CONVERTIDOR DC-DC PARA SISTEMA HÍBRIDO DE BATERÍA ION-LITIO Y SUPERCAPACITORES PARA APLICACIÓN EN ELECTROMOVILIDAD

Las baterías de ion-litio tienen una alta densidad de energía aunque un limitado almacenamientode potencia. Esto limita el frenado regenerativo debido a que la batería no es capazde almacenar toda la potencia. Los supercapacitores en cambio poseen una alta densidad depotencia y baja densidad de energía, por lo cual este sistema de almacenamiento es capazde almacenar un frenado regenerativo. En este trabajo se busca realizar el diseño y controlde un convertidor DC-DC bidireccional para un sistema híbrido entre batería de ion-litio ysupercapacitores para un vehículo eléctrico. Por medio del control de un convertidor DC-DCse busca manejar la potencia que recibe la batería y los supercapacitores, para mantener labatería a niveles óptimos de nidos por el fabricante.Se presenta en este trabajo un estado del arte de vehículos eléctricos, baterías, supercapacitoresy convertidores DC-DC para el sistema híbrido. Se modelan los almacenamientoenergéticos (baterías y supercapacitores), de niendo sus niveles de operación y nalmente serealizan simulaciones en Plecs para comprobar su funcionamiento. Posteriormente se diseñael convertidor para los niveles de potencia requeridos por la aplicación, corroborando su funcionamientoen simulaciones en lazo abierto en Plecs. Luego de esto se obtiene un modelodel convertidor para poder sintonizar los controladores del sistema. Finalmente se realizarsimulaciones en Plecs del sistema integrado para diferentes maniobras de conducción delvehículo, como aceleraciones, frenado, adelantamiento, subidas, bajadas y el vehículo detenido.Para esto se utiliza un modelo equivalente de un vehículo eléctrico, las baterías deion-litio, supercapacitores y el convertidor.
 Lithium-ion batteries have a high energy density although limited power storage. Thislimits the regenerative braking because the battery is not able to store all the power. Thesupercapacitors, on the other hand, have a high power density and low energy density, sothis storage system is capable of storing regenerative braking. In this work, the aim is todesign and control a bidirectional DC-DC converter for a hybrid system between lithium-ionbattery and supercapacitors for an electric vehicle. By means of the control of a DC-DCconverter one looks for to handle the power that receives the battery and the supercapacitors,to maintain the battery at optimal levels de ned by the manufacturer.This work presents a state of the art of electric vehicles, batteries, supercapacitors andDC-DC converters for the hybrid system. Energy storage (batteries and supercapacitors) aremodeled, de ning their operation levels and nally simulations are carried out in Plecs tocheck their operation. Subsequently, the converter is designed for the power levels requiredby the application, corroborating its operation in open loop simulations in Plecs. Afterthis a model of the converter is obtained to be able to tune the system's controllers.Finally, simulations are carried out in Plecs of the integrated system for different drivingmaneuvers of the vehicle, such as accelerations, braking, overtaking, ascents, descents andthe stopped vehicle. For this use an equivalent model of an electric vehicle, lithium-ionbatteries, supercapacitors and the converter are used.