Desenvolupament d'un sistema power-hardware-in-the-loop per a l'emulació d'una bateria d'ió liti

TREBALL FI DE GRAU
G au en Enginye ia de l’Ene gia
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-
IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
Memò ia i Annexos
Au o : Ad ian Es eban Reyes Illescas
Di ec o : F ancisco José Casellas Beney o
Co-Di ec o : Àlbe Filbà Ma ínez
Con oca ò ia: Gene 2025
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
1
Pág. 2 Memo ia
2
Resum
A ui en dia degu al can i climà ic i la necessi a de l'augmen de l'ús de les ene gies eno ables, les
ba e ies i al es sis emes d’emmaga zema ge ambé enen una g an impo ància. Pe això e di e en s
p o es amb aques es ecnologies ajuda à a aconsegui uns millo s esul a s i aquí és on en a aques
eball i els sis emes PHIL (Powe -ha dwa e in he loop).
Els sis emes PHIL pe me en e emulacions de di e en s sis emes de mane a senzilla sense la necessi a
d'u ili za componen s eals que poden se pe illosos si les p o es no su en bé poden p o oca
incendis o que els disposi ius es acin malbé, a més de eni un cos mol eduï en compa ació a e
se i els componen s eals. L’objec iu d’aques eball es a à cen a en el modela ge e moelèc ic
ex e de la li e a u a i l’emulació d’una ba e ia d’ió li i que és especialmen suscep ible a incendis pe
sob eescal amen , pe la qual cosa els sis emes PHIL pe me en alida el uncionamen d’aques a
ba e ia sense p oblemes.
Pe al sis ema PHIL s’u ili za à el Typhoon HiL 404 on s’implemen a à el model e moelèc ic de la
ba e ia d’ió li i i es a à se i un Rega on G5 com a on de co en con inu (CC) bidi eccional, el
Rega on en ia à el co en de e e ència al Typhoon i aques o na à la consigna de ol a ge de la
ba e ia al Rega on pe a què a ií el co en que li en ia al Typhoon.
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
3
Resumen
Hoy en día debido al cambio climá ico y la necesidad del aumen o del uso de las ene gías eno ables,
las ba e ías y sis emas de almacenamien o ambién ienen g an impo ancia. Po eso ealiza
di e en es p uebas con es as ecnologías ayuda á a consegui unos mejo es esul ados y aquí es donde
en a es e abajo y los sis emas PHIL (Powe -ha dwa e in he loop).
Los sis emas PHIL pe mi en hace emulaciones de di e en es sis emas de mane a sencilla sin la
necesidad de u iliza componen es eales que pueden se pelig osos si las p uebas no salen bien
pudiendo p o oca incendios o que los disposi i os se es opeen, además de ene un cos e muy
educido en compa ación a usa los componen s eales. El obje i o de es e abajo es a á cen ado en
el modelado e moeléc ico ex aído de la li e a u a y la emulación de una ba e ía de ion li io que es
especialmen e suscep ible a incendios po sob ecalen amien o, po lo que los sis emas PHIL pe mi en
alida el uncionamien o de es a ba e ía sin p oblemas.
Pa a el sis ema PHIL se u iliza á el Typhoon HiL 404 donde se implemen a á el modelo e moeléc ico
de la ba e ía de ion li io y se u iliza á un Rega on G5 como uen e de co ien e con inu (CC)
bidi eccional, el Rega on en ia á la co ien e de e e encia al Typhoon y es e de ol e á la consigna de
ol aje de la ba e ía al Rega on pa a que a íe la co ien e que le en ía al Typhoon.

Pág. 4 Memo ia
4
Abs ac
Nowadays, due o clima e change and he need o inc ease he use o enewable ene gies, ba e ies
and s o age sys ems a e also o g ea impo ance. The e o e, pe o ming di e en es s wi h hese
echnologies will help o achie e be e esul s, and his is whe e his wo k and he PHIL sys ems
(Powe -ha dwa e in he loop) come in.
PHIL sys ems allow emula ions o di e en sys ems in a simple way, wi hou he need o use eal
componen s, which can be dange ous i he es s do no go well, po en ially causing i es o damage o
he de ices, addi ionally hey ha e a e y low cos in compo a ion o using he eal componen s. The
objec i e o his wo k will ocus on he moelec ic modeling ex ac ed om he li e a u e and he
emula ion o a li hium-ion ba e y ha is pa icula ly suscep ible o i es due o o e hea ing. Thus, he
PHIL sys ems allow alida ing he ope a ion o his ba e y wi hou issues.
Fo he PHIL sys em, he Typhoon HiL 404 will be used, whe e he he moelec ic model o he li hium-
ion ba e y will be implemen ed, and a Rega on G5 will be se e as a bidi ec ional di ec cu en (DC)
sou ce. The Rega on will send he e e ence cu en o he Typhoon, and his will e u n he ba e y
ol age se poin o he Rega on so ha i can a y he cu en i sends o he Typhoon.
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
5
Pág. 6 Memo ia
6
Ag aïmen s
Ag aeixo al meu supe iso en l’IREC, l’Àlbe Filbà pe ha e -me ajuda a e el eball i als meus
companys de l’IREC Se gi Ob ado i Clàudia Cab e es pe ha e -me dona un cop de mà en el modela ge
de la ba e ia i en l’ús co ec e del Typhoon espec i amen . També ag aeixo la implicació del meu u o
acadèmic de la EEBE, F ancisco Caselles pe ajuda -me en la edacció d’aques in o me i pel seguimen
del eball. Finalmen , ambé old ia ag ai a la me a amília pe ha e -me dona l'opo uni a de cu sa
un g au uni e si a i i ha e -me dona o el supo possible.
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
7
Pág. 14 Memo ia
14
Figu a 5.3. Va iació del Vba , Iba , SoC i Voc de la ba e ia en unció del DoD. P o a de cà ega i desp és
descà ega en el Simulink de MATLAB _________________________________________ 59
Figu a 5.4. Va iació de les esis ències i capaci àncies del model en unció del DoD. P o a de cà ega i
desp és descà ega en el MATLAB ____________________________________________ 60
Figu a 5.5. Va iació del Ba , Voc i SoC de la ba e ia en unció del DoD. P o a de descà ega i desp és
cà ega en el Vi ual HIL del Typhoon HIL ______________________________________ 60
Figu a 5.6. Va iació de les esis ències del model de la ba e ia en unció del DOD. P o a de descà ega
i desp és cà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL _______________________________ 61
Figu a 5.7. Va iació de les capaci àncies del model de la ba e ia en unció del DOD. P o a de descà ega
i desp és cà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL _______________________________ 61
Figu a 5.8. Va iació del Ba , Voc i SoC de la ba e ia en unció del DoD. P o a de cà ega i desp és
descà ega en el Vi ual HIL del Typhoon HIL ____________________________________ 62
Figu a 5.9. Va iació de les esis ències del model de la ba e ia en unció del DOD. P o a de descà ega
i desp és cà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL _______________________________ 62
Figu a 5.10. Va iació de les capaci àncies del model de la ba e ia en unció del DOD. P o a de
descà ega i desp és cà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL ______________________ 63
Figu a 5.11. Va iació del Ba , Voc i SoC de la ba e ia en unció del DoD i la empe a u a. P o a de
descà ega i desp és cà ega en el Vi ual HIL del Typhoon HIL ______________________ 63
Figu a 5.12. Tempe a u a i pè dues de po ència de la ba e ia en unció del DoD i la empe a u a. P o a
de descà ega i desp és cà ega en el Vi ual HIL del Typhoon HIL ___________________ 64
Figu a 5.13. Va iació de les esis ències del model de la ba e ia en unció del DOD i la empe a u a.
