Disseny, verificació i construcció d’un convertidor CC-CC bidireccional per a MHEV (Mild hybrid electric vehicles)

Abstract

L'augment del preu dels combustibles i les restriccions de circulació a les grans ciutats per contaminació esdevenen en l'aparició de noves tecnologies, així com els vehicles híbrids. Aquests vehicles tenen un increment de components electrònics i elèctrics respecte als vehicles de combustió. Les bateries comunes de 12 V no disposen de suficient capacitat per subministrar a tots els components d'un vehicle, és per això que apareixen les bateries de 48 V. Però, aquest voltatge de 48 V no serveix per a tots els components, és aquí on apareix el component dissenyat en aquest projecte, un convertidor de 48 V a 12 V i viceversa, ja que també cal carregar la bateria de 48 V quan sigui necessari. Per tant, en aquest projecte es presenta el disseny del convertidor seguint les indicacions del fabricant del Driver que s'encarrega de gestionar l'energia que passa pel convertidor. S'ha realitzat un estudi previ amb simulacions del convertidor amb LTspice, per finalment fer el disseny mitjançant KiCAD. Seguidament, aquest disseny s'ha fabricat i s'ha construït manualment el convertidor seguint un procés de soldadura manual. Per finalitzar, s'ha dut a terme el control del convertidor mitjançant un microcontrolador Arduino per dur a terme els assajos de laboratori pertinents per verificar el correcte funcionament del convertidor

El aumento del precio de los combustibles y las restricciones de circulación en las grandes ciudades por contaminación acontecen en la aparición de nuevas tecnologías, así como los vehículos híbridos. Estos vehículos tienen un incremento de componentes electrónicos y eléctricos respecto a los vehículos de combustión. Las baterías comunes de 12 V no disponen de suficiente capacidad para suministrar a todos los componentes de un vehículo, es por eso por lo que aparecen las baterías de 48 V. Pero, este voltaje de 48 V no sirve para todos los componentes, es aquí donde aparece el componente diseñado en este proyecto, un convertidor de 48 V a 12 V y viceversa, puesto que también hay que cargar la batería de 48 V cuando sea necesario. Por lo tanto, en este proyecto se presenta el diseño del convertidor siguiendo las indicaciones del fabricante del Driver que se encarga de gestionar la energía que pasa por el convertidor. Se ha realizado un estudio previo con simulaciones del convertidor con LTspice, por finalmente hacer el diseño mediante KiCAD. Seguidamente, este diseño se ha fabricado y se ha construido manualmente el convertidor siguiendo un proceso de soldadura manual. Para finalizar, se ha llevado a cabo el control del convertidor mediante un microcontrolador Arduino para llevar a cabo los ensayos de laboratorio pertinentes para verificar el correcto funcionamiento del convertidor

Increased fuel prices and restrictions on circulation in large cities due to pollution are becoming the appearance of new technologies, as well as hybrid vehicles. These vehicles have an increase in electronic and electrical components compared to combustion vehicles. Common 12 V batteries do not have enough capacity to supply all components of a vehicle, so 48 V batteries appear. But this 48 V voltage does not serve all components, this is where the component designed in this project appears, a 48 V to 12 V converter and vice versa, as the 48 V battery also needs to be charged when necessary. Thus, in this project the converter design is presented following the directions of the Driver manufacturer that manages the energy passing through the converter. A previous study with LTspice converter simulations has been done, to finally do the design using KiCAD. This design was then manufactured and the converter manually built following a manual welding process. To conclude, converter control has been carried out using an Arduino microcontroller to carry out the relevant laboratory tests to verify the correct functioning of the converter