Multiple input converter for a battery-ultracapacitor hybrid electric vehicle
Authors
Gonzalez, Felipe ; Markinez, Borja Imanol
Term
4. term
Education
Publication year
2009
Abstract
Elbiler bliver mere udbredte, fordi mange lande begrænser meget forurenende køretøjer og tilbyder økonomiske incitamenter. For at udnytte energien effektivt kan elbiler kombinere kilder som et batteri (høj energitæthed) og en ultrakondensator (høj effekttæthed). Dette speciale undersøger, modellerer, styrer, opbygger og tester en effektkonverter, der koordinerer disse kilder. Vi udvikler matematiske modeller for en buck‑konverter (trin‑ned) og en boost‑konverter (trin‑op), implementerer dem i Matlab/Simulink og kombinerer dem til en bidirektionel konverter, der kan overføre effekt i begge retninger. Vi designer en lukket regulering, hvor duty cycle (tænd/sluk‑forhold) justeres for at holde udgangsspændingen på det ønskede niveau og sikre stabil drift, med en indre strømsløjfe for spolen (induktor) og en ydre spændingssløjfe. På baggrund af analysen konstrueres hardware med fokus på valg af afbrydere og deres gate‑drivere, og konverteren samt styreprintet bygges. Laboratorieforsøg evaluerer hver del separat og derefter det samlede system; målinger og observationer præsenteres.
Electric vehicles are expanding as many regions limit high‑emission cars and offer financial incentives. To use energy efficiently, EVs can combine sources such as a battery (high energy density) and an ultracapacitor (high power density). This thesis studies, models, controls, builds, and tests a power converter that coordinates these sources. We develop mathematical models for a buck converter (step‑down) and a boost converter (step‑up), implement them in Matlab/Simulink, and combine them into a bidirectional converter that can transfer power in two directions. We design closed‑loop control that adjusts the duty cycle to keep the output voltage at a desired level and ensure stable operation, with an inner current loop for the inductor and an outer voltage loop. Based on the analysis, we design hardware focusing on selecting suitable switches and their gate drivers, and build the converter and control board. Laboratory tests evaluate each part separately and then the integrated system; measurements and observations are reported.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents