Regulador para el sistema eléctrico automotriz de voltaje dual de 42 V/14 V.

Abstract

"Debido a la tendencia experimentada durante las últimas décadas en el aumento en el requerimiento de energía en vehículos, se espera que, durante los próximos años, esta demanda de energía continúe creciendo significativamente, sin dejar de lado la importancia del impacto ambiental que la industria automotriz ha estado desempeñando a lo largo de las últimas décadas. Esto ha inspirado el diseño y el desarrollo de nuevas soluciones para mejorar la eficiencia en el sistema de distribución de energía en vehículos. Una de esas posibles soluciones es el llamado sistema eléctrico de voltaje dual de 42 V/14 V. La función principal del convertidor en este sistema eléctrico es proveer de energía a los dispositivos de bajo voltaje existentes a partir de un voltaje más elevado en un automóvil. De esta manera los dispositivos de mayor demanda de potencia puedan ser conectados directamente a un voltaje más alto, disminuyendo la corriente que circula por el cableado eléctrico, lo que reduciría el diámetro y el peso del mismo, aumentando así la eficiencia del vehículo. En esta tesis se presenta el desarrollo de un convertidor reductor con filtro de entrada para aplicaciones automotrices, específicamente para el sistema eléctrico automotriz de 42 V/14 V. Para el diseño del convertidor se realizó el modelado del sistema en sus distintos modos de operación, así como también se obtuvo el modelo conmutado. El controlador utilizado fue un controlador compuesto por una retroalimentación del voltaje de salida y una prealimentación del voltaje de entrada, para de esta manera mantener una buena regulación en el voltaje de salida pese a cambios de carga. El regulador fue simulado e implementado según los parámetros obtenidos, se realizó una validación del modelo, así como también un análisis de estabilidad usando métodos de análisis de respuesta en frecuencia."

"Due to the trend experienced in the last decades in the increase of the energy requirements in vehicles, it is expected that, during the coming years, the demand for energy will continue to grow significantly, without neglecting the importance of the environmental impact that the automotive industry has been performing throughout the last decades. This has inspired the design and development of new solutions to improve the efficiency in the vehicle power distribution system. One of those possible solutions is the so-called dual-voltage electrical system Power Net. The main function of the converter is to provide power to the existing low-voltage devices from a higher voltage in a vehicle, so that the devices with the highest power demand can be directly connected to a bus of a higher voltage, in order to decreasing the weight of the electrical wiring and increase the efficiency of the vehicle. This work presents the development of a step-down converter with input filter for automotive applications, specifically for the automotive electrical system Power Net 42 V/14 V. For the design of the converter, modeling of the system was carried out in its different modes of operation to obtain the commuted system. The controller used was a controller composed of a feedback path of the output voltage and a feedforward path of the input voltage to maintain a good regulation of the output voltage despite changes in load. The regulator was simulated and implemented according to the design parameters, a validation of the model was carried out, as well as a stability analysis using experimental frequency response."