Implementación de sistemas de control para convertidores DC/DC para carga de baterías de vehículos eléctricos usando electrónica embebida

Abstract

La creciente adopción de vehículos eléctricos (VE) en Colombia ha evidenciado importantes avances en sostenibilidad, pero también ha revelado limitaciones en la infraestructura de carga, particularmente en lo relacionado con la eficiencia energética, la compatibilidad tecnológica y la estandarización. Este proyecto de grado presenta el diseño e implementación de un sistema de control para convertidores DC/DC, orientado a optimizar el proceso de carga de baterías para vehículos eléctricos mediante electrónica embebida. El sistema propuesto permite regular de forma precisa el voltaje y la corriente de salida, adaptándose a distintos tipos de baterías y escenarios operativos. Se desarrollaron pruebas experimentales con diferentes configuraciones de voltaje (10V, 15V y 30V) a partir de una fuente de entrada constante de 15V, evaluando el comportamiento del convertidor y la respuesta del sistema bajo condiciones controladas. Los resultados obtenidos demostraron una alta eficiencia energética, una regulación estable del voltaje de salida y una notable capacidad de adaptación frente a variaciones de carga. Además, el sistema mostró tiempos de respuesta adecuados, sin presencia significativa de sobre picos o inestabilidades. Este enfoque técnico contribuye no solo a mejorar la experiencia del usuario final, sino también a promover la interoperabilidad de los puntos de recarga y la sostenibilidad del sistema eléctrico en el país. La propuesta se alinea con los objetivos de movilidad eléctrica definidos por la legislación colombiana y representa un avance tangible hacia una infraestructura de carga más eficiente, adaptable y confiable.

Abstract The growing adoption of electric vehicles (EVs) in Colombia has shown significant progress in sustainability, but has also revealed limitations in charging infrastructure, particularly in terms of energy efficiency, technological compatibility, and standardization. This undergraduate project presents the design and implementation of a control system for DC/DC converters aimed at optimizing the battery charging process for electric vehicles using embedded electronics. The proposed system allows precise regulation of output voltage and current, adapting to different types of batteries and operational scenarios. Experimental tests were conducted using various output voltage configurations (10V, 15V, and 30V) from a constant 15V input source, evaluating the converter’s behavior and system response under controlled conditions. The results demonstrated high energy efficiency, stable voltage regulation, and a notable adaptability to load variations. Additionally, the system showed adequate response times, with no significant overshoots or instabilities. This technical approach contributes not only to improving the end-user experience, but also to promoting the interoperability of charging points and the sustainability of the country's electrical system. The proposal aligns with Colombia’s electric mobility goals and represents a tangible step toward a more efficient, adaptable, and reliable charging infrastructure.