Modelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricas

Abstract

En este proyecto se propone y simula una estación de carga de bicicletas eléctricas con energía solar sin conexión a red. La estación consiste en un arreglo fotovoltaico conectado a un convertidor (CC/CC) tipo Boost con seguimiento de punto de máxima potencia y en seis convertidores (CC/CC) tipo Buck, asociados a los seis puertos de carga provistos para la carga de baterías Ion litio de bicicletas. La contribución de este trabajo, es la formulación de estrategias de control para un novedoso sistema solar de carga de bicicletas eléctricas bajo un enfoque de intercambio de baterías. Una estación de carga de baterías (BBS por sus siglas en inglés) carga las baterías por adelantado y las prepara para ser intercambiadas con el usuario en un tiempo considerablemente corto. En este sistema propuesto, se carga de forma directa las baterías de las bicicletas con energía eléctrica generada por arreglo fotovoltaico sin hacer uso de banco de baterías adicional. Para el planteamiento de estrategias de control, se modela y parametriza el conjunto de componentes que conforma la estación y se unifican en un modelo que simule el comportamiento de la estación ante de cambios de irradiancia, temperatura y carga. Finalmente, mediante simulación en Matlab, se observa si las estrategias de control propuestas establecen un comportamiento del proceso de carga dentro de rango seguro de operación y se evalúa la efectividad del algoritmo de seguimiento de máxima potencia. Se establecen dos modos de operación de la estación para gestión de flujos de potencia ante los casos en que la potencia fotovoltaica supera la potencia demanda y viceversa. Se analiza ventajas y desventajas para cada uno de ellos