Modelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricas
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 Buc...
- Autores:
-
Rodriguez Millan, Duvan Felipe
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2019
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/7092
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/7092
- Palabra clave:
- Energy engineering
Electric bikes
Loading station
Photovoltaic
Innovaciones tecnológicas
Baterías para vehículos eléctricos
Cargadores de batería
Estaciones de carga de batería
Vehículos eléctricos
Ingeniería en energía
Bicicletas eléctricas
Estación de carga
Fotovoltaica
- Rights
- openAccess
- License
- http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/
| id |
UNAB2_27fb1bacfda5190f9e106d560cecb514 |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/7092 |
| network_acronym_str |
UNAB2 |
| network_name_str |
Repositorio UNAB |
| repository_id_str |
|
| dc.title.spa.fl_str_mv |
Modelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricas |
| dc.title.translated.eng.fl_str_mv |
Modeling and simulation of a battery charging station for energy portability on electric bikes |
| title |
Modelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricas |
| spellingShingle |
Modelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricas Energy engineering Electric bikes Loading station Photovoltaic Innovaciones tecnológicas Baterías para vehículos eléctricos Cargadores de batería Estaciones de carga de batería Vehículos eléctricos Ingeniería en energía Bicicletas eléctricas Estación de carga Fotovoltaica |
| title_short |
Modelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricas |
| title_full |
Modelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricas |
| title_fullStr |
Modelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricas |
| title_full_unstemmed |
Modelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricas |
| title_sort |
Modelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricas |
| dc.creator.fl_str_mv |
Rodriguez Millan, Duvan Felipe |
| dc.contributor.advisor.spa.fl_str_mv |
Mendoza Castellanos, Luis Sebastian Mendoza Gonzalez, Edward Yesith |
| dc.contributor.author.spa.fl_str_mv |
Rodriguez Millan, Duvan Felipe |
| dc.contributor.cvlac.*.fl_str_mv |
Mendoza Castellanos, Luis Sebastian [0000115302] |
| dc.contributor.googlescholar.*.fl_str_mv |
Mendoza Castellanos, Luis Sebastian [S5TZbi8AAAAJ] |
| dc.contributor.orcid.*.fl_str_mv |
Mendoza Castellanos, Luis Sebastian [0000-0001-8263-2551] |
| dc.contributor.scopus.*.fl_str_mv |
Mendoza Castellanos, Luis Sebastian [57193169160] |
| dc.contributor.researchgroup.spa.fl_str_mv |
Grupo de Investigación Recursos, Energía, Sostenibilidad - GIRES Grupo de Investigaciones Clínicas |
| dc.subject.keywords.eng.fl_str_mv |
Energy engineering Electric bikes Loading station Photovoltaic |
| topic |
Energy engineering Electric bikes Loading station Photovoltaic Innovaciones tecnológicas Baterías para vehículos eléctricos Cargadores de batería Estaciones de carga de batería Vehículos eléctricos Ingeniería en energía Bicicletas eléctricas Estación de carga Fotovoltaica |
| dc.subject.lemb.spa.fl_str_mv |
Innovaciones tecnológicas Baterías para vehículos eléctricos Cargadores de batería Estaciones de carga de batería Vehículos eléctricos |
| dc.subject.proposal.spa.fl_str_mv |
Ingeniería en energía Bicicletas eléctricas Estación de carga Fotovoltaica |
| description |
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 |
| publishDate |
2019 |
| dc.date.issued.none.fl_str_mv |
2019 |
| dc.date.accessioned.none.fl_str_mv |
2020-07-29T03:08:44Z |
| dc.date.available.none.fl_str_mv |
2020-07-29T03:08:44Z |
| dc.type.driver.none.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
| dc.type.local.spa.fl_str_mv |
Trabajo de Grado |
| dc.type.coar.none.fl_str_mv |
http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f |