P o a de descà ega i desp és cà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL ______________ 64
Figu a 5.14. Va iació de les capaci àncies del model de la ba e ia en unció del DOD i la empe a u a.
P o a de descà ega i desp és cà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL ______________ 65

DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
15
Figu a 5.15. Va iació del Ba , Voc i SoC de la ba e ia en unció del DOD i la empe a u a. P o a de
cà ega i desp és descà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL ______________________ 66
Figu a 5.16. Tempe a u a i pè dues de po ència de la ba e ia en unció del DoD i la empe a u a. P o a
de cà ega i desp és descà ega en el Vi ual HIL del Typhoon HIL ____________________ 66
Figu a 5.17. Resis ències de la ba e ia en unció del DoD i la empe a u a. P o a de cà ega i desp és
des cà ega en el Vi ual HIL del Typhoon HIL ____________________________________ 67
Figu a 5.18. Resis ències de la ba e ia en unció del DoD i la empe a u a. P o a de cà ega i desp és
descà ega en el Vi ual HIL del Typhoon HIL ____________________________________ 67
Figu a 5.19. Vba mesu, Ba , iBa mesu, SoC i empe a u a en unció del DoD i la empe a u a. P o a
de descà ega i desp és cà ega amb el Typhoon HiL i els dos Rega ons G5 ____________ 68
Figu a 5.20. Vba mesu, Ba , Ba TH, iBa mesu i iBa en unció del DoD i la empe a u a. P o a de
descà ega i desp és cà ega amb el Typhoon HiL i els dos Rega ons G5 ______________ 69
Figu a 5.21. Vba mesu, Ba , Ba TH, iBa mesu i iBa en unció del DoD i la empe a u a. P o a de
descà ega i desp és cà ega amb el Typhoon HiL i els dos Rega ons G5 ______________ 70
Figu a 5.22. Vba mesu, Ba , iBa mesu, SoC i empe a u a en unció del DoD i la empe a u a. P o a
de cà ega i desp és cà ega amb el Typhoon HiL i els dos Rega ons G5 ______________ 71
Figu a 5.23. Vba mesu, Ba , Ba TH, iBa mesu i iBa en unció del DoD i la empe a u a. P o a de
cà ega i desp és descà ega amb el Typhoon HiL i els dos Rega ons G5 ______________ 72
Figu a 5.24. Vba mesu, Ba , Ba TH, iBa mesu i iBa en unció del DoD i la empe a u a. P o a de
cà ega i desp és descà ega amb el Typhoon HiL i els dos Rega ons G5 ______________ 72
Figu a 6.1. Ima ge del Typhoon HIL 404 ____________________________________________ 78
Figu a 6.2. Ima ge dels dos Rega ons G5 ___________________________________________ 79
Figu a 6.3. Ima ge del B eakou Boa d del Typhoon HIL ________________________________ 79
Figu a 6.4. Ima ge del Oscil·locopi u il iza __________________________________________ 80
Pág. 16 Memo ia
16
Figu a 6.5. Ima ge de la sonda de co en u ili zada ___________________________________ 80
Figu a 6.6. Ima ge de la sonda de ensió u ili zada ____________________________________ 80
Llis a de aules
Taula 3.1. Pa àme es del model elèc ic ___________________________________________ 23
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
17
Taula 3.2. Nous pa àme es de R i C pe a la no a capaci a de 30 Ah _____________________ 24
Taula 3.3. Nous pa àme es de R i C pe a la no a capaci a de 30 Ah (Con inuació) __________ 25
Taula 3.4. G à ics dels nous pa àme es del model elèc ic de la ba e ia ___________________ 25
Taula 3.5. G à ics dels nous pa àme es del model elèc ic de la ba e ia (Con inuació) ________ 26
Taula 3.6. G à ics dels pa àme es del model e moelèc ic oba a la li e a u a ____________ 28
Taula 3.7. Valo s ex e s de la igu a 3.10 pe al Voc del model oba _____________________ 29
Taula 3.8. Valo s ex e s de la igu a 3.11 pe al R0 del model oba ______________________ 29
Taula 3.9. Valo s ex e s de la igu a 3.12 pe al R1 del model oba ______________________ 30
Taula 3.10. Valo s ex e s de la igu a 3.13 pe al R2 del model oba _____________________ 30
Taula 3.11. Valo s ex e s de la igu a 3.14 pe la C1 del model oba _____________________ 30
Taula 3.12. Valo s ex e s de la igu a 3.15 pe la C2 del model oba _____________________ 31
Taula 3.13. Ma iu en an pe u pe al Voc __________________________________________ 31
Taula 3.14. Ma iu en an pe u pe a R0 ___________________________________________ 32
Taula 3.15. Ma iu en an pe u pe a R1 ___________________________________________ 32
Taula 3.16. Ma iu en an pe u pe a R2 ___________________________________________ 32
Taula 3.17. Ma iu en an pe u pe a C1 ___________________________________________ 33
Taula 3.18. Ma iu en an pe u pe a C2 ___________________________________________ 33
Taula 3.19. Ma iu de alo s epe i s d'exemple pe al cas del Voc ________________________ 33
Taula 3.20. Voc en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD) ______ 34
Pág. 18 Memo ia
18
Taula 3.21. R0 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD). ______ 35
Taula 3.22. R1 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD). ______ 36
Taula 3.23. R2 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD). ______ 37
Taula 3.24. R3 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD). ______ 38
Taula 3.25. C1 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD). ______ 39
Taula 3.26. C2 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD). ______ 40
Taula 3.27. C3 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD). ______ 41
Taula 4.1. Vol a ge dels pins a les en ades i so ides analògiques _______________________ 54
Taula 6.1. Ma iu de sos enibili a . (Fon : [16] ) ______________________________________ 75
Taula 6.2. Ho es eballades pe més al IREC du an l’es adia en l’emp esa ________________ 76
Taula 6.3. Dies eballa s a casa pe més du an l’es adia en l’emp esa ___________________ 76
Taula 6.4. Ho es d’ús i consum ene gè ic dels apa ells u ili za s du an el eball ____________ 77
Taula 6.5. Cos dels apa ells pe a eali za les p o es _________________________________ 78
Taula 6.6. Cos dels apa ells pe a eali za les p o es (Con inuació) ______________________ 79
Taula 6.7. Cos dels apa ells pe a eali za les p o es (Con inuació 2) ____________________ 80
Taula 6.8. Cos o al dels apa ells i amo i zació (€/h) _________________________________ 81
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
19
1. In oducció
Aques apa a se i à com a una in oducció a aques eball i es a à di idi en dos subapa a s. El
p ime se an els objec ius del eball an els p incipals com de secunda is i el segon subapa a se à
l’abas del eball.
1.1. Objec ius del eball
El p incipal objec iu d’aques eball és desen olupa un sis ema Powe -Ha dwa e-in- he-Loop (PHIL)
pe a l'emulació d'una ba e ia d’ió-li i, que pe me i du a e me es s expe imen als en labo a o i de
sis emes de po ència amb emmaga zema ge de o ma senzilla, amb cos eduï i pe me en lexibili a
en la con igu ació de la ba e ia a més d’un moni o a ge exhaus iu dels pa àme es de la ba e ia. Una
egada s’ob ingui un model p ou iable es busca à emula di e en s pe ils de co en de lla ga du ació
pe a eu e un uncionamen més eal del model, a més d’ap end e a u ili za an l’Schema ic Edi o
com el HIL SCADA del Typhoon HiL co ec amen . Com a objec iu secunda i es busca à u ili za un pe il
de conducció ípic d’un ehicle elèc ic on pe ec amen es pod ia e se i aques ipus de ba e ies.
