Convertidores Dc/Dc

Comparación de topologías de los Convertidores DC/DC para aplicaciones de vehículos eléctricos híbridos
Jesse Mauricio Beltrán Soto, Diego Fernando Carvajal Castrillón, Santiago López Restrepo, Michelle Maceas Henao.
Universidad Nacional de Colombia Medellín, Colombia
bsjessem@unal.edu.co difcarvajalca@unal.edu.co sanlopezres@unal.edu.co mmaceash@unal.edu.co

Resumen — Una buena opción paramitigar los altos precios del petróleo, escases de residuos fósiles y la contaminación ambiental se halla en la construcción de vehículos eléctricos híbridos (HEV). Por tanto se hace necesario la investigación y el desarrollo de dispositivos eficientes para estos carros. En este artículo se muestra la implementación de pilas de combustible como fuente de alimentación para éstos, pero debido a subaja densidad de potencia se hace necesario integrar al sistema unidades de almacenamiento secundarias que suministren la demanda de potencia pico durante condiciones transitorias, además se debe utilizar un convertidor DC/DC para aumentar el voltaje de la celda a la tensión requerida por el controlador del motor. Durante el desarrollo de esta publicación se presentan diferentes topologías deconvertidores DC/DC, así como también un convertidor DC/DC con un controlador robusto para la pila de combustible que alimenta el HEV, presentado por M. I. Marei, S. Lambert, R. Pick y M. M.A. Salama of University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canadá Palabras clave— Modelo eléctrico hibrido, convertidores DC/DC, eficiencia energética, medio ambiente,pilas de combustible.

Actualmente una de lasopciones más innovadoras en vehículos de combustibles alternativos, son los vehículos eléctricos híbridos alimentados con pilas de combustible, estos son realmente atractivos porque las células de combustible son consideradas como una de las fuentes de energía distribuida con mayor potencial, gracias a su fiabilidad y la generación de emisiones no dañinas para el medio ambiente. Sin embargo, estascélulas no puede cumplir con los requisitos de cargas fuertes producidas durante el funcionamiento del vehículo, debido a la lenta respuesta dinámica, la incapacidad para aceptar la corriente inversa generada por la carga,además su tensión de salida variable y baja, son las razones por las que una fuente de energía secundaria se hace necesaria, ya sean baterías o súpercondensadores, para suministrarla demanda de potencia de pico durante condiciones transitorias; ya que las características de respuesta dinámica de las células es mucho más lenta que la requerida para tracción, además se utilizan topologías de convertidores DC/DC para aumentar el voltaje de la celda de combustible a la tensión requerida por el controlador del motor. Lo que se busca con las células de combustible es laconversión de la salida eléctrica de la pila en una potencia utilizable. Además, el convertidor DC/DC debe ser implementado de tal manera que tenga un peso y volumen adecuado. Los convertidores DC/DC aplican numerosas topologías distintas para HEV, ninguna de las cuales es superior a las demás en todos los aspectos, es decir, algunas de ellas presentan requisitos que cumplen mejor determinadacaracterística.Dentro de estas topologías de convertidores DC/DC se destacan los convertidores DC/DC Half-Bridge y Full-Bridge los cuales junto con un transformador de aislamiento permiten mayor potencia y el impulso significativo requerido en la tensión de DC, aunque tiene inconvenientes con el peso adicional del transformador y su volumen de embalaje. Otro es un convertidor DC/AC resonante, que tiene elprivilegio de la reducción de las pérdidas de conmutación debidas al cambio suave 4. Sin embargo, el gran número de componentes eléctricos utilizados

I.

INTRODUCCIÓN

El motor de combustión interna (ICE) ha sido por excelencia la fuente de energía fundamental para la conducción de vehículos 3. El uso de éstos ha dejado de crecer debido a que el mundo actual está buscando estrategias verdes...