| dc.type.redcol.none.fl_str_mv |
http://purl.org/redcol/resource_type/TP |
| format |
http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f |
| dc.identifier.uri.none.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/20.500.12749/7092 |
| dc.identifier.instname.spa.fl_str_mv |
instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB |
| dc.identifier.reponame.spa.fl_str_mv |
reponame:Repositorio Institucional UNAB |
| dc.identifier.repourl.spa.fl_str_mv |
repourl:https://repository.unab.edu.co |
| url |
http://hdl.handle.net/20.500.12749/7092 |
| identifier_str_mv |
instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB reponame:Repositorio Institucional UNAB repourl:https://repository.unab.edu.co |
| dc.language.iso.spa.fl_str_mv |
spa |
| language |
spa |
| dc.relation.references.spa.fl_str_mv |
A. A. H. Hussein and I. Batarseh, “An overview of generic battery models,” IEEE Power Energy Soc. Gen. Meet., no. 4, pp. 4–9, 2011. A. Jalilvand, H. Vahedi, and A. Bayat, “Optimal tuning of the PID controller for a buck converter using Bacterial Foraging Algorithm,” 2010 Int. Conf. Intell. Adv. Syst. ICIAS 2010, 2010. A. S. Martyanov, D. V. Korobatov, and E. A. Sirotkin, “Modeling of battery charging algorithms,” 2016 2nd Int. Conf. Ind. Eng. Appl. Manuf. ICIEAM 2016 - Proc., vol. 2014, pp. 2014–2017, 2016. B. Arabsalmanabadi, A. Javadi, and K. Al-Haddad, “Charging Techniques in Lithium-Ion Battery Charger: Review and New Solution,” IEEE. B. Hauke, “Application report: Basic calculation of a boost converter’s power stage,” no. November 2009, p. 9, 2010. B. Hauke, F. Buck, and C. Power, “Basic Calculation of a Buck Converter ’ s Power Stage Basic Configuration of a Buck Converter,” Texas Instruments, no. August, pp. 1–8, 2015. B. Sree Manju, R. Ramaprabha, and B. L. Mathur, “Modelling and control of standalone solar photovoltaic charging system,” 2011 Int. Conf. Emerg. Trends Electr. Comput. Technol. ICETECT 2011, pp. 78–81, 2011. C. Nguyen and H. Lee, “Robust and Unity Input Power Factor Control Scheme for Electric Vehicle Battery Charger,” no. April, 2015. D. E. S. Ostenible, O. D. S. En, G. Abel, and R. Flórez, “Política para el mejoramiento de la calidad del aire,” COMPES, 2018. D. Hülsebusch, S. Schwunk, S. Caron, and B. Propfe, “Modeling and simulation of electric vehicles - The effect of different Li-ion battery technologies,” no. November 2010, 2015. D. K. Jackson, A. M. Schultz, S. B. Leeb, A. H. Mitwalli, G. C. Verghese, and S. R. Shaw, “A multirate digital controller for a 1.5-kW electric vehicle battery charger,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 12, no. 6, pp. 1000–1006, 1997. E. De, J. Manuel, S. Calderón, and O. F. Torres, Informe del Estado de la Calidad del Aire en Colombia “2011 – 2015.” E. Raszmann, K. Baker, Y. Shi, and D. Christensen, “Modeling stationary lithium-ion batteries for optimization and predictive control,” 2017 IEEE Power Energy Conf. Illinois, PECI 2017, no. February, 2017. EIA, “International Energy Agency. Energy and Air Pollution,” World Energy Outlook - Spec. Rep., 2016. G. Gamboa et al., “Control strategy of a multi-port, grid connected, direct-DC PV charging station for plug-in electric vehicles,” 2010 IEEE Energy Convers. Congr. Expo. ECCE 2010 - Proc., pp. 1173–1177, 2010. G. L. Plett, BATTERY MANAGEMENT SYSTEMS. Battery Modeling. 2015. G. Plett, Battery Management Systems: Volume I, Battery Modeling. 2015. G. Walker, “EVALUATING MPPT CONVERTER TOPOLOGIES USING A MATLAB PV MODEL,” no. January 2001, 2014. H. Zhang and M. Y. Chow, “Comprehensive dynamic battery modeling for PHEV applications,” IEEE PES Gen. Meet. PES 2010, pp. 1–6, 2010. I. Eduardo, V. Morales, J. Arturo, P. Venzor, J. De Dios, and C. Ruiz, “Control de un convertidor CD-CD tipo buck por medio del microcontrolador ATMEGA328 Introducción,” no. 55. IDEAM, “CALIDAD DEL AIRE - IDEAM.” [Online]. Available: http://www.ideam.gov.co/web/contaminacion-y-calidad-ambiental/calidad-del-aire. [Accessed: 21-Aug-2018]. J. A. Carta González, Centrales de energías renovables : generación eléctrica con energías renovables. 