MODELADO DINÁMICO Y CONTROL DE VELOCIDAD PI APLICADO A UN VEHÍCULO ELÉCTRICO CONTEMPLANDO FUERZAS EXTERNAS DE OPOSICIÓN (DYNAMIC MODELING AND PI SPEED CONTROL APPLIED TO AN ELECTRIC VEHICLE CONTEMPLATING OPPOSITION EXTERNAL FORCES)
Resumen
En busca de alternativas para reducir la contaminación por el uso de combustibles fósiles, el desarrollo de vehículos eléctricos se ha popularizado considerablemente para la movilidad de manera eficiente. Por otro lado, el empleo de motores eléctricos para generar potencia mecánica de este tipo de vehículos requiere el diseño de controladores automáticos para mejorar la eficiencia en el seguimiento de perfiles de velocidad. En este sentido, existen diversas técnicas de control para vehículos eléctricos, sin embargo, el modelado de la dinámica del vehículo, considerando las fuerzas que se pueden presentar durante su movimiento, comúnmente no se toman en cuenta en el proceso de diseño de control. En este artículo se presenta el modelado matemático de la dinámica de un vehículo, así como su empleo en el diseño de una técnica de control de torque tipo Proporcional-Integral (PI) para seguimiento de trayectorias de referencia de velocidad, considerando posibles escenarios de movilidad.
Palabras Clave: Vehículos Eléctricos, Control Automático, Controlador PI, Modelado Matemático, Sistema de Transmisión de Potencia Mecánica.
Abstract
In search of alternatives to reduce pollution from the use of fossil fuels, the development of electric vehicles has become quite popular for mobility in an efficient. On the other hand, the employment of electric motors for generation of mechanic power of this kind of vehicles requires the automatic control design to improve the efficiency on tracking of velocity profiles. In this sense, there exist various control techniques for electric vehicles, however, the modeling of the vehicle dynamics, considering the forces that can be presented during their movement, is commonly not taken into account in the control design process. In this article, the mathematical modeling of the vehicle dynamics is presented, as well as its employment in the design of a Proportional-Integral (PI) torque control technique for velocity reference trajectory tracking, considering possible mobility scenarios.
Keywords: Electric Vehicles, Automatic Control, PI Controller, Mathematical Modeling, Mechanic Power Transmission System.
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Andreescu, C. & Clenci, A., (2015). Proceedings of the European Automotive Congress, EAEC-ESFA 2015. Springer.
Beltran-Carbajal F, Favela-Contreras A, Hernandez-Avila JL, Olvera-Tapia O, Sotelo D, Sotelo C. Dynamic output feedback control for desiredmotion tracking on synchronous motors. Int Trans Electr Energ Syst. 2020;30: e12260. https://doi.org/10.1002/2050-7038.12260
Beltran-Carbajal, F, Tapia-Olvera R, Lopez-Garcia, I et al. Extended PI Feedback Tracking Control for Synchronous Motors. Int. J. Control Autom. Syst.17, 1346–1358 (2019). https://doi.org/10.1007/s12555-018-0312-6
Bhatt, P., Mehar H. & Sahajwani M.,(2019), Electrical Motors for Electric Vehicle A Comparative Study, SSRN Electron. http://dx.doi.org/10.2139/ ssrn.3364887.
Chan C.(2020), The State of the Art of Electric and Hybrid Vehicles, Proceeding of IEEE, Vol90. 247-275. http://dx.doi.org/10.1109/5.989873
Davide-Tavernini, Mathias-Metzler, Patrick-Gruber & Sorniotti, (2019). Explicit Nonlinear Model Predictive Control for Electric Vehicle Traction Control. http://dx.doi.org 10.1109/TCST.2018.2837097.
Durán M, Aguilera J, Guerrero-Ramírez G, Claudio A, Vela L & Gudiño-Lau J. (2014), Modelado del Sistema de Tracción para un Vehículo Eléctrico, Asociación de México de Control Automático. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642014000600013.
García, C. A., Masera O. & Riegelhaupt E, (2013), Potencial de sustitución de combustibles fósiles y mitigación de GEI. Revista Mexicana de Física.
Gergana Vacheva, Nikolay Hinov & Bogdan Gilev 2020 .Innovative Methods for Control of Electric Vehicles. TEM Journal. Volume 9
Haddoun A., Benbouzid M., Diallo D., Abdessemed R., Ghouili J. & Srairi K., (2007), A Loss-Minimization DTC Scheme for EV Induction Motors, IEEE Transactions. http://dx.doi.org/10.1109/TVT.2006.889562
Jairo-Guasumba, Víctor-Garay, Cordovez-Steeven & Cuenca-William. (2021). Caracterización de las fuerzas del vehículo eléctrico visto desde su dinámica para su optimización.
Lin, Z, Dong J, & Greene DL. (2013). Hydrogen Vehicles: Impacts of DOE Technical Targets on Market Acceptance and Societal Benefits, Int. J. Hydrogen Energy.
Rocha-Hoyos, J, Tipanluisa, LE, Reina SW, & Ayabaca, CR. (2017). Evaluación del Sistema de Tracción en un Vehículo Eléctrico Biplaza de Estructura Tubular. Información tecnológica. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642017000200004
Ruis JFD.(2011). El Futuro del vehículo ¿eléctrico? Securitas Vialis 3, 67–68. https://doi.org/10.1007/s12615-012-9046-z
Winterhalter CR. (1997). Field Oriented Control of a Single Inverter, Dual, Parallel Induction Machine Traction Drive for Electric Vehicles, Master in Science Thesis, Winsconsin-Madison University.
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