç i la perseverança dels meus tutors de la universitat, l’Àngel Cid i el

Calor Olalla, per haver aguantat els meus dubtes i les meves angoixes. Sobretot agrair la visió

del projecte que hem donaven, més general que la que jo tenia, no ofuscar-se en un punt, sinó

mirar-hi de forma més general per a tirar endavant a més dels dubtes tècnics és clar.

A la meva família, al seu recolzament i ajuda en els moments dur, d’enfonsament i d’angoixa.

Sempre creuen en tu i et donen suport, ànim i il·lusió, encara que sembli que mai podràs

resoldre aquell problema, la família que sempre et fa costat per a treure el millor de tu.

Finalment també m’agradaria agrair, a la meva parella, la Serena, per haver aguantat dia rere

dia, les meves angoixes, els meus nervis enfront els “deadlines”, etc. Perquè sense ella i el seu

suport, sense la seva llum que m’il·lumina per a mira el futur, no ser si hauria sigut capaç

d’afrontar el mur de problemes i desconeixença que ha sigut per a mi aquest projecte.

Gracies a tots per el vostre suport i ajuda, us estic molt agraït.

19

1. INTRODUCCIÓ


electric vehicles]




Juny 2017

20

1. INTRODUCCIÓ

1.1 Els vehicles avui en dia Avui en dia en el món, hi han vehicles i el podem categoritzar en dos grans grups, els de

combustió interna i els recarregables.

Per una banda tenim els vehicles de combustió interna, són els que hem vist tota la vida en les

carreteres i, els podem dividir en dos grans grups, els de gasolina i els de dièsel. Aquests

vehicles utilitzen combustibles fòssils per a la seva generació d’energia i per tant per a seu

moviment. El principal problema d’aquests vehicles és el combustible que utilitzen ja que és

un combustible finit i per tant, en un futur s’acabarà donant un problema en el món que

coneixem avui en dia. A més, aquests vehicles expulsen alts nivells de CO2 i això genera un

altre problema per al món ja que a poc a poc, el fan malbé. L’any 2020 entrarà en vigor una

nova llei, que limita més les emissions de CO2 d’aquests vehicles i per tant els fabricants de

cotxes, hauran de buscar alguna alternativa per aquests vehicles.

Per l’altre banda tenim els vehicles recarregables, aquests vehicles es basen principalment en

una bateria elèctrica la qual genera l’energia per a moure el vehicle, aquesta bateria pot ser

carregada de diferents maneres i això dona lloc als varis tipus de vehicles recarregables que

coneix el mercat avui en dia. Els principals grups d’aquests vehicles recarregables són els

següents: Els vehicles elèctrics (EV), els vehicles híbrids elèctrics (HEV) i els vehicles elèctrics

híbrids endollables (PHEV). Ara explicaré per sobre les diferencies principals d’aquests

vehicles.

Per una banda, els vehicles purament elèctrics (EV), no duen cap Sistema de combustió interna

sinó que simplement tenen la seva bateria elèctrica que pot ser carregada amb certs tipus de

carregadors de bateries. El problema d’aquests vehicles és la autonomia que tenen al ser

purament elèctrics, ja que la recàrrega de la bateria és un punt molt important a tenir en compte

per a no quedar-se sense energia en el vehicle durant el trajecte (sobretot en viatges llargs).

Per altre banda, els vehicles elèctrics híbrids endollables (HEV), aquests vehicles tenen un

sistema de combustió interna en paral·lel amb la bateria elèctrica que contenen els vehicles

purament elèctrics. El sistema d’aquests vehicles, alterna la combustió interna amb la bateria

elèctrica, per tal de consumir el mínim combustible fòssil alternant entre els dos sistemes de

gernació d’energia. La bateria elèctrica es carregada mentre el vehicle va en pendent o utilitza

21

el sistema de combustió interna. Aquests tipus de vehicles atorguen més autonomia per al

conductor que els vehicles purament elèctrics i són molt útils sobretot per a ciutats i trajectes

que no exigeixen molta energia ja que és quan la bateria elèctrica té un paper més important i

per tant, no es consumeix gairebé combustible fòssil.

Per última banda, els vehicles híbrids elèctrics endollables (PHEV), aquests vehicles usen el

mateix sistema de generació d’energia que els HEV però amb la diferència que poden ser

endollats a un carregador de bateries per a carregar la bateria elèctrica que contenen.