2012. J. Bisquert, “Sistemas electroquímicos y nanotecnología para el almacenamiento de energía limpia,” Cell, pp. 1–27, 2005. J. D. Weigl, L. W. Bin, A. K. Pacheriwala, and L. Yi, “Solar Charging Station for Electric Vehicles,” EVS28 Int. Electr. Veh. Symp. Exhib., pp. 1–6, 2015. J. H. Fonseca, “LITIO UNA ALTERNATIVA PARA ….??? Cells , Batteries And Lithium-Ion Batteries for an Alternative ....??,” J. Boliv. Ciencias, vol. 8, pp. 41–48, 2011. J. Ma. A. Maestro and J. I. Ma. CArbajo, “Aplicaciones Industriales de la Nanotecnología,” Univ. Oviedo, p. 92, 2012. L. Panasonic ideas for life, “NCR-18650B NCR-18650B DATA SHEET.” M. D. Almawlawe and M. Kovandzic, “A Modified Method for Tuning PID Controller for Buck-Boost Converter,” Int. J. Adv. Eng. Res. Sci., vol. 3, no. 12, pp. 20–26, 2016. M. Javier Gazzarri, “Modelado y Simulación de Baterías Recargables con MATLAB y Simulink - Vídeo - MATLAB & Simulink.” [Online]. Available: https://la.mathworks.com/videos/modeling-and-simulation-of-rechargeable-batteries-with-matlab-and-simulink-spanish-100501.html. [Accessed: 20-Oct-2018]. MathWorks Documentation, “Implement PV array modules - Simulink.” [Online]. Available: https://www.mathworks.com/help/physmod/sps/powersys/ref/pvarray.html. [Accessed: 05-May-2019]. MathWorks, “Frequency-Response Based Tuning - MATLAB & Simulink,” MathWorks Documentation. [Online]. Available: https://www.mathworks.com/help/slcontrol/ug/frequency-response-based-tuning-basics.html. [Accessed: 09-Apr-2019]. NASA, “POWER Data Access Viewer.” [Online]. Available: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/. [Accessed: 15-May-2019]. O. Tremblay, L. A. Dessaint, and A. I. Dekkiche, “A generic battery model for the dynamic simulation of hybrid electric vehicles,” VPPC 2007 - Proc. 2007 IEEE Veh. Power Propuls. Conf., no. V, pp. 284–289, 2007. P. Keil and A. Jossen, “Charging protocols for lithium-ion batteries and their impact on cycle life — An experimental study with different 18650 high-power cells,” J. Energy Storage, vol. 6, pp. 125–141, 2016. R. F. Coelho, W. M. Santos, and D. C. Martins, “Influence of Power Converters on PV Maximum Power Point Tracking Efficiency.” R. Morales-caporal, “Simulación de convertidores CD / CD como cargadores de baterías para una bicicleta eléctrica,” no. July, 2017. S. E. Reviews, “General review and classification of different MPPT Techniques,” vol. 68, no. July 2016, pp. 1–18, 2017. S. Gawre and I. View, “Simulation and Designing of MPPT Based Solar PV System with DC-DC Boost Converter,” no. October, 2017. S. Ji, C. R. Cherry, L. D. Han, and D. A. Jordan, “Electric bike sharing: Simulation of user demand and system availability,” J. Clean. Prod., vol. 85, pp. 250–257, 2014. S. Li and B. Ke, “Study of battery modeling using mathematical and circuit oriented approaches,” IEEE Power Energy Soc. Gen. Meet., pp. 1–8, 2011. V. K. Garg, “To Perform Matlab Simulation of Battery Charging Using Solar Power With Maximum Power Point Tracking ( MPPT ),” Int. J. Electron. Electr. Eng., vol. 7, no. 5, pp. 511–516, 2014. V. M. Alfaro Ruíz, “Métodos De Sintonización De Controladores Pid Que Operan Como Servomecanismos,” Rev. Ing., vol. 13, no. 1–2, 2014. W. P. R. Ned Mohan, Tore M. Undeland, Electrónica de potencia Convertidores, aplicaciones y diseño, Tercera ed. Mc Graw Hill, 2009. W. R. Liou, M. L. Yeh, and Y. L. Kuo, “A high efficiency dual-mode buck converter IC for portable applications,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 2, pp. 667–677, 2008. Y. Solar, “Panda Bifical 60CL,” 2018. |
| dc.rights.uri.*.fl_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/ |
| dc.rights.local.spa.fl_str_mv |
Abierto (Texto Completo) |
| dc.rights.accessrights.spa.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
