La creciente tendencia de utilizar vehículos eléctricos, conlleva a reemplazar los grifos de vehículos de combustibles fósiles por electrolineras. Una electrolinera puede utilizar una fuente de energía renovable (ej. Solar o eólico) para cargar un vehículo; además, el excedente de energía podría ser suministrado a la red eléctrica trifásica, haciendo uso de un convertidor electrónico dc/ac (o inversor). Sin embargo, conectar un convertidor tradicional reduce la estabilidad relativa de la frecuencia eléctrica de la red, porque no ofrece oposición ante un cambio de frecuencia, tal como lo hace un generador síncrono debido a la inercia de su rotor. Las variaciones de frecuencia son producto del desequilibrio entre la potencia generada y las cargas en la red. Si la frecuencia se aleja mucho de su valor nominal o si la rapidez de cambio de la frecuencia es elevada, puede afectar el sincronismo de los generadores que alimentan la red. Por lo tanto, se procede a cortes de energía en sectores de la red, para evitar que la inestabilidad se propague en otros sectores de la red, lo cual se traduce en grandes pérdidas económicas. La presente tesis busca establecer una estrategia de control para que un convertidor tradicional permita la conexión de una fuente de energía renovable a la red eléctrica, con el objetivo de mejorar la estabilidad de la red, mediante el suministro de inercia virtual (o emulación de inercia). La estrategia de control no requiere la utilización de elementos adicionales complejos o costosos en el convertidor o la modificación de este, lo cual constituye una solución económica y sin complejidad constructiva. Al final de la tesis se realiza simulaciones en Matlab para probar los diseños de los lazos de control y se valida resultados en PSIM (simulador de electrónica de potencia), logrando un convertidor con inercia virtual, que puede suministrar a la red, igual o mejor inercia que un generador síncrono hidroeléctrico de grandes dimensiones.

Gran parte de la contaminación del planeta se debe a las emisiones de gases de efecto invernadero provenientes de la combustión de hidrocarburos producto de los vehículos a combustión interna. En contra parte, un vehículo eléctrico genera mucha menos cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero considerando toda la cadena de producción de energía y a lo largo de su vida útil gracias a su mayor eficiencia energética y al uso de electricidad cada vez más sostenible en lugar de combustibles fósiles. Es debido a esto que la adopción de la electromovilidad, como parte de la transición energética, será de vital importancia para la disminución de la contaminación en el planeta. Esto trae consigo el reto de gestionar la energía que será suministrada para cargar las baterías de este tipo de vehículos, teniendo en cuenta que la mayor parte de la carga es en corriente alterna (AC) y se realiza en casa, oficinas o centros comerciales. La presente tesis tiene como objetivo desarrollar un cargador AC para vehículos eléctricos que sea capaz de ser gestionado por medio de un protocolo de interoperabilidad. Para lograrlo, se diseñará el control para la carga del vehículo según las normas NTP-IEC 61851 y NTP-IEC 62196-2, en donde se establecen el tipo de comunicación (PWM) y el estándar de carga (AC Tipo 2) que se utilizarán. Además, se toma en consideración el Reglamento para la Instalación y Operación de la Infraestructura de Carga de la Movilidad Eléctrica publicado por el Ministerio de Energía y Minas con el objetivo de definir las especificaciones técnicas y las condiciones de instalación que deben cumplir los sistemas de carga en distintos tipos de entorno. Para comprender los conceptos, ventajas y beneficios relacionados con la interoperabilidad, se describen los componentes, entidades y protocolos de comunicación que conforman actualmente el ecosistema de la movilidad eléctrica, así como los intercambios de información, funciones y servicios que se brindan dentro del mismo. Como parte principal del diseño del cargador, se adicionará una capa superior de comunicación a través del protocolo OCPP 1.6, que permitirá gestionar el cargador desde un sistema central, y además, podrá ser incluido dentro de una red de cargadores.