El sis ema PHIL es a à in eg a pe una on de CC (co en con inu) bidi eccional en co en i un sis ema
de compu ació que pe me i execu a en emps eal (un sis ema Ha dwa e-in- he-Loop, HIL) el model
elec o è mic d'una ba e ia. El sis ema de con ol en ia à la consigna de ensió que la on CC ha de
p opo ciona en cada ins an de emps, en unció del co en ins an ani p opo ciona /abso bi pe
aques a i del model e moelèc ic de la ba e ia.
Inicialmen , es p og ama à el model elèc ic de la ba e ia en el Simulink de MATLAB i inalmen en el
sis ema HIL an el model elèc ic com el è mic, pe aques mo iu es busca à a la li e a u a com és el
modela ge d’una ba e ia d’ió li i. També es desen olupa à el subsis ema de comunicacions necessa i
pe a la in e ície en e el sis ema HIL i la on de co en con inu. Finalmen , es p og ama à la in e ície
home-màquina pe ajus a i moni o a els pa àme es del model de la ba e ia al SCADA del Typhoon.
1.2. Abas del eball
El uncionamen del sis ema PHIL es alida à mi jançan una segona on CC bidi eccional en co en
connec a als e minals de po ència del sis ema que unciona à com a cà ega. Aques a on aplica à
pe ils de co en ep esen a ius de sis emes de po ència ípics que es es egen al labo a o i de l'IREC.

Memò ia
20
El sis ema HIL i an la on de co en con inu com la segona on se an equips come cials, dels
ab ican s Typhoon HIL i Rega on, espec i amen . El model elèc ic de la ba e ia es a à compos pe
e apes RC connec ades en sè ie com es pod à eu e més enda an que és la mane a més comuna de
ep esen a aques s ipus de sis ema. Els pa àme es d'aques s'ob ind à de la li e a u a, es
conside a an an sols ba e ies d'ió-li i. Respec e al model è mic de la ba e ia, ambé s’ex au à de la
li e a u a pe aconsegui així inalmen un model e moelèc ic d’una ba e ia d’ió li i. Hi ha
documen ació de models mol complexos que s’ap open mol a la eali a , pe ò en aques eball és
cen a à en models més bàsics pe pode aga a una idea i no complica en excés el eball.
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
21
2. Es a de l’a
La si uació ac ual espec e al PHIL (Powe -Ha dwa e-in- he-Loop) és mol in e essan , i més si és pe
p o a sis emes u ili za s ípicamen pe a ene gies eno ables o que poden unciona jun amb
aques es ene gies com pe exemple les ba e ies elèc iques d’ió li i que es a ien se i en ehicles
elèc ics o en al es disposi ius.
Aques eball es a à sob e o cen a en el modela ge ma emà ic de la ba e ia an elèc icamen com
è micamen , a més de la implemen ació d’aques model al MATLAB i inalmen al Typhoon HiL pe a
pode du a e me p o es al labo a o i del IREC. Pe això s’ha busca in o mació a di e en s e is es
cien í iques amb documen ació ècnica com IEEE Xplo e [1], ScienceDi ec [2] i al a documen ació que
s’ani à mencionan du an la memò ia.
El Ha dwa e-in- he-Loop (HIL) és una mane a mol ú il de e simulacions en emps eal sense la
necessi a de Ha dwa e eal en que les p o es siguin mol més econòmiques i segu es, ja que pe
exemple si se sob eescal és una ba e ia d’ió-li i pod ia se pe illós, pe ò en u ili za el sis ema HIL
simplemen dona à un e o i es pod à mi a el que alla, a egla -ho i con inuan en p o es sense
espa lla es.
L’apa ell que s'usa à en aques eball com s’ha menciona en la in oducció és el Typhoon HIL, en
conc e el model 404. Hi ha di e en s p o eïdo s d’aques s disposi ius, els més popula s són dSPACE,
ETAS, iSys , OPAl-RT i Speedgoa en e al es [3]. To i que al labo a o i de l’IREC ambé enien l’OPAL
es a decidi e se i el Typhoon pe la se a acili a a l’ho a de p og ama el model al Schema ic
edi o del Typhoon que a més és semblan al MATLAB que ja ha ia e se i a di e en s assigna u es
du an el g au i, pe an , pod ia e unes p ime es p o es al MATLAB i desp és passa -ho al Typhoon
HIL amb les modi icacions adien s.
Respec e del modela ge e moelèc ic d’un ba e ia d’ió li i hi ha mol a documen ació de ca a a la
impo ància que ind à l’emmaga zema ge ene gè ic en l’ús de les ene gies eno ables, i pe això hi ha
mol s es os i p o es e es pe in es igado s a eu del plane a pe comp end e el uncionamen in e n
d’aques es ba e ies. Mol s d’aques s models enen un abas mol més g an que aques eball, pe ò sí
que n’hi ha de més simples que és el que s’ha busca de ca a a desen olupa el model u ili za a les
p o es amb el sis ema PHIL.
Memò ia
22
3. Desc ipció del model
En aques apa a s’explica à el model e moelèc ic de la ba e ia, p ime es comença à amb la pa
elèc ica i desp és amb la è mica. En la pa del model elèc ic s’explica à d’on s’ha ex e , com és el
ci cui elèc ic, els pa àme es del model an numè icamen com g à icamen i pe úl im la o mulació
pe ob eni el SoC (s a e o cha ge) i el ol a ge en la ba e ia. Pos e io men , es comen a à el model
è mic, que adap a à el model elèc ic pe què ambé ingui dependència de la empe a u a. Pe
aconsegui això s’u ili za à un model de la li e a u a amb la a iació dels pa àme es en unció de la
empe a u a, en aques cas ambé es mos a à el ci cui elèc ic, els pa àme es an numè icamen
com g à icamen , a més de la o mulació pe calcula les pè dues de po ència i la empe a u a.
3.1. Model elèc ic de la ba e ia
P ime amen , s’ha comença amb un model de la ba e ia a MATLAB p opo ciona pe l’Àlbe Filbà
basa en el documen [4] del qual és un dels au o s. Aques model se i à com a base pe al model
inal, aques model l’ha ien u ili za pe a un sis ema que enia una ba e ia, un con e ido i un mo o
i àsic.
D’aques sis ema només es a eni en comp e el model de la ba e ia i es a adap a pe a unciona
pe si sol sense eni en comp e el con e ido i el mo o . Els pa àme es del model dona són els que
es poden eu e en la aula 3.1 i els u ili za s els de les aules 3.2 i 3.3, la majo ia són ec o ials, ja que
es an se i en LUT (look-up ables) enin en comp e el DoD (dep h o discha ge) pe calcula els alo s
que hi ha en cada momen , el alo de més a l’esque a és pe DoD=0.
Aques model es à basa en el model ípic pe ep esen a una ba e ia que és un model amb di e en s
e apes RC, en aques cas é es com es po ap ecia en la igu a 3.1.