| dc.rights.creativecommons.*.fl_str_mv |
Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia |
| rights_invalid_str_mv |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/ Abierto (Texto Completo) http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.format.mimetype.spa.fl_str_mv |
application/pdf |
| dc.coverage.spatial.spa.fl_str_mv |
Bucaramanga (Santander, Colombia) |
| dc.coverage.temporal.spa.fl_str_mv |
2019 |
| dc.coverage.campus.spa.fl_str_mv |
UNAB Campus Bucaramanga |
| dc.publisher.grantor.spa.fl_str_mv |
Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB |
| dc.publisher.program.spa.fl_str_mv |
Pregrado Ingeniería en Energía |
| institution |
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB |
| bitstream.url.fl_str_mv |
https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/1/2019_Tesis_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/2/2019_Presentacion_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/6/2019_Licencia_Duvan_Rodriguez.pdf https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/3/license.txt https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/4/2019_Tesis_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf.jpg https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/5/2019_Presentacion_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf.jpg https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/7/2019_Licencia_Duvan_Rodriguez.pdf.jpg |
| bitstream.checksum.fl_str_mv |
61d420d7a12e7b732b9034233dd0381d 455209e96633559ccba40385b0df24ba b7396eb4a0e9209f3f69552a618fe8df 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 3d048505d330f3f624aae495df1bf6ce f95db436f36fdd29aa6f8a490a99a808 78aa0315ecb73ac4e47e4beef94f1861 |
| bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 MD5 |
| repository.name.fl_str_mv |
Repositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB |
| repository.mail.fl_str_mv |
repositorio@unab.edu.co |
| _version_ |
1814277523050070016 |
| spelling |
Mendoza Castellanos, Luis Sebastian7a057558-4290-4431-b0f6-96d3e1d8bde9-1Mendoza Gonzalez, Edward Yesith6e97d631-aec9-4f40-9707-49a2318c3733-1Rodriguez Millan, Duvan Felipef06264cf-8bd3-4d6e-a672-786176835f0a-1Mendoza Castellanos, Luis Sebastian [0000115302]Mendoza Castellanos, Luis Sebastian [S5TZbi8AAAAJ]Mendoza Castellanos, Luis Sebastian [0000-0001-8263-2551]Mendoza Castellanos, Luis Sebastian [57193169160]Grupo de Investigación Recursos, Energía, Sostenibilidad - GIRESGrupo de Investigaciones ClínicasBucaramanga (Santander, Colombia)2019UNAB Campus Bucaramanga2020-07-29T03:08:44Z2020-07-29T03:08:44Z2019http://hdl.handle.net/20.500.12749/7092instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABrepourl:https://repository.unab.edu.coEn 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 ellosINTRODUCCIÓN 3 1. OBJETIVOS 5 1.1 Objetivo general 5 1.2 Objetivos específicos 5 METODOLOGÍA 6 1.3 CARACTERIZACION DE LA ESTACION DE CARGA 6 1.4 MODELADO DE BATERÍA Y PANEL SOLAR 6 1.5 IMPLEMENTACIÓN DE ALGORITMOS Y ESTRATEGIAS DE CONTROL 7 1.6 Simulación y análisis de resultados 7 2 MARCO REFERENCIAL 8 2.1 MARCO CONTEXTUAL 8 2.2 ESTADO DEL ARTE 9 2.3 MARCO TEORICO 11 2.3.1 Energía solar fotovoltaica. 11 2.3.2 Operación de los paneles solares 13 2.3.3 Sistema de seguimiento de máxima potencia (MPPT) 14 2.3.4 Baterías recargables 15 2.3.5 Tipos de modelos matemáticos para baterías recargable 15 2.3.6 Cargador de baterías 19 2.3.7 Convertidores CC/CC 22 3 CARACTERIZACIÓN ESTACIÓN DE CARGA 27 3.1.1 Recurso solar disponible 27 3.1.2 Capacidad de baterías 28 3.1.3 Potencia fotovoltaica 29 4 MODELADO MATEMATICO 30 4.1 MODELO DE BATERIA 30 4.1.1 Estimación de parámetros celda Ion litio 31 4.1.2 Configuración pack de baterías de simulación 37 4.2 MODELO PANEL SOLAR 38 4.2.1 Estimación de parámetros modulo solar 39 4.2.2 Configuración arreglo fotovoltaico 40 5 ALGORITMOS Y ESTRATEGIAS DE CONTROL