La electrificación del transporte juega un rol clave en la lucha contra el cambio climático, debido a que constituye más del 40% del consumo final de energía y aporta más del 20% de emisiones de CO2. Es por ello que instituciones como Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) y la International Electrotechnical Commission (IEC) han puesto su esfuerzo en desarrollar y normalizar nuevas tecnologías en los vehículos eléctricos y sus estándares de carga. Siendo el estándar japonés Charge de Move (CHAdeMO) uno de los más adoptados por reconocidas empresas fabricantes de vehículos y equipos eléctricos industriales. En este contexto, la presente tesis propone el diseño de un cargador rápido DC bajo el estándar CHAdeMO para el sector privado por el impacto positivo que este generaría en el cuidado del medio ambiente, en la economía y en el desarrollo tecnológico en el Perú. Para ello, el proceso de diseño seguirá las Normas Técnicas Peruanas (NTPs) IEC 61851 del 2020. Al igual que un proceso de carga, el diseño iniciará desde la toma de energía de la red de suministro de 220 V Alternating Current (AC) a través de un bloque de potencia, capaz de generar 20 kW, y luego pasar por un proceso de transformación para la carga de las baterías. Durante este proceso, se regula la corriente mediante un controlador Proportional Integral (PI) en base a los requerimientos del vehículo. Estas solicitudes se realizan en paralelo mediante una comunicación Controller Area Network (CAN) 2.0B y un circuito de secuencia (estándar CHAdeMO) entre el cargador y vehículo. Finalmente, mediante el control de un indicador visual, pantalla Liquid Cristal Display (LCD), el cargador permitirá al usuario ver el consumo y costo respectivo durante el tiempo que dure la carga del vehículo. Por medio de simulaciones realizadas a cada etapa en Matlab-Simulink, Proteus y el Integrated Development Environment (IDE) Arduino, se comprobó que el cargador cumple los requerimientos de la normativa y posee especificaciones que están al nivel de un cargador comercial de alto performance.

Shell Eco-marathon es una competencia patrocinada por Shell de eficiencia energética, la marca de hidrocarburos organiza la competencia anualmente en tres ediciones principales por continente, una en Asia, otra en Europa y finalmente, en América. Los equipos que logren mayor eficiencia o, en pocas palabras, recorrer más con menos energía, son los que logran ganar las competencias o establecer récords de eficiencia. La competencia permite dos tipos de vehículos, los Prototype, que son vehículos que llevan generalmente 3 ruedas; y los Urban Concept, vehículos de 4 ruedas que tienen características similares a los autos convencionales. La motorización de estos vehículos depende de la fuente de energía, los cuales pueden ser gasolina, Diesel o etanol para motores de combustión interna; batería eléctrica o pilas de combustible de hidrógeno para motores eléctricos. La gran eficiencia lograda por vehículos de combustión interna en este tipo de competencias es alta, logrando récords como en 2004 por el equipo de Lycée La Joliverie (Francia), logrando 3410 km por litro de combustible. No obstante, estos vehículos que tienen alta eficiencia siguen emitiendo gases de efecto invernadero, por lo que la competencia comenzó a ponerle más énfasis en los prototipos eléctricos. En el año 2019, durante la competencia en el autódromo de Sonoma en California, el vehículo eléctrico de la Universidad de Illinois en la categoría Urban Concept logró 244.62 km por kilovatio hora. En la Pontificia Universidad Católica del Perú, el grupo estudiantil SEMA PUCP ha participado en 2 ocasiones, 2017 y 2018, con un vehículo prototipo de motor a combustión interna. En esta ocasión, el presente trabajo de investigación plantea el diseño de un vehículo para que el grupo Newro, grupo nuevo en la PUCP, pueda competir en Shell Eco Marathon en la categoría prototipo eléctrico.

