Comportamiento energético y orientado a la potencia del tren de potencia de un vehículo eléctrico

Abstract

[ES] A la primera part del treball es presenta el disseny d'un vehicle elèctric a bateria mitjançant un càlcul aproximat utilitzant una \textit{simulació cap enrere} en estat estacionari de manera que, coneixent les especificacions del cotxe i suposant la influència dels components mitjançant la literatura adequada, es puguin calcular les forces que actuen sobre el cotxe i el consum d'energia dels diferents components. El primer pas per calcular aquesta simulació cap enrere és el càlcul de les forces que actuen sobre el cotxe. Per a velocitats superiors a 20 m / s, la força aerodinàmica és més gran que la fricció entre el cotxe i la carretera. En aquest punt, el model utilitzat per a modelar la màquina elèctrica és simple, només s'utilitzen les equacions d'estat estacionari i s'estima l'eficiència de la màquina de corrent continu. Tant el convertidor DC / DC com la transmissió es calculen de forma senzilla per donar una idea de l'efecte que tenen sobre el consum d'energia i, finalment, utilitzant la sortida de la simulació, es calcula la bateria i es calcula el pes de cada component . La segona part del treball mostra la implementació d'una simulació de text en Simulink. Els components es modelen de nou de la forma adequada per realitzar la simulació. El sistema de bateries no està modelatge, ja que no és l'enfocament principal d'aquesta tesi de mestratge i només s'implementa usant un bloc de Simulink. S'implementa la màquina elèctrica, així com el seu control i els controladors PI afinats perquè compleixin amb les especificacions. El convertidor DC / DC s'estudia en detall ja que aquest component té un gran efecte en el rendiment dinàmic de la cadena cinemàtica. S'expliquen i implementen en Simulink els diferents tipus de convertidors DC / DC adequats per a l'automoció i el convertidor buck-boost.

[EN] The rst part of the paper presents the design of a battery electrical vehicle using a rough calculation by means of a backward simulation in steady state so that, knowing the speci cations of the car and supposing the in uence of the components using suitable literature, the forces that act over the car an the power consumption of the different components may be calculated. The rst step taken to calculate this backward simulation is the calculation of the forces acting over the car. For car speeds higher than 20 m/s the aero-dynamical force becomes higher than the friction between car and road. At this point the model used to model the electrical machine is simple, only the steadystate equations are used, and the eciency of the DC machine is estimated. The DC/DC converter and the transmission are both calculated in a simple way just to give an idea of the effect they have on the power consumption and, nally, using the output from the simulation, the battery is calculated and the weight of each component is calculated. The second part of the paper shows the implementation of a forward simulation in Simulink. The components are newly modelled in the suitable way to perform the simulation. The battery system is not modelled since it is not the main focus of this master thesis and is only implemented using a Simulink block. The electrical machine is implemented as well as its control and the PI controllers tuned so that to ful l the speci cations. The DC/DC converter is studied in detail since this component has a large effect on the dynamic performance of the power-train. Dierent types of the DC/DC converters suitable for automotive purposes and the buck-boost converter is explained and implemented into Simulink. Lastly, the two parts of the WLTP cycle are followed by the complete model and the results are showed and analysed. As some problems can be seen in the simulation such as the ripple appearing in some of the graphs and the computational time which is too long for an industrial environment, some possible solutions for this problems are presented to be implemented in further works.