IMPLEMENTADAS 42 5.1 SISTEMA DE CARGA BATERÍAS 42 5.1.1 Bloque de potencia convertidor CC/CC tipo Buck 43 5.1.2 Control de carga 45 5.2 SISTEMA DE SEGUIMIENTO DE MÁXIMA POTENCIA 48 5.2.1 Bloque de potencia convertidor CC/CC tipo Boost 49 5.2.2 Algoritmo de seguimiento de máxima potencia 50 5.3 ALGORITMO DE CONTROL, PARA LA GESTIÓN DE FLUJOS DE POTENCIA 51 6 ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN REALIZADA EN MATLAB SIMULINK 53 6.1 Respuesta del controlador de carga 53 6.2 Respuesta algoritmo de seguimiento de máxima potencia 57 6.3 Simulación estación de carga 58 6.3.1 Potencia fotovoltaica mayor a potencia demanda por la carga de las baterías 61 6.3.2 Potencia fotovoltaica menor a potencia demanda por la carga de las baterías 64 CONCLUSIONES 70 RECOMENDACIONES 71 REFERENCIAS 72PregradoThis project proposes and simulates a solar-powered electric bike charging station without a grid connection. The station consists of a photovoltaic array connected to a Boost converter (DC/DC) with maximum power point tracking and six Buck type converters (DC/DC) associated with the six charging ports provided for charging Ion lithium batteries from Bicycles. The contribution of this work is the formulation of control strategies for a novel solar electric bike charging system under a battery exchange approach. A battery charging station (BBS) charges the batteries in advance and prepares them to be exchanged with the user in a considerably short time. In this proposed system, bicycle batteries are directly charged with electric energy generated by photovoltaic array without making use of additional battery bank. For the planning of control strategies, the set of components that make up the station are modeled and parameterized and unified in a model that simulates the behavior of the station before changes in irradiance, temperature and load. Finally, by simulation in MATLAB, it is observed whether the proposed control strategies, establish a load process behavior within safe operating range and evaluate the effectiveness of the maximum power tracking algorithm. Two station modes of operation are established for power flow management in cases where photovoltaic power exceeds demand power and vice versa. Advantages and disadvantages are analyzed for each of themModalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaModelado y simulación de una estación de carga de baterías para portabilidad energética en bicicletas eléctricasModeling and simulation of a battery charging station for energy portability on electric bikesIngeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringElectric bikesLoading stationPhotovoltaicInnovaciones tecnológicasBaterías para vehículos eléctricosCargadores de bateríaEstaciones de carga de bateríaVehículos eléctricosIngeniería en energíaBicicletas eléctricasEstación de cargaFotovoltaicaA. A. H. Hussein and I. Batarseh, “An overview of generic battery models,” IEEE Power Energy Soc. Gen. Meet., no. 4, pp. 4–9, 2011.A. Jalilvand, H. Vahedi, and A. Bayat, “Optimal tuning of the PID controller for a buck converter using Bacterial Foraging Algorithm,” 2010 Int. Conf. Intell. Adv. Syst. ICIAS 2010, 2010.A. S. Martyanov, D. V. Korobatov, and E. A. Sirotkin, “Modeling of battery charging algorithms,” 2016 2nd Int. Conf. Ind. Eng. Appl. Manuf. ICIEAM 2016 - Proc., vol. 2014, pp. 2014–2017, 2016.B. Arabsalmanabadi, A. Javadi, and K. Al-Haddad, “Charging Techniques in Lithium-Ion Battery Charger: Review and New Solution,” IEEE.B. Hauke, “Application report: Basic calculation of a boost converter’s power stage,” no. November 2009, p. 9, 2010.B. Hauke, F. Buck, and C. Power, “Basic Calculation of a Buck Converter ’ s Power Stage Basic Configuration of a Buck Converter,” Texas Instruments, no. August, pp. 1–8, 2015.B. Sree Manju, R. Ramaprabha, and B. L. Mathur, “Modelling and control of standalone solar photovoltaic charging system,” 2011 