Una de los objetivos de la incursión de los vehículos eléctricos en la sociedad es frenar la contaminación del planeta. Esto debido a que la energía eléctrica es más limpia en comparación de la proveniente de los combustibles fósiles. Uno de los factores por el cual aún no se está consolidando la inclusión total de los vehículos eléctricos en las ciudades es debido a su limitado rango de autonomía. Esto ocurre principalmente porque los métodos de suministro de energía para estos vehículos aún no son del todo satisfactorios. Se han desarrollado diversas infraestructuras de carga, las cuales se clasifican en 2 criterios de carga. Los cargadores AC son clasificados como dispositivos de carga lenta y los cargadores DC son clasificados como dispositivos de carga rápida. Todos estos cargadores funcionan bajo un protocolo de carga que se diferencian en el tipo de conector, rangos de potencia de carga y la comunicación de control entre el vehículo eléctrico y la infraestructura de carga. Los cargadores DC más modernos pueden cargar por completo un vehículo en un tiempo alrededor de 10 minutos. Mientras que con los cargadores AC, el tiempo de carga puede extenderse hasta varias horas. En este trabajo se desarrollará un modelo de solución del diseño de un prototipo de cargador portátil DC para EVs bajo el protocolo de carga CCS Combo1. Este servirá para poder cargar un vehículo eléctrico sin la necesidad de tener acceso a un punto de red eléctrica.

El presente trabajo de investigación fue realizado por alumnos de la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas con habilidades en el desarrollo de nuevos emprendimientos. Como parte de esta investigación se identificó en el mercado actual la necesidad de brindar un servicio de recarga de baterías para vehículos eléctricos menores, el cual tiene un público que se encuentra en incremento. Para satisfacer esta necesidad se desarrolló Thunder. El objetivo de Thunder es brindar un servicio rápido y eficiente para toda aquella persona que posea un vehículo eléctrico con el fin de trasladarse a su centro de labores o para fines sociales, haciendo que estos puedan contar con la suficiente cantidad de carga para desplazarse con mayor autonomía y, a su vez, genere rentabilidad como nuevo modelo de negocio. Nuestra propuesta de valor es brindar un servicio donde la carga de energía y el tiempo de carga son las principales necesidades para satisfacer en los usuarios. La fidelización de nuestros clientes será sostenida por una interacción activa con los usuarios, logrando a través del marketing WOM (boca a boca) la conversión de los clientes potenciales. El reemplazar la carga de estos vehículos en casa no solo genera practicidad al cliente, sino mayor disponibilidad de uso; la idea es que tengan la inyección de energía que necesitan para movilizarse sin preocupaciones. / This research work is carried out by students of the Peruvian University of Applied Sciences with skills in the development of new ventures, where we identify the need in today's market for the option of providing a battery recharging service with a public in increase that is transferred by minor electric vehicles. Thunder's objective is to provide a fast and efficient service for anyone who owns an electric vehicle to move to their work center or for social purposes, making them able to have enough cargo to move with them. greater autonomy and, in turn, generate profitability as a new business model. Our value proposition is to provide a service where energy charging and charging time are the main needs to satisfy users. The loyalty of our clients will be sustained by an active interaction with the users, achieving through conversion WOM (word of mouth) the conversion of potential clients. Replacing the load of these vehicles at home not only generates practicality for the customer but also greater availability of use; the idea is that they have the injection of energy they need to move without worries. / Trabajo de investigación

El presente trabajo estudia la aplicación de métricas de calidad sonora en productos industriales y de consumo, haciendo uso de las técnicas y parámetros más habituales para describir su comportamiento y establecer una correlación con la percepción subjetiva del usuario. Se trata de un problema con una carga experimental importante y una gran componente estadística de cuyos análisis pueden derivarse nuevas métricas de valoración. La tesis, realizada por compendio de publicaciones, se centra en tres puntos de vista distintos de la calidad de un producto - funcional, perceptual y seguridad - estudiándolos siempre por métodos acústicos. El trabajo queda dividido por tanto en tres líneas de investigación independientes, utilizándose cada una de ellas sobre una aplicación concreta del mercado. En el primer caso - calidad funcional de producto - se estudia el comportamiento acústico y vibratorio de dispositivos electromecánicos con objeto de detectar fallas y controlar la salida al mercado de productos defectuosos. El análisis se lleva a cabo sobre motorreductores empleado para el movimiento de espejos retrovisores en vehículos. Actualmente existen multitud de métodos capaces de realizar el diagnóstico de maquinaria a partir de las vibraciones que estas generan. En la mayoría de los casos, hacen uso de diferentes