This paper presents the implementation of a Hybrid Energy Storage System (HESS) for electric vehicles. Two semiactive configurations are analyzed: semi-active Ultracapacitor (UC) and semi-active Battery. Control of the energy of one of the storage elements is performed by a bidirectional non-isolated DC-DC converter. The control strategy is based on the separation of the dynamic components of the power required by the load. Namely, while the UC provides fast dynamic power components efficiently, the complement is provided by the battery bank. The separation of the required power into two components is performed by a filter with variable bandwith depending on UC voltage, which allows obtaining an efficient HESS. Experimental results verifying the HESS control strategies for both semi-active configurations are presented, using a pulsating load to represent the demands of a traction drive system.
I. INTRODUCCIÓNLos sistemas híbridos de almacenamiento de energía (SHAE) combinan diferentes tipos de elementos almacenadores con el objetivo de complementar sus características de densidad de energía y potencia logrando un sistema energético más eficiente y con mayor vidaútil. En vehículos eléctricos (VE) las baterías son el elemento principal de almacenamiento y el más costoso, caracterizadas por su gran densidad de energía lo que determina la autonomía del vehículo. Por otro lado, presentan baja densidad de potencia lo cual lo califica como un elemento lento para intercambios rápidos o de transitorios de energía con el sistema de tracción. Su velocidad de respuesta depende básicamente de la dinámica química y el estado de salud de la batería [1] [2]. Poseen una resistencia interna considerable comparada con otros elementos almacenadores, lo que degrada su eficiencia sobre todo a grandes corrientes.En las aplicaciones de VE la demanda transitoria de corrientes importantes provocan una caída de tensión que puede llevar a la actuación de las protecciones del bus de CC. En muchos casos el banco de baterías resulta sobredimensionado para evitar este problema, lo que lleva a instalar mayor peso, volumen y costo de baterías.Los ultracapacacitores (UC) son elementos que compensan las características dinámicas de las baterías ya que presentan gran densidad de potencia, baja resistencia interna (ESR, Equivalent Serie Resistor) (en el orden de 10 veces menor a la de baterías), y gran tasa de ciclos de cargas y descargas. Todo ello resulta ideal para el intercambio eficiente de energía durante transitorios [3][4] aliviando al banco baterías y preservando su vidaútil.La combinación de baterías-UC como SHAE resulta muy beneficiosa en aplicaciones de tracción eléctrica. En estos casos el UC es responsable de la entrega o absorción rápida de energía requerida (p. ej. durante la aceleración o frenado), mientras que las baterías proporcionan, con una dinámica mas lenta, la energía de régimen permanente solicitada.Las configuraciones de interconexión de baterías y UC con el bus de CC del VE se clasifican según la eficiencia que se quiera l...
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