Int. Conf. Emerg. Trends Electr. Comput. Technol. ICETECT 2011, pp. 78–81, 2011.C. Nguyen and H. Lee, “Robust and Unity Input Power Factor Control Scheme for Electric Vehicle Battery Charger,” no. April, 2015.D. E. S. Ostenible, O. D. S. En, G. Abel, and R. Flórez, “Política para el mejoramiento de la calidad del aire,” COMPES, 2018.D. Hülsebusch, S. Schwunk, S. Caron, and B. Propfe, “Modeling and simulation of electric vehicles - The effect of different Li-ion battery technologies,” no. November 2010, 2015.D. K. Jackson, A. M. Schultz, S. B. Leeb, A. H. Mitwalli, G. C. Verghese, and S. R. Shaw, “A multirate digital controller for a 1.5-kW electric vehicle battery charger,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 12, no. 6, pp. 1000–1006, 1997.E. De, J. Manuel, S. Calderón, and O. F. Torres, Informe del Estado de la Calidad del Aire en Colombia “2011 – 2015.”E. Raszmann, K. Baker, Y. Shi, and D. Christensen, “Modeling stationary lithium-ion batteries for optimization and predictive control,” 2017 IEEE Power Energy Conf. Illinois, PECI 2017, no. February, 2017.EIA, “International Energy Agency. Energy and Air Pollution,” World Energy Outlook - Spec. Rep., 2016.G. Gamboa et al., “Control strategy of a multi-port, grid connected, direct-DC PV charging station for plug-in electric vehicles,” 2010 IEEE Energy Convers. Congr. Expo. ECCE 2010 - Proc., pp. 1173–1177, 2010.G. L. Plett, BATTERY MANAGEMENT SYSTEMS. Battery Modeling. 2015.G. Plett, Battery Management Systems: Volume I, Battery Modeling. 2015.G. Walker, “EVALUATING MPPT CONVERTER TOPOLOGIES USING A MATLAB PV MODEL,” no. January 2001, 2014.H. Zhang and M. Y. Chow, “Comprehensive dynamic battery modeling for PHEV applications,” IEEE PES Gen. Meet. PES 2010, pp. 1–6, 2010.I. Eduardo, V. Morales, J. Arturo, P. Venzor, J. De Dios, and C. Ruiz, “Control de un convertidor CD-CD tipo buck por medio del microcontrolador ATMEGA328 Introducción,” no. 55.IDEAM, “CALIDAD DEL AIRE - IDEAM.” [Online]. Available: http://www.ideam.gov.co/web/contaminacion-y-calidad-ambiental/calidad-del-aire. [Accessed: 21-Aug-2018].J. A. Carta González, Centrales de energías renovables : generación eléctrica con energías renovables. 2012.J. Bisquert, “Sistemas electroquímicos y nanotecnología para el almacenamiento de energía limpia,” Cell, pp. 1–27, 2005.J. D. Weigl, L. W. Bin, A. K. Pacheriwala, and L. Yi, “Solar Charging Station for Electric Vehicles,” EVS28 Int. Electr. Veh. Symp. Exhib., pp. 1–6, 2015.J. H. Fonseca, “LITIO UNA ALTERNATIVA PARA ….??? Cells , Batteries And Lithium-Ion Batteries for an Alternative ....??,” J. Boliv. Ciencias, vol. 8, pp. 41–48, 2011.J. Ma. A. Maestro and J. I. Ma. CArbajo, “Aplicaciones Industriales de la Nanotecnología,” Univ. Oviedo, p. 92, 2012.L. Panasonic ideas for life, “NCR-18650B NCR-18650B DATA SHEET.”M. D. Almawlawe and M. Kovandzic, “A Modified Method for Tuning PID Controller for Buck-Boost Converter,” Int. J. Adv. Eng. Res. Sci., vol. 3, no. 12, pp. 20–26, 2016.M. Javier Gazzarri, “Modelado y Simulación de Baterías Recargables con MATLAB y Simulink - Vídeo - MATLAB & Simulink.” [Online]. Available: https://la.mathworks.com/videos/modeling-and-simulation-of-rechargeable-batteries-with-matlab-and-simulink-spanish-100501.html. [Accessed: 20-Oct-2018].MathWorks Documentation, “Implement PV array modules - Simulink.” [Online]. Available: https://www.mathworks.com/help/physmod/sps/powersys/ref/pvarray.html. [Accessed: 05-May-2019].MathWorks, “Frequency-Response Based Tuning - MATLAB & Simulink,” MathWorks Documentation. [Online]. Available: https://www.mathworks.com/help/slcontrol/ug/frequency-response-based-tuning-basics.html. [Accessed: 09-Apr-2019].NASA, “POWER Data Access Viewer.” [Online]. Available: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/. [Accessed: 15-May-2019].O. Tremblay, L. A. Dessaint, and A. I. Dekkiche, “A generic battery model for the dynamic simulation of hybrid electric