Carregador de baterias estacionárias de íons de lítio para veículos elétricos

Abstract

A presente dissertação tem como objetivo conceber um modelo de carregador de bateria de íons-lítio. Tendo como proposta o carregamento lento de um banco de baterias estacionárias a partir da rede elétrica trifásica. A energia elétrica proveniente do carregamento das baterias advém de um sistema de compensação, onde painéis fotovoltaicos irão fornecer energia elétrica à rede de distribuição em retribuição ao consumo exigido para seu carregamento. Conclui-se, nesse ponto, que a energia necessária para o carregamento das baterias é oriunda de energia solar fotovoltaica. A energia armazenada no banco de baterias estacionárias constituirá a fonte de carregamento para o ônibus elétrico desenvolvido pelo grupo Fotovoltaica UFSC, conectados através de um carregador rápido. O carregador possui peculiaridades, como: robustez, alto fator de potência e elevado rendimento. O projeto constituído de dois estágios: o primeiro um retificador de doze pulsos com uso do Transformador Interfase de Linha?LIT responsável pela diminuição do peso e volume no estágio CA-CC e o segundo um estágio CC-CC responsável pela compatibilidade entre a tensão de saída do retificador e a tensão do banco de baterias estacionárias. Optou-se nesse último, pela associação de conversores ressonantes LLC de forma a reduzir os esforços de tensão e corrente nos interruptores. Além disso, por operarem em comutação suave ZVS reduz as perdas de comutação, o que eleva o rendimento do carregador proposto. O estágio de potência do carregador foi projetado e validado por meio de simulações. Um protótipo foi montado e testado em laboratório, onde foram obtidos os resultados experimentais.

Abstract: The present dissertation aims to design a lithium-ion battery charger model. Having as proposal the slow loading of a bank of stationary batteries from the three-phase electric network. The electrical energy coming from the charging of the batteries comes from a compensation system, where photovoltaic panels will supply electricity to the distribution network in return for the consumption required for their charging. It is concluded at this point that the energy needed to charge the batteries comes from photovoltaic solar energy. The energy stored in the bank of stationary batteries will be the source of charge for the electric bus developed by the UFSC Photovoltaic group, connected through a fast charger. The charger has peculiar, such as: robustness, high power factor and high efficiency. The design consists of two stages, the first a twelve-pulse rectifier using the LIT Line Interphase Transformer responsible for the decrease in weight and volume in the AC-DC stage and the second a DC-DC stage responsible for the compatibility between the voltage of rectifier output and the voltage of the stationary battery bank. The latter was chosen by the association of resonant converters LLC in order to reduce the voltage and current stresses on the switches. In addition, by operating in smooth switching ZVS reduces switching losses, which increases the efficiency of the proposed loader. The power stage of the charger was designed and validated by means of simulations. A prototype was assembled and tested in the laboratory, where the experimental results were obtained