Figu a 3.1. Model ípic d'una ba e ia. (Fon : p òpia amb PSIM)
R1
C1
Voc
R2
C2
R3
C3
R0 +
-
Vba
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
23
Taula 3.1. Pa àme es del model elèc ic
Pa àme e
Valo s
DoDM (P o undi a de descà ega) [-]
[0; 0,14; 0,27; 0,41; 0,55; 0,69; 0,82; 0,96; 1; 1,04]
R0M (Resis ència 0) [Ω]
[0,017; 0,017; 0,0125; 0,0135; 0,014; 0,01325; 0,017; 0,01975;
0,044; 0,19]
R1M (Resis ència 1) [Ω]
[0,037; 0,037; 0,03475; 0,03425; 0,03475; 0,0345; 0,03725; 0,054;
0,19025; 0,9545]
R2M (Resis ència 2) [Ω]
[0,04075; 0,04075; 0,03075 ;0,0365; 0,03225; 0,0278; 0,039;
0,0455; 0,08525; 0,337]
R3M (Resis ència 3) [Ω]
[0,014; 0,014; 0,03025; 0,03375; 0,011; 0,02475; 0,02975; 0,01825;
0,028; 0,0965]
C1M (Condensado 1) [F]
[52,4; 52,4; 36,4; 43,6; 42,4; 38; 45,6; 28,4; 6; 4]
C2M (Condensado 2) [F]
[1309,2; 1309,2; 886,4; 1068,8; 1196; 1058; 1586,4; 622,4; 318; 40]
C3M (Condensado 3) [F]
[95192,8; 95192,8; 13038,4; 47009,6; 42652,8; 7639,2; 13572;
16546,4; 10540,8; 4000]
DoDMVoc (P o undi a de descà ega
Voc) [-]
[0; 0,14; 0,27; 0,41; 0,55; 0,69; 0,82; 0,96; 1]
VocM (Vol a ge de ci cui obe ) [V]
[435,2; 422,4; 412,8; 404,8; 388; 379,2; 374,4; 361,6; 359,2]
Bnom (Vol a ge nominal) [V]
397,3
Bmin (Vol a ge mínim) [V]
304
Qnom (Capaci a nominal) [Ah]
166,8
Un ema a des aca és que en el cas del DoDM a di e ència del DoDMVoc, el DoD a iba ins a 1,04 que
se ia un 104% de descà ega i no a 1 (100%), enin en comp e que el DoD és igual a la in eg al del
co en en e la capaci a de la ba e ia i que quan és 0 la ba e ia es à plenamen cà egada i quan és 1
es à descà egada, el c i e i pe di que es à descà egada no és an cla i se sol conside a que s’ha
descà ega quan a iba a un ol a ge en un ce in e al. Pe an , si a les p o es que an e es a
conside a un alo de ensió in e io al que a conside a el ab ican quan a calcula la capaci a
Memò ia
30
Taula 3.9. Valo s ex e s de la igu a 3.12 pe al R1 del model oba
T (K)/SoC (-)
-0,04
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
0,2137
0,1838
0,1517
0,512
0,0335
0,0298
0,0277
0,0287
0,0314
0,0293
283
0,0929
0,0785
0,0678
0,0287
0,021
0,0228
0,0207
0,025
0,0244
0,0228
293
0,0453
0,0394
0,0346
0,1909
0,0228
0,0191
0,017
0,0207
0,0186
0,0143
303
0,0346
0,0298
0,026
0,0148
0,0196
0,0159
0,0148
0,017
0,0143
0,0095
313
0,0277
0,0239
0,0212
0,0121
0,0159
0,0132
0,0137
0,0143
0,0127
0,0084
Taula 3.10. Valo s ex e s de la igu a 3.13 pe al R2 del model oba
T (K)/SoC (-)
-0,04
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
0,1031
0,0922
0,0754
0,0245
0,017
0,0155
0,0142
0,0145
0,0159
0,0155
283
0,05
0,043
0,0365
0,0144
0,014
0,0115
0,0109
0,0123
0,0123
0,0105
293
0,0235
0,0208
0,0184
0,01
0,0117
0,009
0,0088
0,01
0,0092
0,0075
303
0,0174
0,0155
0,0136
0,0077
0,0098
0,0079
0,0079
0,0086
0,0073
0,0058
313
0,0132
0,0121
0,0107
0,0065
0,0079
0,0069
0,0069
0,0077
0,0063
0,005
Taula 3.11. Valo s ex e s de la igu a 3.14 pe la C1 del model oba
T (K)/SoC (-)
-0,04
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
0
0
0
253,13
293,23
333,33
355,89
348,37
315,79
330,83
283
0
0
52,63
408,52
368,42
438,6
473,68
416,04
413,53
448,62
293
0
122,81
208,02
551,38
443,61
548,87
583,96
493,73
536,34
604,01
303
70,18
213,03
345,86
696,74
513,78
649,12
659,15
581,45
664,16
786,97
313
70,18
218,05
360,9
847,12
626,57
744,36
706,77
674,19
796,99
962,41

DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
31
Taula 3.12. Valo s ex e s de la igu a 3.15 pe la C2 del model oba
T (K)/SoC (-)
-0,04
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
0
0
0
4886,3
5805,1
6556,8
7058
6891
6306,3
6598,6
283
0
0
1085,9
7768
7350,4
8561,5
9396,8
8269,1
8269,1
9020,9
293
0
2213,5
4051
10859
8728,5
10733
11569
9856
10608
11986
303
1754,1
3925,8
6181
13698
10232
12863
13114
11569
13114
15494
313
1754,1
4494
7392,1
16622
12487
14868
13949
13448
15787
19128
Pe pode adap a aques es dades al nou model que olíem c ea es a di idi cada no a ma iu en e
un núme o de e e ència que e a el alo a un SoC=45% i una empe a u a de 293 K (20 °C) pe a
ob eni el alo de an pe u, pe pode es ima com a ia cada pa àme e. Els alo s ema ca s en
g oc en les aules de la 3.7 a la 3.12 són els alo s usa s pe aconsegui la no a ma iu en an pe u de
cada pa àme e.
Les ma ius en an pe u ob ingudes són les que es poden eu e en les aules de la 3.13 a la 3.18, en
aques es aules es po eu e que en la posició ema cada que és la que s’ha ia e se i com a
e e ència en els alo s ex e s del model oba a la li e a u a el alo en an pe u és 1 que és el
busca . En la es a de alo s es po eu e com e olucionen els pa àme es en unció de la empe a u a
i el DoD espec e del pun de e e ència que ambé es oba en el model elèc ic.
Taula 3.13. Ma iu en an pe u pe al Voc
T (K)/SoC (-)
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
0,8828
0,8965
0,9373
0,9728
1
1,033
1,068
1,101
1,134
283
0,8719
0,8883
0,9373
0,9755
1
1,033
1,074
1,104
1,131
293
0,8719
0,8883
0,9373
0,9782
1
1,035
1,074
1,104
1,131
303
0,8719
0,8883
0,9373
0,9782
1
1,038
1,074
1,104
1,131
313
0,8747
0,891
0,9373
0,9755
1,003
1,038
1,076
1,104
1,134
Memò ia
32
Taula 3.14. Ma iu en an pe u pe a R0
T (K)/SoC (-)
-0,04
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
1,203
1,197
1,202
1,219
1,17
1,159
1,17
1,176
1,206
1,258
283
1,307
1,263
1,232
1,133
1,083
1,073
1,073
1,088
1,13
1,145
293
1,184
1,155
1,128
1,044
1,009
1
0,9879
0,9873
0,9952
1,01
303
1,15
1,118
1,098
1,03
0,9991
0,9928
0,9745
0,9745
0,9745
0,9748
313
1,077
1,06
1,049
1,014
0,9721
0,9551
0,9382
0,922
0,9058
0,8895
Taula 3.15. Ma iu en an pe u pe a R1
T (K)/SoC (-)
-0,04
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
11,19
9,628
7,947
2,681
1,756
1,561
1,448
1,504
1,644
1,532
283
4,886
4,109
3,549
1,504
1,42
1,196
1,084
1,308
1,28
1,196
293
2,372
2,064
1,812
1
1,196
1
0,8879
1,084
0,9722
0,748
303
1,812
1,561
1,364
0,7758
1,028
0,8318
0,7758
0,8879
0,748
0,4961
313
1,448
1,252
1,112
0,6359
0,8318
0,692
0,7197
0,748
0,6637
0,44
Taula 3.16. Ma iu en an pe u pe a R2
T (K)/SoC (-)
-0,04
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
11,44
10,23
8,371
2,716
1,889
1,72
1,572
1,614
1,762
1,72
283
5,554
4,77
4,05
1,593
1,55
1,275
1,212
1,36
1,36
1,169
293
2,609
2,313
2,038
1,105
1,296
1
0,9789
1,105
1,021
0,8302
303
1,931
1,72
1,508
0,8513
1,084
0,8724
0,8724
0,9578
0,8091
0,6393
313
1,466
1,339
1,191
0,7248
0,8724
0,7669
0,7669
0,8513
0,7037
0,5549
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
33
Taula 3.17. Ma iu en an pe u pe a C1
T (K)/SoC (-)
-0,04
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
0
0
0
0,4612
0,5342
0,6073
0,6484
0,6347
0,5753
0,6027
283
0
0
0,0959
0,7443
0,6712
0,7991
0,863
0,758
0,7534
0,8174
293
0
0,2238
0,379
1,005
0,8082
1
1,064
0,8995
0,9772
1,1
303
0,1279
0,3881
0,6301
1,269
0,9361
1,183
1,201
1,059
1,21
1,434
313
0,1279
0,3973
0,6575
1,543
1,142
1,356
1,288
1,288
1,452
1,753
Taula 3.18. Ma iu en an pe u pe a C2
T (K)/SoC (-)
-0,04
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
0
0
0
0,4553
0,5409
0,6109
0,6576
0,642
0,5875
0,6148
283
0
0
0,1012
0,7237
0,6848
0,7977
0,8755
0,7704
0,7704
0,8405
293
0
0,2062
0,3774
1,012
0,8132
1
1,078
0,9183
0,9883
1,117
303
0,1634
0,3658
0,5759
1,276
0,9533
1,198
1,222
1,078
1,222
1,444
313
0,1634
0,428
0,6887
1,549
1,163
1,385
1,3
1,253
1,471
1,782
Desp és, pe a cada pa àme e es a e una al a ma iu posan els alo s epe i s del model elèc ic
en iles un núme o de egades igual a les iles de la ma iu del nou model que se ien 5, ja que hi ha 5
empe a u es.
Taula 3.19. Ma iu de alo s epe i s d'exemple pe al cas del Voc
T (K)/SoC (-)
0
0,04
0,18
0,31
0,45
0,59
0,73
0,86
1
273
359,2
361,6
374,4
379,2
388
404,8
412,18
422,4
435,2
283
359,2
361,6
374,4
379,2
388
404,8
412,18
422,4
435,2
293
359,2
361,6
374,4
379,2
388
404,8
412,18
422,4
435,2
303
359,2
361,6
374,4
379,2
388
404,8
412,18
422,4
435,2
313
359,2
361,6
374,4
379,2
388
404,8
412,18
422,4
435,2
Memò ia
34
En la aula 3.19 es mos a un exemple d’aques a ma iu de alo s epe i s pe al cas del ol a ge de
ci cui obe Voc. Una egada es enen les dues ma ius es mul ipliquen pe a ob eni el model elèc ic
inicial adap a pe què ambé ingui in luència de la empe a u a aconseguin un model e moelèc ic.
Fen -ho d’aques a mane a ambé es modi ica el alo del ol a ge de ci cui obe can ian el ol a ge
nominal de la ba e ia a 416,6 V pe ò pe aconsegui aques nou model en unció de la empe a u a
enin comp e el de la li e a u a i els alo s en an pe u ob ingu s.
Pe al nou VocM s’ob enen els següen s esul a s:
Taula 3.20. Voc en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD)
T (K) / DoD (-)
0
0,14
0,27
0,41
0,55
0,69
0,82
0,96
1
273
493,31
464,99
440,92
418,04
388
368,87
350,94
324,16
317,11
283
492,12
466,14
443,17
418,26
388
369,9
350,94
321,2
313,2
293
492,12
466,14
443,17
419,14
388
370,93
350,94
321,2
313,2
303
492,12
466,14
443,17
420,24
388
370,93
350,94
321,2
313,2
313
493,31
466,14
444,29
420,24
389,06
369,9
350,94
322,19
314,18
Figu a 3.16. Voc en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
35
En la aula 3.20 i en la igu a 3.16 es poden ap ecia els nous alo s del ol a ge de ci cui obe Voc en
unció de la empe a u a i el DoD.
Pe al nou R0M s’ob enen els següen s esul a s:
Taula 3.21. R0 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
T(K)/DoD(-)
0
0,14
0,27
0,41
0,55
0,69
0,82
0,96
1
1,04
273
0,0038
0,0037
0,0026
0,0028
0,0029
0,0028
0,0037
0,0043
0,0095
0,0411
283
0,0035
0,0035
0,0024
0,0026
0,0027
0,0026
0,0035
0,0044
0,01
0,0446
293
0,0031
0,003
0,0022
0,0024
0,0025
0,0024
0,0032
0,004
0,0091
0,0405
303
0,003
0,003
0,0022
0,0024
0,0025
0,0024
0,0031
0,0039
0,0088
0,0393
313
0,0027
0,0027
0,0021
0,0023
0,0024
0,0023
0,0031
0,0037
0,0084
0,0368
Figu a 3.17. R0M en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
En la aula 3.21 i en la igu a 3.17 es poden ap ecia els nous alo s de la esis ència in e na R0 en unció
de la empe a u a i el DoD. Igual que pe al cas del model elèc ic no s’han ingu en comp e en el g à ic
els alo s g ans de DoD pe què e en mol més g ans que els al es.

Memò ia
36
Pe al nou R1M s’ob enen els següen s esul a s:
Taula 3.22. R1 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
T(K)/DoD(-)
0
0,14
0,27
0,41
0,55
0,69
0,82
0,96
1
1,04
273
0,0103
0,011
0,0094
0,009
0,0097
0,011
0,018
0,0772
0,3295
1,9227
283
0,0079
0,0085
0,0083
0,0067
0,0076
0,0088
0,0101
0,0345
0,1406
0,8353
293
0,005
0,0065
0,0068
0,0054
0,0063
0,0074
0,0067
0,0176
0,0707
0,4065
303
0,0032
0,005
0,0056
0,0049
0,0052
0,0065
0,0052
0,0131
0,0534
0,3112
313
0,0029
0,0045
0,0047
0,0043
0,0043
0,0052
0,0043
0,0108
0,0428
0,2487
Figu a 3.18. R1M en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
En la aula 3.22 i en la igu a 3.18 es poden ap ecia els nous alo s de la esis ència R1 en unció de la
empe a u a i el DoD. Igual que pe al cas del model elèc ic no s’han ingu en comp e en el g à ic els
alo s g ans de DoD, ja que e en mol més g ans que els al es.
Pe al nou R2M s’ob enen els següen s esul a s:
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
37
Taula 3.23. R2 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
T(K)/DoD(-)
0
0,14
0,27
0,41
0,55
0,69
0,82
0,96
1
1,04
273
0,0126
0,0129
0,0089
0,0103
0,01
0,0094
0,0190
0,0685
0,1569
0,6935
283
0,0086
0,01
0,0075
0,0079
0,0074
0,0077
0,0112
0,0331
0,0731
0,3367
293
0,0061
0,0075
0,0061
0,0064
0,0058
0,0065
0,0078
0,0167
0,0355
0,1581
303
0,0047
0,0059
0,0053
0,0057
0,0051
0,0054
0,0060
0,0123
0,0264
0,1171
313
0,0041
0,0052
0,0047
0,0050
0,0044
0,0044
0,0051
0,0097
0,0205
0,0888
Figu a 3.19. R2M en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
En la aula 3.23 i en la igu a 3.19 es poden ap ecia els nous alo s de la esis ència R2 en unció de la
empe a u a i el DoD. Igual que pe al cas del model elèc ic no s’han ingu en comp e en el g à ic els
alo s g ans de DoD pe què e en mol més g ans que els al es.
Pe al nou R3M s’ob enen els següen s esul a s:
Memò ia
38
Taula 3.24. R3 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
T(K)/DoD(-)
0
0,14
0,27
0,41
0,55
0,69
0,82
0,96
1
1,04
273
0,0043
0,0044
0,0088
0,0095
0,0034
0,0084
0,0145
0,0275
0,0515
0,1986
283
0,0029
0,0034
0,0074
0,0074
0,0025
0,0069
0,0085
0,007
0,024
0,0964
293
0,0021
0,0026
0,006
0,0059
0,0020
0,0058
0,0059
0,0067
0,0117
0,0453
303
0,0016
0,002
0,0052
0,0053
0,0017
0,0048
0,0046
0,0049
0,0087
0,0335
313
0,0014
0,0018
0,0046
0,0047
0,0015
0,0039
0,0039
0,0039
0,0067
0,0254
Figu a 3.20. R3M en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
En la aula 3.24 i en la igu a 3.20 es poden ap ecia els nous alo s de la esis ència R3 en unció de la
empe a u a i el DoD. Igual que pe al cas del model elèc ic no s’han ingu en comp e en el g à ic els
alo s g ans de DoD, ja que e en mol més g ans que els al es.
Pe al nou C1M s’ob enen els següen s esul a s:
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
39
Taula 3.25. C1 en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
T(K)/DoD (-)
0
0,14
0,27
0,41
0,55
0,69
0,82
0,96
1
1,04
273
175,58
167,63
128,44
157,18
143,17
112,87
116,93
0
0
0
283
238,13
219,51
153,4
209,22
188,37
141,84
188,71
15,14
0
0
293
320,59
284,67
182,03
257,93
235,74
170,75
254,7
59,826
7,4671
0
303
417,72
352,56
214,39
291,12
278,78
197,77
321,87
99,524
12,949
2,8439
313
510,85
423,06
248,59
312,14
319,7
241,19
391,31
103,81
13,255
2,8439
Figu a 3.21. C1M en unció de la empe a u a (T) i de la p o undi a de descà ega (DoD).
En la aula 3.25 i en la igu a 3.21 es poden ap ecia els nous alo s del condensado C1 en unció de la
empe a u a i el DoD.
Pe al nou C2M s’ob enen els següen s esul a s:
Memò ia
46
En la igu a 4.4 es po eu e el que hi ha dins del bloc BMS de la igu a 4.2, aques bloc a que si el
ol a ge de la ba e ia és in e io al ol a ge mínim el p o ec ion s a e és s’ac i a i es posa 1, si no aques
p o ec ion s a e es à a 0.
Figu a 4.5. Model elèc ic de la ba e ia al Simulink de MATLAB (Càlcul de ol a ges).
En la igu a 4.5 es po eu e el que hi ha dins del bloc Model 3RC de la igu a 4.2, en aques bloc es
calculen els di e en s alo s dels ol a ges de cada e apa RC i el ol a ge de la ba e ia. Pe això es po
eu e a la d e a on es an els càlculs u ili zan les equacions 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 i 3.10.
Figu a 4.6. Model elèc ic de la ba e ia al Simulink de MATLAB (Voc look-up able).
En la igu a 4.6 es po eu e el que hi ha dins del bloc LUT Voc de la igu a 4.5, aquí és on es calcula el
Voc de la ba e ia en cada ins an mi jançan un LUT, en aques a en a el DoD (x) calcula en l’equació
3.5 que es eu en la igu a 4.3 i amb els pa àme es DoDMVoc (x_da a) i VocM (y_da a).

DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
47
Figu a 4.7. Model elèc ic de la ba e ia al Simulink de MATLAB (pa àme es look-up ables).
En la igu a 4.7 es a el ma eix que en la igu a 4.6 pe ò pe a les R i les C del model en an la DoD a x,
el pa àme e DoDM a x_da a i els pa àme es R0M, R1M, R2M, R3M, C1M, C2M, C3M als espec ius
y-da a de cada LUT. Això és el que es à dins del bloc LUT RC de la igu a 4.5.
4.2. Model elèc ic al Typhoon HiL
Una egada es a p o a aques p ime model amb el MATLAB, es a decidi p o a amb el Typhoon
pe comp o a el uncionamen en aques sis ema, ja que hi ha blocs di e en s o blocs que no hi ha,
pe ò n’hi ha d'al es simila s.
Figu a 4.8. Model elèc ic de la ba e ia al Typhoon HiL.
En la igu a 4.8 es po eu e el ma eix que en la igu a 4.1, pe ò en Typhoon, la di e ència és que la
mesu a es a amb onze sondes que desp és es pod an eu e i ex eu e les dades en el HiL SCADA
men e que en MATLAB es a amb dos scope que es po eu e en el ma eix edi o .
Memò ia
48
Figu a 4.9. Model elèc ic de la ba e ia al Typhoon HiL (en ada de pa àme es).
En la igu a 4.9 es po eu e el ma eix que en la igu a 4.2, pe ò en Typhoon, es po ap ecia una g an
di e ència en les en ades de pa àme es sob e o al bloc del Model 3RC i el BMS, ja que les en ades i
so ides del bloc SoC & DoD són iguals.
Figu a 4.10. Model elèc ic de la ba e ia al Simulink de MATLAB (SoC & DoD).
En la igu a 4.10 es po eu e el ma eix que en la igu a 4.3, pe ò en Typhoon, es po ap ecia que la
pa esque a és igual, l’únic que can ia és que en Typhoon no es à el bloc de unció que s’u ili za en
MATLAB a la d e a, pe an , simplemen es a la es a amb un bloc de suma con igu an -ho com a
es ado .
Figu a 4.11. Model elèc ic de la ba e ia al Typhoon HiL (BMS).
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
49
En la igu a 4.11 es po eu e el ma eix que en la igu a 4.4, pe ò en Typhoon, en aques cas es é una
en ada menys degu al bloc de D Flip Flop, ja que en el Typhoon el Rising edge ho a dins del ma eix
bloc, pe la qual cosa no a al a aques a en ada.
Figu a 4.12. Model elèc ic de la ba e ia al Typhoon HiL (Càlcul de ol a ges).