1.2 Carregadors per als vehicles elèctrics Com hem vist en els paràgrafs anteriors, el món coneix molt tipus de vehicles i els més

utilitzats, els de combustió interna, duen problemes ja nomenats, per tant, els vehicles

recarregables, jugaran un paper molt important en el futur. Per això, és important fer-se la

següent pregunta, quin és el principal problema per al qual no veiem vehicles elèctrics en

abundància en les carreteres avui en dia? El problema sempre ha estat el mateix des de els inicis

d’aquests tipus de vehicles, la recarrega de les bateries.

Anem a fer un cop d’ull als dos grans tipus de carregadors de bateries per aquests vehicles.

Per una banda, tenim els carregadors externs de bateries, són els carregadors que podem trobar

avui en dia en els carrers de les ciutats, són grans i pesen molt, són com un carregadors per als

dispositius que coneixem avui en dia però per al vehicle, per tant però, amb la diferència de

que no son portàtils degut al seu pes i dimensions. Com que són externs al vehicles no

necessiten ser portàtils, aquests carregadors tenen una alta densitat de potència ja que no tenen

cap mena de limitació en termes de dimensió, volum i pes. Com que poden ser tant grans com

es desitgin ja que no han de ser portàtils, poden entregar altes quantitats de potència, aquest

factor, fa que la recàrrega de les bateries sigui veloç (entre 1 o 2 hores per a carregar

completament la bateria (depenent del carregador i de la bateria emprats en el procés)). El punt

crític d’aquests carregadors externs, és l’autonomia del vehicle, com que no són portàtils, és

necessari gestionar bé durada de la bateria del vehicle per a no quedar-se sense energia per al

desplaçament durant el trajecte, en altres paraules, aquests carregadors externs ens limiten

l’autonomia del vehicle elèctric.

22

Figura 1.4. Exemple d’un carregador extern de bateries

Font: [https://images.fastcompany.com/upload/ge-wattstation-street.jpg]

Per altre banda, tenim els carregadors interns de bateries, aquests tipus de carregadors, són

interns al vehicle i per tant, van continguts dins del propi. Degut a que van introduïts dins del

vehicle, l’espai que ocupa el carregador és un punt molt important a tenir en compte i per tant,

el seu pes, dimensions, volum ocupat, són termes que limiten la potència que pot entregar el

carregador. En aquests carregadors, s’intenta que la densitat de potència sigui el més elevada

possible, per això s’intenta que el carregador ocupi el menor espai possible, per així poder

entregar la màxima potència possible amb el mínim espai ocupat, en altres paraules podem

definir aquest terme com un intent de millora continua de la densitat de potència del carregador,

a traves del mínim espai ocupat i la màxima potència entregada possible. Al tenir limitacions

d’espai, aquests carregadors entreguen menys potència que els externs, i aquest fet és veu

reflectit en el temps que tarden a carregar completament la bateria (és de 7 a 8 hores (depenent

del carregador i la bateria emprada en el procés)). L’avantatge principal d’aquests carregadors

respecte els externs, és l’autonomia del vehicle, com que és un carregador portàtil, es pot

recarregar la bateria del vehicle en qualsevol lloc i per tant aquest fet augmenta l’autonomia

del vehicle (sobretot és un avantatge per als viatges llargs).

Aquest projecte està centrat en l’estudi de la millora de la densitat de potència per als

carregadors interns de bateries i per això, nombraré aquests carregadors com a OBC.

23

Figura 1.2. Exemple d’un carregador intern de bateries.

En el següent esquema, podem veure de manera simplificada el sistema de càrrega d’un vehicle

elèctric amb un OBC. Podem veure la xarxa elèctrica de la qual és carregada la bateria, el OBC,

el vehicle i la bateria a la qual el OBC li atorga energia.

Figura 1.3. Sistema de càrrega de la bateria elèctrica per un OBC.

1.3 Objectiu del projecte L’objectiu d’aquest projecte és augmentar la densitat de potència dels OBC a través d’un

sistema electrònic que permeti reduir el volum que ocupa el OBC a dins del vehicle.

Aquest augment de densitat de potència s’aconsegueix a través de la reducció del volum total

ocupat per al OBC, en els següents punts, és veurà com s’ha dut a terme aquesta reducció, els

punts estudiats, com han estat realitzat aquests estudis i, els resultats finals de reducció

obtinguts que per tant, contemplen l’augment de densitat de potència obtingut.

