Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / El presente documento muestra los resultados de las simulaciones de un emulador de descarga
para baterías Litio-ion. La batería real (celda) estudiada es de 3,7V-4A.h. El emulador está
conformado principalmente por: un modelo de batería en su configuración en línea y un
conversor de voltaje boost tipo multifases. Existen diversidad de modelos de batería pero
en el presente trabajo se utiliza el Thevenin-Shepherd el cual consta de un circuito eléctrico
basado en Thevenin en conjunto con la ecuación modificada de voltaje de circuito abierto
de Shepherd. Este tipo de modelo es adecuado para la representación de baterías reales de
Litio-ion. Además, este modelo representa de mejor manera 4 importantes comportamientos
de la batería real: la variación del voltaje de circuito abierto, la caída de voltaje a través
de la resistencia interna, pérdidas por transferencia de carga y el efecto de capacitancia de
doble capa. Estos comportamientos son representados por un circuito equivalente eléctrico
(CEE) conformado por dos redes RC en serie con un resistencia. Las técnicas "Espectroscopia
de la Impedancia Electroquímica (EIS siglas en ingles)" y "Extracción de Parámetros en el
Dominio de Tiempo (EPDT)" son utilizadas para obtener el CEE de la batería real. La
obtención adecuada de la resistencia interna de la batería real nos permite tener un modelo
de batería con gran precisión. Además, el modelo permite establecer el nivel de SOC para
los experimentos. Los valores de resistencias internas así como de los elementos de los CEE
obtenidos son mantenidos constantes durante las simulaciones. Cabe indicar que, las pruebas
experimentales fueron realizadas a temperatura constante, además las pérdidas de voltaje
ocasionadas por fenómenos de difusión y en alta frecuencia no son analizadas en el presente
trabajo. El software PLECS es utilizado para la realización de las simulaciones.
El emulador con cada uno de estos CEE es evaluado comparando los resultados de sus
simulaciones con varios perfiles de voltaje de descarga real. Estos perfiles son obtenidos de
la aplicación de pulsos de corriente de descarga a una batería real en el respectivo banco
de prueba. Cabe indicar que, para la reducción del nivel de rizado del voltaje de salida
del emulador se utiliza el conversor de voltaje boost tipo multifases(3 fases). El control del
conversor es realizado por controladores PI en conexión en cascada. Además, las ecuaciones
del modelo y las funciones de transferencia de los controladores PI son llevados a un modelo
discreto. La comparación entre las respuestas de voltaje simuladas y reales muestran que el
emulador con un CEE obtenido mediante la técnica EIS tiene una mejor aproximación a los
perfiles de voltaje de la batería real incluso cuando hay altas corrientes de descarga.
Es importante destacar que, el banco de almacenamiento del vehículo eléctrico "Eolian" de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile está conformado por este tipo de batería.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/146593 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Hidalgo Leon, Ruben Lizandro |
| Contributors | Cárdenas Dobson, Jesús, Orchard Concha, Marcos, Rojas Lobos, Félix |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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