indicadores de condición. En este trabajo, además de emplear las técnicas tradicionales, se valida el uso de parámetros psicoacústicos como herramienta para la detección de fallas en maquinaria. Pese a que estas métricas fueron originalmente definidas para ser aplicadas a señales de presión, durante este trabajo se analiza su posible uso en vibraciones. En primer lugar, se estudió la configuración de medida, estableciendo el acelerómetro como el método más apropiado para un entorno acústicamente hostil como puede ser una industria. Posteriormente, se analiza una población de muestras estadísticamente representativa con objeto de obtener el comportamiento acústico. Al mismo tiempo, se realiza una catalogación de los patrones de ruido en función del tipo de defecto, empleando para ello un análisis subjetivo de las muestras. Con objeto de adaptar el sistema de medida a una línea de producción automatizada, se analizaron diferentes soluciones para garantizar el contacto entre el transductor y la muestra. Finalmente, distintos indicadores de condición y parámetros psicoacústicos fueron calculados a partir de señales de vibración. Se realizó una comparación entre métodos para establecer el más apropiado para el control de calidad de motorreductores. Los resultados indicaron una correlación entre algunos indicadores. Asimismo, se obtuvo un porcentaje de detección elevado para ambos métodos, destacando un menor número de falsos positivos al emplear parámetros psicoacústicos. Por otro lado, la combinación de ambas técnicas de análisis dio como resultado una mejora en el diagnóstico, obteniendo un porcentaje de éxito superior al 90%. Respecto a la segunda línea de investigación – calidad perceptual de producto – se lleva a cabo un análisis que podría identificarse de forma más clara con el concepto tradicional de calidad sonora de un producto. Este tipo de estudios tratan de establecer una correlación entre diferentes parámetros acústicos obtenidos de forma objetiva y la percepción subjetiva del usuario en relación a una cualidad del producto. En este caso, el análisis se centra en dos aplicaciones independientes. Por un lado, se estudia la calidad sonora de espejos retrovisores eléctricos en vehículos. En primer lugar, se analizó el sonido emitido por diferentes muestras, determinando su comportamiento acústico y evaluándolas por medio de parámetros objetivos. Seguidamente, a partir de ensayos auditivos realizados en diferentes laboratorios, se obtuvo la agradabilidad sonora del producto. Para ello, se emplearon dos métodos de ensayo: comparación de parejas y procedimiento de ranking. A partir de la correlación entre los resultados objetivos y la percepción subjetiva del usuario se estableció el nivel de presión sonora, la sonoridad y la rugosidad, como los parámetros que mejor describían la calidad sonora del producto. Por otro lado, se analizó la molestia ocasionada para el peatón por diferentes sistemas de advertencia incorporados a vehículos eléctricos. En este caso, la percepción sonora del consumidor se determinó mediante el método de diferencias semánticas. Los resultados indicaron un mayor desagrado para el sonido generado por los vehículos eléctricos en comparación con los sistemas de propulsión tradicionales. Sin embargo, no se observó una relación clara entre la valoración subjetiva de las muestras y el contenido espectral de las mismas. Por último, en la tercera línea de investigación se analiza la calidad de producto en términos de seguridad para el consumidor. Esta línea está relacionada con uno de los pilares fundamentales de la psicoacústica, el enmascaramiento; y tiene su origen en la problemática existente actualmente en relación a los vehículos eléctricos y el bajo ruido que estos generan. El estudio se centra en el término detectabilidad y analiza el tiempo de reacción del peatón ante la presencia de un vehículo. La investigación se divide en dos partes fundamentales. En primer lugar, se analiza la mejora en la detectabilidad del vehículo eléctrico de cuatro ruedas al emplear un sistema acústico de alerta. El trabajo se realiza para una velocidad del vehículo cercana a 30 km/h. Del mismo modo, se estudia el comportamiento para diferentes condiciones de ruido de fondo, poniendo de manifiesto el papel del entorno urbano en la detectabilidad del vehículo. Los resultados indicaron un tiempo de reacción claramente superior para vehículos eléctricos en comparación con los de combustión interna. Este comportamiento supuso un incremento del riesgo para el peatón. El uso de sonidos de advertencia mejoró notablemente la detectabilidad del vehículo, especialmente aquellos formados por un número reducido de componentes tonales. Asimismo, para ambientes urbanos silenciosos, los sonidos de advertencia no resultaron indispensables. En segundo lugar, se estudió el comportamiento acústico de motocicletas eléctricas, analizando el nivel de ruido generado por diferentes modelos. Asimismo, se estableció el tiempo de reacción necesario para detectar la aproximación del vehículo por parte del peatón. Los resultados revelaron un comportamiento similar al obtenido para vehículos de cuatro ruedas. El sonido emitido por motocicletas eléctricas fue notablemente menor. Por tanto, el riesgo para el peatón se vio incrementado en presencia de este tipo de vehículos.