Electric grid OBC

Battery

CONFIDENCIAL

CONFIDENCIAL

24

2. DESCRIPCIÓ DE L’EMPRESA


electric vehicles]




Juny 2017

25

2. Descripció de l’empresa En aquest capítol, es pot trobar tota la informació de l’empresa on he realitzat el meu projecte

de final de grau durant aquests 10 meses.

2.1 Història Lear va ser fundada l’any 1917 a Detroit, Michigan, com una empresa de producció de metalls

per a l’industria automotriu i aeronàutica. Des de llabors, ha crescut per a satisfer les necessitats

de la industria.

Avui en dia, Lear ofereix com als seus productes, seients complets i sistemes elèctrics i

electrònics per a vehicles, arreu de tot el món. Les seves ventes durant l’any 2016, van ser de

18.600 milions de dòlars, ocupant el lloc 154 entre les 500 millors fortunes del món. Els seus

productes, estan dissenyats i fabricants per un equip, que actualment avarca 150.000 empleats

entre les 234 plantes que tenen arreu del món. La seu de Soulthfield, Michigan, opera en 37

països diferents. L’èxit de l’empresa és el resultat d’un fort compromís per tal de proporcionar

el millor servei possible als fabricants d’automòbils de tot el món mitjançant, la necessitat dels

seus clients, com la del final consumidor dels automòbils.

En la següent imatge, podem veure on és troben ubicades, totes les seus i plantes de Lear arreu

del món.

Figura 2.5. Localitzacions de LEAR.

26

2.2 LEAR Valls Per altre banda, ara parlaré apropiadament de la història de Lear Valls, la seu on s’ha realitzat

el projecte. Aquesta seu, va ser fundada l’any 1951 com a “Mecanismes auxiliars industrials

(MAI)” i posteriorment, va ser adquirida per Lear, va ser llavors quan va començar a formar

part de la multinacional.

La seu, està ubicada en el polígon industrial de Valls, al carrer Fusters, numero 54.

Figura 6.2. Localització de LEAR Valls.

En aquesta seu, l’empresa, té un centre on treballen prop de 400 enginyers, que desenvolupen

hardware i software. A més, compta amb una planta on es produeixen diferents components,

sumant un total de més de 1.200 assalariats. Des de aquest centre, es dirigeixen moltes activitats

de les diferents plantes arreu d’Europa i Àfrica.

Cal destacar també, que Lear és una de les empreses més importants de la província de

Tarragona, amb unes vendes de 466 milions d’euros durant l’any 2015, sent l’empresa en la

posició numero 2 del ranking d’empreses d’aquesta província i la numero 339 del ranking

nacional.

En aquesta seu, Lear té un equip molt important de High-Power per a l’empresa, on jo he

realitzat el meu projecte. Aquest equip conté molts experts en electrònica de potència.

27

3. UBICACIÓ DEL

PROJECTISTA DINS L’EMPRESA


electric vehicles]




Juny 2017

28

3. Ubicació del projectista dins l’empresa Durant la meva estada a Lear Corporation, he estat treballant en el departament de Hardware,

més concretament a Hi-Power. En aquest departament l’empresa realitza estudis d’electrònica

de potència, una part dels membres del departament estan focalitzats en l’estudi del OBC, per

això he realitzat l’ estudi en aquest departament, acompanyat d’experts en l’àmbit.

Concretament he estat treballant amb el meu tutor Adrià Marcos, en el projecte sobre la

reducció dels condensadors del DC-link per tal d’augmentar la densitat de potència dels OBC’s.

Aquest projecte consta de l’estudi de les topologies actuals per tal de trobar un sistema

electrònic de potència que permeti aconseguir la funcionalitat desitjada amb un valor reduït

dels condensadors del DC-link. A través d’aquesta reducció s’aconsegueix l’augment desitjat

de la densitat de potència del carregador.

Respecte el futur, el meu estudi serà útil per aquest departament ja que podran implementar el

sistema electrònic trobat en els OBC de l’empresa per tal d’augmentar-ne la densitat de

potència. A part d’això, el projecte també contempla un estudi matemàtic i per simulació de

certs aspectes del sistema electrònic del carregador, que serà útil per al futur per als membres

del departament de Hardware, Hi-Power, que estudien els OBC’s.

29

4. DESCRIPCIÓ DE LA TASCA

REALItZADA


electric vehicles]




Juny 2017

30

4. Descripció de la tasca realitzada En aquest punt, veurem tots els apartats i passos que ha seguit el projecte, la seva comprensió,

desenvolupament, problemes, etc.

4.1 Objectius del projecte En aquest punt acabaré de perfilar els objectius del projecte, com es van establir en un inici i,

com van variar durant l’estada en l’empresa.

Com he dit en un punt anterior, el principal objectiu del projecte és augmentar la densitat de

potència del OBC’s, i per a fer-ho cal reduir el volum ocupat avui en dia del OBC per així

poder augmentar la relació de la densitat de potència, però abans millor perfilar aquest

concepte.

La densitat de potència, és la quantitat de potència que entrega el carregador en si, dividit per

el volum que ocupa aquest, si ho expressem en una formula matemàtica, tenim el següent:

𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑡 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = (𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐸𝑛𝑡𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑎) ⁄ (𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑡)

Un cop aquest concepte ha estat entès, ara cal entendre com s’obtindrà aquesta millora.

Aquesta millora s’obtindrà a través de reduir el volum ocupat del OBC i, per a dur-ho a terme,

el projecte és focalitza en reduir la capacitat i el volum del condensador del DC-link, el

principal punt de bloqueig per a poder reduir més el volum dels OBC’s avui en dia.

Per tant el principal objectiu del projecte és pot perfilar com la reducció del condensador del

DC-link (en el següent punt, trobarem l’explicació sobre aquest condensador i la seva funció).

A més, a mesura que va avançar el projecte, en l’empresa el tema del preu és un factor molt

important i per tant, també és va tenir en compte aquest factor i, és va fer un estudi de mercat

per a seleccionar els components més econòmics per tal d’obtenir el millor preu possible, per

així donar més competitivitat a l’empresa en aquest mercat innovador.

Per tal de comprendre millor la complexitat del objectiu principal del projecte, la reducció de

volum del OBC, cal entendre bé les especificacions del projecte i el volum ocupat avui en dia

per al disseny convencional dels OBC’s realitzats per l’empresa.

(4.1)

31

4.2 Especificacions del projecte Un cop ha quedat clar i definit l’objectiu del projecte, el següent pas és profunditzar en les

especificacions del projecte, aquestes especificacions van ser donades per l’empresa, ja que

l’estudi s’ha realitzat amb unes especificacions concretes que interessaven a l’empresa per al

us de la informació d’aquest estudi, amb aquestes prestacions o especificacions.

L’escenari en el que s’ha realitzat l’estudi és un escenari força convencional, a més les

especificacions de la línia elèctrica, ha estat presa com per a una línia (50 Hz a la xarxa).

Abans de mostrar en detall numèric les especificacions, és millor introduir més el concepte del

DC-link ja que així serà més fàcil d’entendre el significat numèric de les especificacions

utilitzades.

4.2.1 Escenari del disseny

La majoria dels OBC’s d’avui en dia consisteixen en dos etapes connectades en cascada (com

es pot veure en la figura 4.1. Per una banda, la primera etapa consisteix en un convertidor

AC/DC que assegura una correcció del factor de potència (PFC) per tal d’aconseguir un valor

unitari, aquest procés s’aconsegueix a traves d’absorbir el corrent sinusoïdal que ve la xarxa

elèctrica (també per acomplir amb els estàndards de les lleis IEC). Per una altre banda, la

segona etapa esta basada en un convertidor DC/DC el qual regula el corrent que es entregat a

la bateria per a una càrrega segura de la mateixa.

El DC-link, és el condensador o banc de condensadors que trobem entre les dos etapes i, la

seva funció és desacoblar l’etapa AC de la DC i alhora filtrar els harmònics de baixa freqüència

provinents del corrent de la xarxa elèctrica.

Figura 4.1. Esquemàtic d’un sistema OBC convencional.

En la figura podem apreciar la xarxa elèctrica (grid), les dos etapes, el condensador del DC-

link entremig de les dues etapes i, la bateria carregada per el OBC a la sortida.

Grid BatteryAC/DC DC/DCC

iAC(t)

+

vAC(t)

-

+

vC(t)

-

32

4.2.2 Especificacions del disseny

Taula 4.1: Especificacions del disseny.

Amb aquesta taula d’especificacions i l’explicació anterior, ja coneixem l’escenari en el que es

realitza el disseny i a més, les especificacions del mateix.

CONFIDENCIAL

33

4.3 Fonaments del projecte Com a fonaments del projecte es mostra d’on parteix el disseny realitzat, ja que aquest disseny

parteix de la base teòrica del disseny convencional del condensador del DC-link per als OBC’s,

per això aquest apartat mostra el desenvolupament matemàtic del disseny convencional ja que

així, també s’introdueixen els conceptes del càlcul matemàtic del condensador del DC-link. A

més, aquest punt també mostra una petita comparació entre el valor del condensador del

disseny convencional respecte el valor del condensador obtingut amb el disseny realitzat. Una

petita introducció a la reducció obtinguda en termes de capacitat.

