Modelado y simulacion de accionamientos electricos usados en vehiculos electricos

Abstract

En este trabajo de tesis se estudian diferentes aspectos de los componentes que for-man parte de los Vehículos Eléctricos (VE) y Vehículos Eléctricos Híbridos (VEH). Elanálisis está centrado en el desarrollo de modelos que representan la dinámica propiade cada componente como así también en el acoplamiento de los mismos de modode conformar un modelo integrado que represente el comportamiento del vehículocompleto Inicialmente se presentan los modelos dinámicos de cada componente, en formaseparada, de acuerdo a la naturaleza del sistema físico estudiado. La idea central esproveer diversos modelos de cada dominio de modo de contar, para cada aplicación,con un modelo que se ajusta al caso analizado. El primer análisis se realiza sobreel sistema mecánico donde intervienen el chasis, las suspensiones, las ruedas y lainteracción rueda-suelo. Posteriormente se presentan distintos modelos del sistemade tracción eléctrica que permiten analizar diferentes cuestiones como las pérdidas enel hierro de los motores de inducción (MI) o la evolución de las variables eléctricas quepermiten el control de los MI por campo orientado. Seguidamente se introducen losconceptos necesarios para modelar la dinámica térmica del MI utilizado y se desarrollaun modelo dinámico del MI que contempla la interacción energética existente entrelos dominios eléctrico, mecánico y térmico. El último dominio bajo análisis es ladinámica electroquímica que tiene lugar en las baterías de Pb-ácido utilizadas en losVE & VEH con dos enfoques diferentes. Primero se plantea un modelo electroquímicode la batería que modela cada componente por separado y posteriormente se planteaun modelo eléctrico equivalente que se ajusta al comportamiento visto desde susterminales Dado que todos los modelos desarrollos individualmente se encuentran represen-tados con el mismo formalismo (Bond Grpahs), los mismos se integraron con facilidadpara conformar diversos modelos multi-dominio que representan el comportamientodel vehículo completo. Dada la variedad de modelos desarrollados propios de cadadominio, las posibles configuraciones y las distintas aplicaciones, con las herramien-tas desarrolladas se pueden conformar diversos modelos multi-dominio. Una carac-terística sobresaliente de la propuesta es que el modelo multi-dominio completo puedeser exportado al entorno de simulación de Matlab-Simulink. Aquí se incluyen los con-troladores tal como están instalados en el prototipo experimental y se pueden simularcondiciones reales de manejo y reproducir resultados experimentales. Usando estemodelo multi-dominio se presenta primeramente un estudio del impacto que produceuna falla en el bobinado de uno de los motores del sistema de tracción sobre las va-riables eléctricas y también sobre el sistema mecánico y el dominio térmico. Luegose acopla el modelo de la batería al sistema de tracción y el sistema mecánico y seestudia el consumo energético del vehículo cuando opera bajo diferentes condicionesde manejo. Estos casos presentados sientan las bases metodológicas para representardiversos modelos multi-dominio propios de los VE Sz VEH como así también de otrossistemas a gran escala donde intervienen fenómenos de distinta naturaleza.