La electromovilidad, con los vehículos eléctricos es una nueva forma de desplazamiento que utilizan los seres humanos, su uso se ha masificado en estos últimos años y su crecimiento es exponencial, al parecer ha llegado para quedarse y con posibilidades de ir desplazando paulatinamente a los vehículos de combustión. El Perú, no es ajeno a esta realidad y el estado como tal ha abierto las puertas a esta tecnología, motivando normativa de promoción a la importación, uso e implementación de infraestructura para el desarrollo de esta actividad, que como se informa es amigable con el ambiente. Sin embargo, no se esta previniendo que dentro de los residuos solidos que se generan con esta tecnología se encuentran sus baterías, las cuales tienen dentro de sus componentes principales el Ion Litio, el cual es altamente contaminante, motivo por el cual nos ha causado preocupación, que no exista normativa específica para la disposición final ó reutilización de dichas baterías, dada la compleja situación que se tiene en el país con el tema de residuos sólidos y su disposición, que según el MINAM se generan un promedio de 21 mil toneladas de residuos al día. Por lo que es necesario, que se tomen cartas en el asunto, debido a que la realidad de los vehículos eléctricos la estamos viviendo y próximamente los tendremos como parte de nuestros residuos sólidos. / Electromobility, with electric vehicles, is a new form of displacement used by human beings, its use has become widespread in recent years and its growth is exponential, apparently it is here to stay and with the possibility of gradually displacing vehicles of combustion. Peru is no stranger to this reality and the state as such has opened the doors to this technology, motivating regulations to promote the import, use and implementation of infrastructure for the development of this activity, which as reported is friendly to the environment. ambient. However, it is not being prevented that within the solid waste generated with this technology are its batteries, which have Lithium Ion as one of its main components, which is highly polluting, which is why it has caused us concern. , that there are no specific regulations for the final disposal or reuse of said batteries, given the complex situation in the country with the issue of solid waste and its disposal, which according to MINAM generates an average of 21 thousand tons of waste up to date. Therefore, it is necessary that action be taken on the matter, because we are living the reality of electric vehicles and will soon have them as part of our solid waste. / Trabajo académico

Actualmente, en respuesta a la necesidad de vehículos eléctricos que utilicen una fuente de energía diferente a la gasolina o petróleo, debido al agotamiento, se han creado vehículos capaces de funcionar con energía eléctrica almacenada en una batería interna. El dispositivo interno encargado del proceso del control de carga de la batería eléctrica es un convertidor electrónico DC-AC, pues la batería necesita una corriente continua para recargarse. A razón de esta interacción entre el vehículo eléctrico y la red eléctrica, se han planteado diferentes estrategias de control que permitan el intercambio de potencia entre la batería y la red eléctrica, para asegurar el funcionamiento correcto de la red durante el proceso de recarga o en caso de fallas en la red eléctrica. A este tipo de estrategias se le denominan comúnmente “Vehicle-to-Grid” (V2G). Este trabajo de tesis plantea una estrategia de control V2G denominada “Grid Forming”, la cual permite controlar el intercambio de potencia entre la red eléctrica y la batería emulando el comportamiento dinámico de una maquina síncrona. No obstante, dado que la estrategia de control se implementa en un convertidor electrónico de potencia, este es dimensionado para que trabaje a potencia nominal y no para corrientes de cortos circuitos, dado que esto incrementaría considerablemente el costo del convertidor o podría acarrear daños irreparables en su estructura. Es debido a la problemática anteriormente planteada, que esta tesis busca evaluar e implementar una nueva estrategia de control V2G de tipo “Grid Forming”, que permita al vehículo dar soporte a la red y recibir energía de la misma a través del control del voltaje y frecuencia y, proponer un método más sencillo de limitación de corriente en caso de fallas en la red eléctrica. Además, se analiza el impacto de los armónicos a bajas frecuencias en la transferencia de energía entre la red y el vehículo.