4.3.1 Disseny convencional

Aquest punt mostra com i quines són les formules aplicades, per a calcular el condensador del

DC-link respecte certes especificacions, considerant que la segona etapa del sistema es

comporta com una càrrega constant.

La primera etapa del sistema, la banda que converteix de AC a DC, també funciona com a un

convertidor boost convencional, agafant cert valor de tensió a l’entrada i augmentant-lo fins a

cert valor a la sortida, per tant, la tensió al DC-link (sortida), no pot ser mai superior a la tensió

a l’entrada del primer escenari (AC/DC) i, aquesta es una condició constant a complir, per tal

de aconseguir un funcionament correcte i constant sense sorpreses en l’operació.

Per a començar assumim que l’etapa de PFC es comporta com un LFR, això implica que el

corrent d’entrada provinent de la xarxa elèctrica (𝑖𝐴𝐶(t)) està exactament en fase amb el

voltatge d’entrada provinent de la xarxa (𝑣𝐴𝐶(t)) i per tant, tota la potència d’entrada absorbida,

és transferida al condensador del DC-link i a la càrrega de potència constant (Po).

El voltatge de línia d’entrada és definit com:

𝒗𝑨𝑪(𝒕) = 𝑽𝑴 𝒔𝒊𝒏 (𝝎𝒕)

On 𝑉𝑀 i ω són el voltatge de pic de la tensió de línia de l’entrada i la freqüència angular de la

línia, el corrent de línia d’entrada és definit amb la següent expressió:

𝒊𝑨𝑪(𝒕) = 𝑰𝑴 𝒔𝒊𝒏 (𝝎𝒕)

On 𝐼𝑀 és el corrent de pic del corrent de línia de l’entrada. A més a més, els dos valors de pic

de l’entrada estan relacionats amb els seus corresponents valors RMS de la següent forma:

(4.2)

(4.3)

34

𝑽𝑴 = 𝑽𝑨𝑪,𝑹𝑴𝑺 √𝟐; 𝑰𝑴 = 𝑰𝑨𝑪,𝑹𝑴𝑺 √𝟐;

La forma d’ona ideal de les senyals 𝑖𝐴𝐶(𝑡), 𝑣𝐴𝐶(𝑡) i 𝑣𝐶(𝑡) està representada en la figura 4.2.

La potència d’entrada absorbida és definida per la següent expressió:

𝑃𝑖𝑛 = 𝑣𝐴𝐶(𝑡) · 𝑖𝐴𝐶(𝑡) = 𝑉𝐴𝐶,𝑅𝑀𝑆 · 𝐼𝐴𝐶,𝑅𝑀𝑆 · (1 − 𝑐𝑜𝑠 (2𝜔𝑡)) = 𝑃𝑜 + 𝑃𝑐

Com podem veure en l’equació anterior, 𝑷𝒊𝒏 conté una component DC i un harmònic del doble

de freqüència que la freqüència de línia. En la figura 4.3 podem observar la component DC de

la potència corresponent a 𝑷𝒐 i també els harmònics corresponent a la potència del condensador

DC-link, 𝑷𝑪.

Figura 4.2. Voltatge de línia 𝑣𝐴𝐶(𝑡), corrent de línia 𝑖𝐴𝐶(𝑡) i voltatge del DC-link 𝑣𝐶(𝑡).

Figura 4.3. Potència absorbida d’entrada 𝑃𝑖𝑛(𝑡), potència entregada de sortida 𝑃𝑜(𝑡) i potència del DC-link 𝑃𝐶(𝑡).

(4.4)

(4.5)

35

La component DC de la potència, la de sortida, és definida de la següent expressió:

𝑃𝑜 = 𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆 · 𝐼𝑜,𝑅𝑀𝑆

On 𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆 i 𝐼𝑂,𝑅𝑀𝑆 corresponent als valors RMS de 𝑣𝐶(𝑡) i 𝑖𝑂(𝑡) respectivament.

Per una altre banda, 𝑃𝑐 és definida per la següent expressió:

𝑃𝐶 = −𝑃𝑜cos (2𝜔𝑡)

Podem observar que Pc és possitiva quan el condensador del DC-link s’està carregant i per

tant, Pc és negativa quan el condensador està entregant energia.

