Manufactura de Sistemas de Recarga de Baterías de Vehículos eléctricos “Inteligentes”, con capacidad de Gestión de Microrredes Eléctricas, y basados sobre principios de Economía Circular

A nivel mundial existe una demanda progresiva para el uso de energías renovables y de vehículos eléctricos (VEs). Por ello, el programa NAMAS del MINEM ha definido políticas públicas para los próximos 25 años sobre la electrificación terrestre y la integración de energías renovables a la red eléctrica peruana. Sin embargo, la alta integración de estos sistemas a la red conlleva problemas críticos tales como la inestabilidad de la red y, el incremento de desechos químicos y electrónicos proveniente de las baterías de litio del vehículo eléctrico. Para solucionar estos problemas, este proyecto investiga nuevas soluciones relacionados a los dos componentes principales de los sistemas de recarga de vehículos eléctricos. Por un lado, se desarrollará una nueva tecnología de convertidor AC-DC, de bajo coste, altamente eficiente y durable; con el fin de decrementar los costos y permitir la fácil reparación de las estaciones de recarga. Por otro lado, se estudiará nuevas técnicas de control que permitan la carga “controlada” de la batería del vehículo eléctrico, integrando paneles solares y banco de baterías estacionarias a la estación de recarga para mantener la estabilidad de la red durante el proceso de carga. El uso de algoritmos de inteligencia artificial para la gestión de energía también será estudiado. Finalmente, se desarrollarán algoritmos de diagnóstico del pack de baterías de litio del VE, a nivel de celda básica, mediante la medición de impedancias en tiempo real, lo cual permitirá detectar fallas críticas, así como indicar el estado de salud de la celda de baterías para aplicaciones de segunda vida útil, siguiendo los principios de economía circular. Este estudio multidisciplinario plantea la asociación entre 3 universidades del país: la PUCP, la UNI y la UNAP (Puno), de una empresa nacional (INDUCONTROL) y un laboratorio internacional (LAAS-CNRS).

El objetivo principal del proyecto es la manufactura de nuevas tecnologías relacionadas a los sistemas de recarga bidireccionales de vehículos eléctricos, siguiendo principios de economía circular. Por un lado, de desarrollará una nueva tecnología de BMS del pack de baterías de Litio del vehículo eléctrico, a fin de integrar funcionalidades de diagnóstico en tiempo real del estado de “salud” de la batería, a nivel de celdas básicas (3.3V). Esta información permitirá que estas celdas puedan ser reutilizadas en un segundo ciclo de vida útil, tales como sistemas de almacenamiento estacionario. Para lograr este objetivo, se plantea implementar un sistema de balance activo (que permitirán de incrementar la durabilidad de la batería en un 30%), y que además integren algoritmos de diagnóstico (en tiempo real), a nivel de celdas básicas de la batería de litio. Por otro lado, se desarrollarán unas nuevas estrategias de control para convertidores utilizados en estaciones de recarga de vehículos eléctricos (EVSE). El objetivo es que pueda que integrarse a la EVSE paneles fotovoltaicos y baterías de Litio estacionarias de segunda vida útil. El desafío tecnológico radica en implementar “servicios especiales” a la red (en caso de fallas tales como variaciones de frecuencia y caídas de tensión), una carga “controlada” de la batería del vehículo eléctrico (utilizando algoritmos de inteligencia artificial), mediante una estrategia de control de tipo Grid Forming, lo cual es más robusta para redes débiles. Finalmente, el desarrollo de una nueva tecnología de convertidor electrónico AC-DC bidireccional, modular, de alta durabilidad y eficiencia, y de bajo coste, con el objetivo de incrementar la durabilidad de las EVSE y disminuir los desechos electrónicos provenientes de este tipo de tecnologías.

Objetivo Específico 1: Manufactura de 2 convertidores electrónicos AC-DC, de tres puertos, para aplicaciones de estaciones de recarga DC de vehículos eléctricos, que integre baterías de litio estacionarias y paneles solares Objetivo Específico 2: Desarrollo de un nuevo BMS “inteligente” para pack de baterías de Litio. Objetivo Específico 3: El desarrollo de una nueva tecnología de convertidor electrónico AC-DC bidireccional, de una etapa de conversión, con aislamiento galvánico, de alta durabilidad, y de bajo costo, para aplicaciones de estaciones de recarga bidireccionales de vehículos eléctricos

Además de los obligatorios: 2 prototipos de convertidores electrónicos AC-DC (1 monofásico y 1 trifásico), de tres puertos, utilizados para aplicaciones de estaciones de recarga DC de vehículos eléctricos, que integren baterías de litio estacionarias y paneles solares, y que suministre servicios especiales a la red red eléctrica basada en una estrategia de control Grid Forming (inercia virtual, Droop de frecuencia y Droop de tensión), para asegurar la estabilidad de las redes eléctricas con una alta integración de fuentes de energías renovables. 1 prototipo de convertidor AC-DC bidireccional, de una etapa de conversión, de bajo costo, y de alta durabilidad (dado que no se utiliza capacitores electrolíticos), basada en la estructura Quad Active Bridge, para aplicaciones de estaciones de carga de vehículos eléctricos. 1 prototipo de Pack de baterías con un BMS "inteligente", que integre sistemas de balance activo, y sistemas de instrumentación que permitan el diagnostico de las celdas básicas de un pack de baterías.

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Investigacion aplicada

Multidisciplinario

CO-FINANCIADO

LIMA - LIMA - SAN MIGUEL

• 82 — Modelamiento, experimentación y simulación

Ingeniería, Tecnología - Ingeniería eléctrica, Ingeniería electrónica - Ingeniería eléctrica, Ingeniería electrónica

SOCIEDAD INDUCONTROL INGENIERIA S.A.C.