En la igu a 4.12 es po eu e el ma eix que en la igu a 4.5, pe ò en Typhoon, es po ap ecia que no
é els pa àme es d’en ada a l’esque a i que la pa d e a dels càlculs es à una mica més deso denada,
això és pe què al Typhoon no hi ha ni el bloc Mux ni el bloc de unció pel que s'ha de e o amb
p oduc es i sumes.
Figu a 4.13. Model elèc ic de la ba e ia al Typhoon HiL (Voc LUT).
Memò ia
50
Figu a 4.14. Model elèc ic de la ba e ia al Typhoon HiL (pa àme es look-up ables)
En la igu a 4.13 es po eu e el ma eix que en la igu a 4.6 i en la igu a 4.14 el ma eix que en la igu a
4.7, pe ò en Typhoon, la g an di e ència és que els pa àme es del model es posen di ec amen dins
dels blocs de LUT com es po ap ecia en la igu a 4.16, ja que el Typhoon no é els blocs de LUT
Dynamics que é el MATLAB, això a que el model sembli més simple i que, pe an , a les igu es 4.9 i
4.12 no hi ha les en ades dels pa àme es RC. En aques cas ambé es po ap ecia que desp és de
cada bloc LUT hi ha un bloc gain, aques guany se eix pe e l’adap ació de la capaci a mencionada
en l’apa a 3.1. Això és di e en del MATLAB, ja que en el MATLAB es enia un sc ip on es a en les
dades dels pa àme es i es a di idi i mul iplica en e k les esis ències i les capaci a s espec i amen ,
men e que al Typhoon o i que ambé es podia e d’una mane a simila es a decidi u ili za els blocs
de guany pe e -ho di ec amen al model.
Figu a 4.15. Bloc de 1D look-up able al Typhoon HiL (exemple de R0).
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
51
Un al e ema és la in e ície home-màquina p og amada en el HIL SCADA del Typhoon, la in e ície
dissenyada és la que es po eu e en la igu a 4.16. Aques a es à o mada pe ui ace g aph on es
mos en els esul a s en emps eal pe al ol a ge, co en , SoC, ol a ge de ci cui obe , les qua e
esis ències i els es condensado s. També pe a cada pa àme e es mos a un display amb el alo
numè ic en cada ins an , pe pode ob eni els g à ics de o s els pa àme es pe o a la du ació de les
p o es s’ha posa un bloc signal da a logge pe ob eni les dades en o ma cs . Finalmen , s’ha posa
un bloc de ex box que és on po modi ica el alo del co en de la ba e ia, aques bloc no es a se i
en el cas de les p o es inal on el co en es con ola amb el Rega on.
Figu a 4.16. In e ície home-màquina dissenyada en el HIL SCADA del Typhoon pe al model elèc ic
4.3. Model e moelèc ic al Typhoon HiL
Com ja s’ha ia comp o a el uncionamen d’aques p ime model an en el MATLAB com en el
Typhoon, com es a menciona en l’apa a 3.2 es a busca amplia el model è micamen i pe aques
mo iu es a u ili za MATLAB pe e els càlculs ma icials pe ex eu e els pa àme es del nou model
en unció del DoD i la empe a u a.
Figu a 4.17. Càlcul ma icial dels nous pa àme es

Memò ia
52
Figu a 4.18. Càlcul ma icial dels nous pa àme es (Con inuació)
En les igu es 4.17 i 4.18 es poden eu e els càlculs ma icials pe calcula els pa àme es del nou model
adap a en el cas de la R1M, pe a la es a de pa àme es s’u ili za el ma eix p océs. En la pa de dal
de la igu a 4.17 es po eu e el model elèc ic depenen només del DoD epe i 5 egades en iles,
pe què es pugui e els càlculs amb la ma iu de so a que és la ma iu del model obada a la li e a u a,
ambé es po eu e el bloc de di isió ma icial pe a di idi la ma iu de so a en e un alo de e e ència
d’aques a ma eixa ma iu. El alo de e e ència es à en el ma eix pun pe a o s els pa àme es a
DoD=45% i T=20 °C. En la igu a 4.18 es po eu e a so a la ma iu en an pe u com a esul a de la
di isió en e el alo de e e ència, en la pa de dal es à la ma iu esul ada mul iplican la ma iu an
pe u pe la ma iu del model elèc ic mi jançan un bloc de mul iplicació ma icial.
Una egada es an eni els pa àme es del nou model es an can ia les LUT del model de Typhoon
d’una dimensió pe les de dues, així enin en comp e la empe a u a, i ambé es a amplia la pa
è mica mi jançan les equacions 3.11 i 3.13 com es po eu e a la igu a 4.19.
Figu a 4.19. Ampliació del model è mic en el Typhoon
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
53
En aques cas s’ha modi ica la in e ície home-màquina del HIL SCADA pe què ambé es puguin eu e
an les pè dues de po ència com la empe a u a, això es po eu e en la igu a 4.20. La modi icació no
es basa només a a egi dos ace g aph sinó ambé en el signal da a logge a egin els senyals de la
𝑃𝑙𝑜𝑠𝑠 i la T.
Figu a 4.20. In e ície home-màquina dissenyada en el HIL SCADA del Typhoon pe al model e moelèc ic
Fins aques momen s’ha ia u ili za el Vi ual HIL, pe la qual cosa les emulacions es eien a l'o dinado
i enca a no s’ha ia e se i el Typhoon HiL 404 ísicamen . Pe aques mo iu, pe pode usa el
Typhoon HiL s'ha ien de e unes modi icacions que es poden eu e en la igu a 4.21.
Figu a 4.21. Model e moelèc ic modi ica pe a unciona amb les so ides i en ades analògiques
En la igu a 4.21 es poden eu e les modi icacions necessà ies pe a pode comunica amb el Typhoon
HiL 404, com es olia connec a mi jançan les en ades i so ides analògiques, es a posa un bloc
Memò ia
54
analog inpu com a en ada de co en i un bloc ou pu se ings pe con ola les so ides analògiques.
També es a posa un il e passa-baixos amb una eqüència de all de 100 Hz pe edui el so oll
p oduï en les en ades i so ides analògiques. Un al e ema a eni en comp e és el ol a ge dels pins
de les en ades i so ides analògiques an al Rega on com al Typhoon HIL, aques a in o mació es a
oba als da ashee s dels apa ells. Pe acili a l’en enimen d’això s’ha eali za la aula 4.1.
Taula 4.1. Vol a ge dels pins a les en ades i so ides analògiques
Vol a ge pins (V)
Vol a ge / Co en Rega on
Vol a ge (V)
0 a 10
0 a 500
Co en (A)
-10 a 10
-216 a 216
Segons la aula 4.1 quan en una en ada o so ida analògica de ol a ge del Rega on hi ha 10 V hi hau à
500 V al Rega on i quan hi hagi 10 V pe una en ada o so ida analògica del co en hi hau à 216 A o
-216 A en el cas que hi haguí -10V. Pe aplica això en el model, dins dels blocs analog inpu i ou pu
se ings hi ha un ac o d’escala . Com el co en és una en ada al Typhoon el ac o escolli és de 21,6
que se ien els 216 A del Rega on di idi en e els 10 V del pin, i pe això si hi ha 216 A al Rega on i pe
an 10 V al pin en mul iplica -ho pe 21,6 s’ob ind ien al Typhoon els 216 A del Rega on. En el cas del
ol a ge com és una so ida el ac o escolli és de 0,02 que se ia els 10 V del pin di idi en e els 500 V
del Rega on, pe la qual cosa si su en 10 V al pin del Typhoon hi hau à 500 V al Rega on. En el cas
del bloc ou pu se ings el ac o de l’escala a a la in e sa pel que se n'ha e se i 50, en el bloc
analog inpu si que s’ha e se i el 21,6.