L’energia emmagatzemada en el condensador és definida per la següent expressió:

𝑊𝐶(𝑡) = 1

2𝐶𝑣𝐶

2(𝑡)

L’energia del condensador també pot ser definida per la següent expressió:

𝑊𝐶(𝑡) = 𝑊𝐶(0) + ∫ 𝑃𝐶

𝑡

0

(𝜏)𝑑𝜏

El que acaba resultant en:

𝑊𝐶(𝑡) = 𝑊𝐶(0) −𝑃𝑜

2𝜔sin (2𝜔𝑡)

Si 𝑣𝐶(0) = 𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆 i l’equació anterior és utilitzada en l’equació 4.8, el resultat és:

𝑣𝐶(𝑡) = 𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆 · √1 −𝑃𝑜

𝐶 · 𝜔 · 𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆2 · 𝑠𝑖𝑛(2𝜔𝑡)

Llavors el mínim valor matemàtic del condensador del DC-link que asseguri un solució real

per a l’equació anterior, ve definit per la següent expressió:

𝐶 = 𝑃𝑜

𝜔 · 𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆2

Però en aquesta expressió no tenim en compte el voltatge de pic a pic del condensador al DC-

link i, és un paràmetre de disseny que ens interessa, per això, si sabem els valors de pic màxims

i mínims de la tensió al condensador, podem obtenir una expressió que tingui en compte aquest

(4.6)

(4.7)

(4.8)

(4.9)

(4.10)

(4.11)

(4.12)

36

paràmetre de disseny. Sabem que el mínim és assolit en 𝑡1 = π/(4𝜔) i que el màxim és assolit

en 𝑡2 = 3π/(4𝜔). Per tant:

𝑣𝐶,𝑚𝑖𝑛 = 𝑣𝐶(𝑡1); 𝑣𝐶,𝑚𝑎𝑥 = 𝑣𝐶(𝑡2);

Per tant, l’energia del condensador a t = 𝑡2 respecte t = 𝑡1 és:

𝑊𝐶(𝑡2) = 𝑊𝐶(𝑡1) + ∫ −𝑃𝑜cos (2𝜔𝜏)𝑑𝜏 𝑡2

𝑡1

Llavors, l’expressió resultant obtinguda al resoldre l’integral és:

1

2𝐶𝑣𝐶,𝑚𝑎𝑥

2 = 1

2𝐶𝑣𝐶,𝑚𝑖𝑛

2 +𝑃𝑜

𝜔

Per tant, el condensador necessari pot ser calculat amb la següent expressió:

𝐶 = 2 · 𝑃𝑜

𝜔 · (𝑣𝐶,𝑚𝑎𝑥2 − 𝑣𝐶,𝑚𝑖𝑛

2)

Si els voltatges màxims i mínims de 𝑣𝐶(𝑡) ens venen donats per especificació l’equació anterior

pot ser utilitzada per a obtenir el condensador necessari. Aquests dos valors però, normalment

no són donats per especificació, sinó que és més comú trobar en l’especificació el valor de

𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆 acompanyat del valor de pic a pic expressat en un tant per cent 𝛥𝑣𝐶,𝑝𝑘−𝑝𝑘(%). Aquest

terme és definit com el voltatge del DC-link de pic a pic dividit per el voltatge RMS del DC-

link i multiplicat per cent, ((𝛥𝑣𝐶,𝑝𝑘−𝑝𝑘/𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆)·100). Podem fer la següent aproximació per

tal d’obtenir una expressió de disseny del condensador, respecte el paràmetre de pic a pic en

tant per cent desitjat. Aproximació:

𝑣𝐶,𝑚𝑖𝑛 ≈ 𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆 − 𝛥𝑣𝐶,𝑝𝑘; 𝑣𝐶,𝑚𝑎𝑥 ≈ 𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆 + 𝛥𝑣𝐶,𝑝𝑘;

On 𝛥𝑣𝐶,𝑝𝑘 = 𝛥𝑣𝐶,𝑝𝑘−𝑝𝑘/2. Utilitzant l’aproximació anterior en l’equació 4.16 obtenim

l’expressió per obtenir el valor del condensador del DC-link convencional respecte el terme

desitjat. L’expressió és la següent:

𝐶𝑐𝑜𝑛𝑣 = 𝑃𝑜

2 · 𝜔 · 𝛥𝑣𝐶,𝑝𝑘−𝑝𝑘(%) · 𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆2

O sinó podem expressar-ho de la següent forma:

𝐶𝑐𝑜𝑛𝑣 = 𝑃𝑜

2 · 𝜔 · 𝛥𝑣𝐶,𝑝𝑘 · 𝑉𝐶,𝑅𝑀𝑆

(4.14)

(4.15)

(4.16)

(4.17)

(4.18)

(4.19)

(4.13)

37

L’equació 4.19 és l’expressió convencional per a dissenyar el condensador del DC-link

respecte un voltatge de pic a pic en tant per cent normalment baix

A partir d’aquest punt, la següent informació és confidencial.