vehicles,” VPPC 2007 - Proc. 2007 IEEE Veh. Power Propuls. Conf., no. V, pp. 284–289, 2007.P. Keil and A. Jossen, “Charging protocols for lithium-ion batteries and their impact on cycle life — An experimental study with different 18650 high-power cells,” J. Energy Storage, vol. 6, pp. 125–141, 2016.R. F. Coelho, W. M. Santos, and D. C. Martins, “Influence of Power Converters on PV Maximum Power Point Tracking Efficiency.”R. Morales-caporal, “Simulación de convertidores CD / CD como cargadores de baterías para una bicicleta eléctrica,” no. July, 2017.S. E. Reviews, “General review and classification of different MPPT Techniques,” vol. 68, no. July 2016, pp. 1–18, 2017.S. Gawre and I. View, “Simulation and Designing of MPPT Based Solar PV System with DC-DC Boost Converter,” no. October, 2017.S. Ji, C. R. Cherry, L. D. Han, and D. A. Jordan, “Electric bike sharing: Simulation of user demand and system availability,” J. Clean. Prod., vol. 85, pp. 250–257, 2014.S. Li and B. Ke, “Study of battery modeling using mathematical and circuit oriented approaches,” IEEE Power Energy Soc. Gen. Meet., pp. 1–8, 2011.V. K. Garg, “To Perform Matlab Simulation of Battery Charging Using Solar Power With Maximum Power Point Tracking ( MPPT ),” Int. J. Electron. Electr. Eng., vol. 7, no. 5, pp. 511–516, 2014.V. M. Alfaro Ruíz, “Métodos De Sintonización De Controladores Pid Que Operan Como Servomecanismos,” Rev. Ing., vol. 13, no. 1–2, 2014.W. P. R. Ned Mohan, Tore M. Undeland, Electrónica de potencia Convertidores, aplicaciones y diseño, Tercera ed. Mc Graw Hill, 2009.W. R. Liou, M. L. Yeh, and Y. L. Kuo, “A high efficiency dual-mode buck converter IC for portable applications,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 2, pp. 667–677, 2008.Y. Solar, “Panda Bifical 60CL,” 2018.ORIGINAL2019_Tesis_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf2019_Tesis_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdfTesisapplication/pdf2241690https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/1/2019_Tesis_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf61d420d7a12e7b732b9034233dd0381dMD51open access2019_Presentacion_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf2019_Presentacion_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdfPresentaciónapplication/pdf1895218https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/2/2019_Presentacion_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf455209e96633559ccba40385b0df24baMD52open access2019_Licencia_Duvan_Rodriguez.pdf2019_Licencia_Duvan_Rodriguez.pdfLicenciaapplication/pdf301918https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/6/2019_Licencia_Duvan_Rodriguez.pdfb7396eb4a0e9209f3f69552a618fe8dfMD56metadata only accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53open accessTHUMBNAIL2019_Tesis_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf.jpg2019_Tesis_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4373https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/4/2019_Tesis_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf.jpg3d048505d330f3f624aae495df1bf6ceMD54open access2019_Presentacion_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf.jpg2019_Presentacion_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10879https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/5/2019_Presentacion_Duvan_Felipe_Rodriguez_Millan.pdf.jpgf95db436f36fdd29aa6f8a490a99a808MD55open access2019_Licencia_Duvan_Rodriguez.pdf.jpg2019_Licencia_Duvan_Rodriguez.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10904https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/7092/7/2019_Licencia_Duvan_Rodriguez.pdf.jpg78aa0315ecb73ac4e47e4beef94f1861MD57metadata only access20.500.12749/7092oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/70922024-01-19 18:50:30.528open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.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 |