Resumen:
The transition towards electromobility demands flexible charging solutions that overcome
fixed infrastructure limitations. This thesis addresses the design and implementation of a
bidirectional energy management system for a dual-voltage architecture (48 VDC / 12
VDC) in electric vehicles. The project focuses on developing a functional scale prototype
that demonstrates the operation of modern vehicular systems, where low-voltage levels for
accessories coexist with high-voltage levels for traction. Additionally, it validates the
integration of renewable energy sources (solar) into the traction bus and the system's
capability to operate as an off-grid micro-charging station. The methodology was based on
a "V" experimental design, utilizing a synchronous DC/DC converter digitally controlled
by a TMS320F28379D DSP. A custom hardware interface ("Shield") was implemented, and
the power stage (LM5170) was modified to enable software control. Results validated the
system's ability to recover the 12V bus from deep discharges in less than 1.0 seconds and
strictly limit solar charging current to 1 A to protect the battery bank. The system
demonstrated thermal stability and efficiency in power transfer, confirming its viability as a
scalable platform for electric mobility and distributed storage applications.
Keywords: Electric Vehicle, Bidirectional Converter, Solar Energy, Energy Management,
Energy Storage.
Descripción:
La transición hacia la electromovilidad demanda soluciones de carga flexibles que superen
las limitaciones de la infraestructura fija. El presente trabajo de titulación aborda el diseño e
implementación de un sistema de gestión energética bidireccional para una arquitectura de
voltaje dual (48 VDC / 12 VDC) en vehículos eléctricos. El proyecto se centra en el
desarrollo de un prototipo funcional a escala que demuestra la operatividad de los sistemas
vehiculares modernos, donde coexisten niveles de bajo voltaje para accesorios y alto voltaje
para tracción. Adicionalmente, se valida la integración de fuentes de energía renovable
(solar) en el bus de tracción y la capacidad del sistema para operar como una microelectrolinera
off-grid. La metodología se fundamentó en un diseño experimental en "V",
empleando un convertidor DC/DC síncrono controlado digitalmente mediante un DSP
TMS320F28379D. Se implementó una interfaz de hardware personalizada ("Shield") y se
modificó la etapa de potencia (LM5170) para habilitar el control por software. Los
resultados validaron la capacidad del sistema para recuperar el bus de 12V ante descargas
profundas en menos de 1.0 segundos y limitar la corriente de carga a 1 A para proteger el
banco de baterías. El sistema demostró estabilidad térmica y eficiencia en la transferencia
de energía, confirmando su viabilidad como plataforma escalable para aplicaciones de
movilidad eléctrica y almacenamiento distribuido.
