Diseño y simulación de un cargador DC para vehículos eléctricos bajo el estándar chademo para uso privado

Abstract

La electrificación del transporte juega un rol clave en la lucha contra el cambio climático, debido a que constituye más del 40% del consumo final de energía y aporta más del 20% de emisiones de CO2. Es por ello que instituciones como Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) y la International Electrotechnical Commission (IEC) han puesto su esfuerzo en desarrollar y normalizar nuevas tecnologías en los vehículos eléctricos y sus estándares de carga. Siendo el estándar japonés Charge de Move (CHAdeMO) uno de los más adoptados por reconocidas empresas fabricantes de vehículos y equipos eléctricos industriales. En este contexto, la presente tesis propone el diseño de un cargador rápido DC bajo el estándar CHAdeMO para el sector privado por el impacto positivo que este generaría en el cuidado del medio ambiente, en la economía y en el desarrollo tecnológico en el Perú. Para ello, el proceso de diseño seguirá las Normas Técnicas Peruanas (NTPs) IEC 61851 del 2020. Al igual que un proceso de carga, el diseño iniciará desde la toma de energía de la red de suministro de 220 V Alternating Current (AC) a través de un bloque de potencia, capaz de generar 20 kW, y luego pasar por un proceso de transformación para la carga de las baterías. Durante este proceso, se regula la corriente mediante un controlador Proportional Integral (PI) en base a los requerimientos del vehículo. Estas solicitudes se realizan en paralelo mediante una comunicación Controller Area Network (CAN) 2.0B y un circuito de secuencia (estándar CHAdeMO) entre el cargador y vehículo. Finalmente, mediante el control de un indicador visual, pantalla Liquid Cristal Display (LCD), el cargador permitirá al usuario ver el consumo y costo respectivo durante el tiempo que dure la carga del vehículo. Por medio de simulaciones realizadas a cada etapa en Matlab-Simulink, Proteus y el Integrated Development Environment (IDE) Arduino, se comprobó que el cargador cumple los requerimientos de la normativa y posee especificaciones que están al nivel de un cargador comercial de alto performance.