CONFIDENCIAL

38

4.4 Recursos utilitzats Skype empresarial

Outlook

PSIM

Microsoft Portable Visio

Tinkercard

Microsoft Excel

Microsoft Word

Microsoft Power Point

Wordreference

Varis recursos matemàtics:

- Integrals.

- Derivades.

- Lleis trigonomètriques.

- Laplace.

39

5. APORTACIÓ DEL PROJECTE

ALS CONEIXEMENTS DE

L’ALUMNE


electric vehicles]




Juliol 2017

40

5. Aportació del projecte als coneixements de l’alumne Durant la realització d’aquest projecte, s’ha passat a través de varis tipus d’estudis i al estudiar

camps força diferents, aprenents moltes coses sobre cadascun.

M’agradaria ressaltar el que han estat coneixements importants adquirits durant la realització

del projecte i les pràctiques a Lear.

Coneixements adquirits durant el projecte:

- Millora dels coneixements generals sobre l’electrònica de potència.

- Ampli ventall de coneixements sobre els OBC’s i el DC-link.

- Millora en l’habilitat de simulació de circuits electrònics.

- Millora en l’habilitat de l’ús dels programes de Microsoft (Excel, Word, PPT).

- Millora de coneixements sobre l’electrònica en l’automoció.

- Coneixements sobre l’entorn de treball empresarial d’una multinacional.

- Millora sobre les relacions públiques i l’organització de reunions.

- Confiança en mi mateix alhora d’exposar o presentar.

- Millora del nivell d’angles parlat i a nivell tècnic.

- Millora en l’ús d’eines matemàtiques.

- Millora en la gestió de la feina, d’un projecte, de dades d’entrega, planificació, etc.

- Millora en l’habilitat per a la recerca d’informació.

- Més autosuficiència alhora d’afrontar problemes.

Conclusions personals:

Estic molt content d’haver realitzat aquest projecte a Lear, ja que sento al acabar, que he crescut

més com a persona, que no sols he aprés eines i coneixements tècnics, sinó que també he crescut

com a persona, alhora de dirigir-me als superiors, als companys o alhora d’exposar. Són

exemples simples de coses que abans hem mancaven una mica i, gracies a la realització

d’aquest projecte, he pogut fortificar i polir durant el temps a l’empresa.

També estic molt content, sobre els coneixements tècnics que he obtingut, els coneixements en

el camp del DC-link, en les eines de simulació, selecció de components, eines matemàtiques,

etc.

41

6. CONCLUSIONS I APORTACIÓ

DELS ESTUDIS


electric vehicles]




Juliol 2017

42

6. Conclusions i aportació dels estudis Estic molt content de la feina feta, ja que trobo que aquest estudi, aquest projecte, és un bon

pas per al estudi de l’electrònica en l’automoció.

El tema dels cotxes elèctrics, de la recàrrega de les bateries, el problema del DC-link, és un

tema innovador i necessari per al futur i per tant sento que he ajudat una miqueta a la humanitat

amb aquest estudi que he realitzat.

De cara a l’empresa, l’estudi els ha sigut ben útil, ja que ara l’empresa compta amb una

estratègia amb la que poden obtenir guanys a través de la reducció de volum, de capacitat i de

l’augment de potència per als seus OBC’s.

També compten amb l’estudi que hi ha al darrera, els càlculs matemàtics, les simulacions, els

articles usats per a treure la informació, la base de dades, etc.

Realment estic molt content d’haver realitzat aquest projecte i aquest estudi com he dit abans,

però del que més content estic, és de la part final del projecte que vaig realitzar a l’empresa. La

part final que hem van demanar, l’entregable del projecte per a l’empresa, és un Excel

automàtic que et permet calcular i observar el comportament de l’estratègia i el sistema enfront

diferents valors de condensador, diferents punts d’operació del filtre, diferents variables

d’entrada, etc. En resum, l’entragable és un Excel automàtic per a poder seguir estudiant aquest

cas i poder arribar-ne més fins al fons, ja que el meu estudi sols és la punta del iceberg d’un

gran món que està per ser descobert i, que algun dia ajudarà definitivament a la humanitat ja

que la gasolina no durarà per sempre i caldran vehicles elèctrics.