La presente investigación tiene como objetivo diseñar una cadena de suministros de automóviles eléctricos que permita el desarrollo sostenible del sector automotriz. La sostenibilidad de dicho sector se puede mejorar con el incremento de automóviles eléctricos en el parque automotor peruano y mediante la simulación de escenarios e indicadores para sustentar el diseño de la cadena de suministros. La sostenibilidad es un término que implica hacer negocios y generar rendimientos económicos perdurables, evitando posibles impactos ambientales y sociales. El parque automotor peruano actual es contaminante, antiguo y costoso por lo que no es sostenible. En el Perú, la implementación de medidas referidas a la electromovilidad y al uso de automóviles eléctricos es todavía baja. Esta investigación propone desarrollar esta tecnología en el país como posible alternativa para impactar positivamente en el mejoramiento de los indicadores de sostenibilidad del sector automotriz, tomando como base la experiencia en países de la región. Para el presente estudio se plantearon tres diseños de cadenas de suministros de autos eléctricos. Se hizo un análisis regresional usando como base la tasa de crecimiento de uso de autos eléctricos en otros países de la región para estimar el escenario esperado en el Perú. Se aplicó la metodología SMART y la evaluación cualitativa de expertos. Se encontraron factores cualitativos relevantes a la cadena de suministros junto con el costo de vida útil de cada diseño. En base a los datos obtenidos, se eligió el mejor diseño de cadena de suministros para evaluar su impacto en los indicadores de sostenibilidad. Se evidenció que luego de seis años se logra reducir las emisiones de carbono en el ambiente en un 6.75%, haciéndolo ecológicamente amigable, permitiendo la actualización y el incremento de los indicadores de sostenibilidad del parque automotor peruano. / This research aims to design electric vehicles supply chain that allows the sustainable development of the automotive sector. The sustainability of this sector can be improved by the increase in electric vehicles in the Peruvian vehicle fleet and by simulating scenarios and indicators to support the design of the supply chain. Sustainability is a term that implies doing business and generating lasting economic returns, avoiding possible environmental and social impacts. The current Peruvian vehicle fleet is polluting, old and expensive thus it is not sustainable. In Peru, the implementation of measures related to electro mobility and the use of electric vehicles is still low. This research proposes developing this technology in the country as a possible alternative to positively impact the improvement of the sustainability indicators of the automotive sector, based on the experience of the countries in the region. For this study, three designs of electric vehicles supply chains were proposed. A regression analysis was carried out using as information source the growth rate of the use of electric vehicles in other countries of the region to be able to estimate what the expected scenario in Peru would be. The SMART methodology and the qualitative evaluation of experts were applied. Qualitative factors were found that have relevance in the supply chain along with the useful life cost of each design. Based on the data obtained, the best supply chain design was chosen in order to assess its impact on sustainability indicators. It was `proved that after six years, it is possible to reduce 6.75% of carbon emissions in the environment, making it ecologically friendly, allowing the update and increase of the sustainability indicators of the Peruvian vehicle fleet.