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Estrategias de control para vehículos eléctricos que utilizan freno regenerativo
Estrategias de control
1. Control de rechazo automático de perturbaciones (ADRC).
Consiste en un diferenciador no lineal de seguimiento (TD), un Observador de Estado Extendido (ESO) y una Ley de Control por Retroalimentación de Estado no Lineal (NLSEF). El ESO se encarga de observar la corriente de freno regenerativo para posteriormente controlar la corriente de retorno.
El cambio del voltaje de la batería es pequeño en el proceso de recuperación de frenado regenerativo. Si el voltaje de la batería se considera constante, la recuperación de energía es proporcional a la corriente de frenado dentro de un período determinado. Una respuesta más rápida y un error de estado estable más pequeño de corriente de frenado significan que la recuperación de energía aumenta y se mejora la eficiencia de recuperación. Los resultados de la simulación muestran que el rendimiento del controlador ADRC es superior al del controlador PI (fig. 1) ya que mantiene constante la corriente de regeneración por más tiempo.
Fig.1. Respuesta de la corriente de frenado a 35Km/h.
Lo resultados experimentales muestran una mejor eficiencia de recuperación de energía y robustez ante disturbios en una motocicleta con dos motores eléctricos (BLDC) con una alimentación de 48V y una corriente de frenado constante de 8A. Los resultados se comparan con un controlador PI a velocidades de 20 a 35 Km/h
- Lógica difusa aplicada a un sistema de freno regenerativo con motor BLDC
Se trata de un control robusto para freno regenerativo utilizando una combinación de control por lógica difusa y un PID (Proporcional, Integral, Derivativo) clásico a un motor sin carbones (BLDC). El control por lógica difusa es más lento que el PID, ya que se necesita que el par de frenado sea en tiempo real, es por esta razón que se utiliza el PID. El principal inconveniente de usar lógica difusa, es asegurar la estabilidad del VE por lo que se propuso un modelo no lineal de un sistema difuso para asegurar estabilidad y se observó que la entrada aplicada al sistema se controló mediante dos parámetros: La fuerza de frenado y el voltaje de la batería. Los resultados se mostraron en 3 partes: el freno, la velocidad y el estado de carga de la batería cuando el pedal es presionado. Se demostró por simulación en MATLAB™ que, al aplicar el freno, la velocidad disminuyó y el estado de carga de la batería aumentó. Con un par máximo de 1000 Nm aplicado durante 200ms, el estado de carga de la batería aumentó 100mV como se muestra en la figura 2.
Fig.2. Resultados de simulación del sistema implementado para tres parámetros: freno, velocidad y estado de carga de la batería
- Estrategia de control de freno regenerativo para vehículo híbrido con accionamiento del eje trasero.
Se propone un método para recuperar más energía generada por el proceso de frenado usando un control para un motor trasero. Primero, se plantea una estrategia de control para la distribución de fuerza de frenado para llantas delanteras y traseras. Posteriormente, se diseñó un control difuso para determinar la distribución entre la fuerza de frenado hidráulico y la fuerza de frenado regenerativo para frenar las llantas traseras. Este controlador difuso tiene 3 entradas: la fuerza de freno, la velocidad del vehículo y el estado de carga de la batería, y como salida, el coeficiente de fuerza de frenado regenerativo. Los resultados muestran que esta estrategia de control puede lograr una recuperación de energía del 28.29% como se muestra en la figura 3.
Figura 5. Estado de carga de la batería: (a) Comisión Económica Europea ECE, (b) Ciclos de pruebas de emisión US06.
Conclusión.
Cuando de recuperación de energía se trata, se debe garantizar la mayor cantidad para mejorar la autonomía del VE, pero también, garantizar la estabilidad del vehículo, y, por ende, la seguridad del usuario. De acuerdo a lo presentado, podemos indicar que los FTC logran una mejor estabilidad y, dando seguridad en los vehículos eléctricos, pero los controles difusos logran una mayor cantidad de energía de recuperación, aunque no se enfocan en la estabilidad del vehículo. Un equilibrio entre estos parámetros es crucial para lograr que el usuario tenga confort y seguridad, a la vez que se logra mayor autonomía al vehículo.
En el siguiente artículo podrás encontrar información más detallada:
Nuñez-Dorantes, J., Martinez-Sibaja, A., Rodriguez-Jarquin, J., Sandoval-Gonzalez, O., Posada-Gomez, R., Adam-Medina, M.. (2022). CURRENT STATUS OF CONTROL STRATEGIES IN ENERGY RECOVERY SYSTEMS IN ELECTRIC VEHICLES. DYNA, 97(1). 58-63. DOI: https://doi.org/10.6036/10134 (enero 2022)
Síntesis del artículo.
El freno regenerativo es una estrategia de recuperación de energía utilizada en Vehículos Eléctricos (VE) que aprovecha la energía cinética del motor mientras este se encuentra en situación de frenado
Autor
Dr. Juan Carlos Núñez Dorantes
Contacto
juan.dorantes@utcv.edu.mx
Universidad Tecnológica del Centro de Veracruz
Autor
Mtro. Régulo Tehuintle Xotlanihua
Contacto
Universidad Tecnológica del Centro de Veracruz
Autor
Mtro. Gabriel Antonio Navarrete Hernández
Contacto
Universidad Tecnológica del Centro de Veracruz
Autor
Dr. Octavio Maldonado Saavedra
Sobre la revista
E-ISSN:
Volumen: II
Numero: 1
Junio – Diciembre 2024
Sobre el articulo
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