43

7. REFERÈNCIES


electric vehicles]




Junio 2017

45

REFERÈNCIES

En aquest apartat veuran les referencies dels articles usats i les dades bibliogràfiques usades en

el desenvolupament del projecte.

Referencies

[1] Marcos Pastor, A. (2015). Design and control of a battery charger for electric vehicles.

[En línia]. Recuperat de http://www.urv.cat.html.

[2] Eckart Hoene, Johann W. Kolar. (2015). Little box challenge, Inverter. [En línia].

Recuperat de http://www.ieee.org/index.html.

[3] Yi Tang. (2015). Decoupling of Fluctuating Power in Single-Phase Systems Through

a Symmetrical Half-Bridge Circuit. [En línia].


[4] Akira Tokumasu, Hiroshi Taki, Kazuhiro Shirakawa. (2014). AC/DC Converter

Based on Instantaneous Power Balance Control for Reducing DC-Link Capacitance.

[En línia]. Recuperat de http://www.ieee.org/index.html.

[5] Philip T. Krein. (2012). Minimum Energy and Capacitance Requirements for Single-

Phase Inverters and Rectifiers Using a Ripple Port.

[En línia]. Recuperat de http://www.ieee.org/index.html.

[6] Wen-Long Ming, Qing-Chang Zhong. (2016). A Single-Phase Four-Switch Rectifier

With Significantly Reduced Capacitance. [En línia].

Recuperat de https://www.researchgate.net.html.

[7] Isaac Freitas. (2010). Single-Phase to Single-Phase Full-Bridge Converter Operating

With Reduced AC Power in the DC-Link Capacitor. [En línia].


[8] Diego G. Lamar. (2012). On the Limit of the Output Capacitor Reduction in Power-

Factor Correctors by Distorting the Line Input Current. [En línia].


http://www.ieee.org/index.html





https://www.researchgate.net.html/



46

[9] Qing-Chang Zhong. (2014). Ripple Eliminator to Smooth DC-Bus Voltage

and Reduce the Total Capacitance Required. [En línia].


[10] Huai Wang, Wenchao Liu. (2012). Use of a Series Voltage Compensator for

Reduction of the DC-Link Capacitance in a Capacitor-Supported System. [En línia].


[11] Huai Wang, Henry Shu-Hung Chung. (2012). A Novel Concept to Reduce the DC-

Link Capacitor in PFC Front-End Power Conversion Systems. [En línia].


Bibliografia

https://en.wikipedia.org/wiki/power density

https://es.wikipedia.org/wiki/boot converter

http://www.lear.com

https://webinabox.vtools.ieee.org/wibp_home/index/R80023

https://www.researchgate.net/

http://www.wordreference.com/

http://www.aulafacil.com/cursos/l10047/ciencia/fisica/fisica-general-i-notaciones-cientificas-

funciones-trigonometricas/funciones-trigonometricas

http://movimientomath.blogspot.com.es/2014/08/reglas-basicas-de-derivacion-e.html

http://www.hiru.eus/matematicas/reglas-de-derivacion-i


https://www.researchgate.net.html/

https://en.wikipedia.org/wiki/power

https://es.wikipedia.org/wiki/boot

http://www.lear.com/

https://webinabox.vtools.ieee.org/wibp_home/index/R80023

https://www.researchgate.net/

http://www.wordreference.com/

http://www.aulafacil.com/cursos/l10047/ciencia/fisica/fisica-general-i-notaciones-cientificas-funciones-trigonometricas/funciones-trigonometricas

http://www.aulafacil.com/cursos/l10047/ciencia/fisica/fisica-general-i-notaciones-cientificas-funciones-trigonometricas/funciones-trigonometricas

http://movimientomath.blogspot.com.es/2014/08/reglas-basicas-de-derivacion-e.html

http://www.hiru.eus/matematicas/reglas-de-derivacion-i

47

ANEX Com annex podem veure imatges dels Excels creats, la taula visual i la base de dades.

CONFIDENCIAL

POWER DENSITY IMPROVEMENT IN BATTERY CHARGERS FOR...

Documents

Transcript of POWER DENSITY IMPROVEMENT IN BATTERY CHARGERS FOR...