Diseño, mediante simulación, de un sistema de carga de batería embarcada en un vehículo eléctrico basado en energía fotovoltaica

Abstract

Como parte de la búsqueda de alternativas a los combustibles fósiles y ante la inevitable electrificación de vehículos a motor que se avecina en las próximas décadas, se ha investigado un sistema de carga de baterías incorporado en el propio vehículo que emplea energía solar fotovoltaica. Para desarrollar las simulaciones, se ha partido de una serie de artículos de investigación, que resumen la investigación desarrollada por diferentes organismos públicos y privados, en los que se abordan una serie de retos y características propios de un sistema de carga mediante energía fotovoltaica, generada directamente en el vehículo. Este sistema, compuesto de paneles fotovoltaicos y convertidores de potencia, realiza una carga de la batería a partir de varios paneles fotovoltaicos. El sistema, que tiene una pareja de convertidores en cascada, uno elevador y otro flyback, se ha diseñado para minimizar las pérdidas, con un rendimiento superior al 90%. Cada panel dispone de su propia pareja de convertidores, y todos se unen en el nodo de la batería. Esto se ha hecho para evitar que la célula fotovoltaica más débil arrastre su corriente al resto del sistema, con el fin de reducir las pérdidas de potencia en caso de sombreado parcial. Se han analizado las magnitudes fundamentales a la hora de estudiar un sistema de generación eléctrica, como son las tensiones o voltajes, las corrientes o la potencia medida en cada uno de los nodos de entrada y salida, que se han impuesto como especificaciones. Además de estas, se ha tomado en cuenta el rizado de tensión y de corriente que se da en el sistema. También se ha diseñado una máquina de estados con el fin de que la batería cargue con una técnica mixta CC-CV y los convertidores puedan funcionar correctamente, ya que es necesario arrancarlos previamente. Una vez analizado el sistema y obtenidos los resultados, se comparan ciertos valores medidos en los experimentos con los valores teóricos obtenidos en el apartado de diseño, para decidir si el sistema cumple o no las especificaciones dadas.