4.4. Model e moelèc ic al Typhoon HiL (Mun a ge)
Una egada es a eni el model comple , es a e l'esquema pe a pode e el mun a ge amb el
Rega on G5 que emula ia la ba e ia del model en el Typhoon. Pe a e l’esquema de la igu a 4.22 es
a ha e de mi a el manual del ha dwa e del Typhoon pe eu e en quins pins es oben les en ades
i so ides. El Typhoon es à sepa a en es iles (A, B i C) de 32 pins cada una, en la ila C es an o s els
AGND (Analog G ound), en les iles A i B del pin 1 al 16 es an les AO (Analog Ou pu ) i dels pins 25 a 32
les AI (Analog Inpu ). Dels pins 17 a 24 d’aques es dues iles es an els ol a ges de 12 V, -12 V, 5 V i -5
V que no s’u ili za an. Tenin aques a in o mació s’ha decidi simplemen e se i el p ime pin de
cada ipus, el pin 25 de la ila A pe a l’en ada analògica, el pin 1 de la ila A pe a la so ida analògica i
pe als AGND es a an se i els pins 1 i 2 de la ila C. Es a an se i dos enin en comp e el ipus de
cable que a em se i pe a la connexió sen ena de 2 cables i enin qua e d’aques s ena s enin
ui cables en o al dels quals a em se i només qua e.
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
55
Figu a 4.22. Esquema del Typhoon HiL 404 amb el Rega on G5
Amb aques s qua e pins ja ind íem o el necessa i pe pa del Typhoon pe què uncioni el model.
Pe al Rega on es necessi a à un connec o del ipus D-sub de 25 pins, es a à se i el pin 2 pe a
l’en ada analògica que és la que ep el ol a ge de e e ència segons el manual del Rega on i el pin 4
pe a la so ida analògica, ja que és el que dona el co en de e e ència pe al Typhoon HiL.
Figu a 4.23. Connec o D-sub de 25 pins del Rega on G5
En la igu a 4.23 es po eu e el ipus de connexió que disposa el Rega on G5 pe les en ades i so ides
analògiques sen un D-sub de 25 pins i emella, necessi an un de mascle que p o ingui del Typhoon
HiL 404. El cable pe e la connexió es a mun a al ma eix labo a o i d’IREC, aga an un cable
d’E he ne que es a menciona abans pelan el cable g an i desp és allan els qua e cables que no
usa íem. Només es an e se i qua e cables dels ui in e io s.
Figu a 4.24. Connec o D-sub de 25 pins u ili za pe la connexió del Rega on G5 amb el Typhoon HiL 404
En la igu a 4.24 es po eu e el cable mun a pe a la connexió en e els dos disposi ius, en aques es
po eu e el cable a onja usa pe al co en de e e ència p o inen del Rega on al Typhoon i el blau
pe al ol a ge de e e ència p o inen del Typhoon al Rega on.
Com es po eu e en l’esquema de la igu a 4.22 es a e se i el pin 2 (cable blau) pe a l’en ada del
ol a ge i el pin 4 (cable a onja) pe a la so ida de co en del Rega on G5. El cable blau amb blanc i
Memò ia
62
En les igu es 5.6 i 5.7 es poden eu e els ma eixos esul a s de les esis ències i capaci àncies que els
ob ingu s en MATLAB en la igu a 5.2 espec i amen .
5.2.2. P o a amb el Vi ual HiL (Cà ega i descà ega de la ba e ia amb SoC inicial del 50%)
En aques cas el pe il de co en és el ma eix que el de la igu a 5.3 baixan el co en al p incipi i
desp és pujan .
Figu a 5.8. Va iació del Ba , Voc i SoC de la ba e ia en unció del DoD. P o a de cà ega i desp és descà ega en
el Vi ual HIL del Typhoon HIL
En la igu a 5.8 es po eu e un g à ic en el qual en l’eix p incipal es an ep esen a s an el ol a ge de
la ba e ia com el de ci cui obe , i en l’eix secunda i es à ep esen a el SoC de la ba e ia igual que en
la igu a 5.5. De la ma eixa mane a que amb el MATLAB la ba e ia és cà ega amb co en nega iu i és
descà ega amb co en posi iu. En la igu a 5.8 ambé es po eu e el menciona sob e la igu a 5.5,
quan la ba e ia és cà ega i, pe an , el co en és nega iu, el ol a ge de la ba e ia és majo al de ci cui
obe men e que quan és descà ega és al con a i.
Figu a 5.9. Va iació de les esis ències del model de la ba e ia en unció del DOD. P o a de descà ega i desp és
cà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL

DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
63
Figu a 5.10. Va iació de les capaci àncies del model de la ba e ia en unció del DOD. P o a de descà ega i
desp és cà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL
En les igu es 5.9 i 5.10 es poden eu e els ma eixos esul a s de les esis ències i capaci àncies que els
ob ingu s en MATLAB en la igu a 5.4 espec i amen . Els esul a s en MATLAB i Typhoon són
p àc icamen iguals, pe ò el Typhoon ens pe me à desen olupa un sis ema PHIL que és l’objec iu
d’aques eball.
5.3. Model e moelèc ic al Typhoon HiL
5.3.1. P o a amb el i ual HiL (Descà ega i cà ega de la ba e ia amb SoC inicial del 50%)
El pe il de co en és el ma eix que el de la igu a 5.1, ja que es comença desca egan la ba e ia i
desp és és cà ega.
Figu a 5.11. Va iació del Ba , Voc i SoC de la ba e ia en unció del DoD i la empe a u a. P o a de descà ega i
desp és cà ega en el Vi ual HIL del Typhoon HIL
Memò ia
64
En la igu a 5.11 es po eu e com la di e ència en e el ol a ge de ci cui obe i el ol a ge de la
ba e ia és menys ap eciable enca a, això succeeix, ja que a l’adap a el model pe què ingui
dependència de la empe a u a les esis ències han disminuï i els condensado s han augmen a en
que en calcula els ol a ges de cada e apa RC i siguin més pe i s i, pe an , el ol a ge de la ba e ia és
més semblan al del Voc.
Figu a 5.12. Tempe a u a i pè dues de po ència de la ba e ia en unció del DoD i la empe a u a. P o a de
descà ega i desp és cà ega en el Vi ual HIL del Typhoon HIL
En la igu a 5.12 es po eu e com augmen a la empe a u a al cà ega i descà ega la ba e ia i que
segueix les pujades i baixades de les pè dues de po ència pe què es calcula a pa i d’aques alo , no
segueix exac amen la ma eixa o ma pel e que la esis ència è mica i capaci ància è mica del model
è mic ambé enen in luència en la empe a u a. En aques a p o a es comença a eu e els a an a ges
dels sis emes HIL, pe què un co en de 2C de 60 A la empe a u a augmen a mol a iban a
empe a u es conside ables d’uns 343 K (70 ºC). Si la p o a s’es igués en amb una ba e ia eal d’ió
li i pod ia se pe illós, ja que la ba e ia s’es a ia sob eescal an , pe an , en u ili za un sis ema HIL
podem e la p o a sense iscos.
Figu a 5.13. Va iació de les esis ències del model de la ba e ia en unció del DOD i la empe a u a. P o a de
descà ega i desp és cà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
65
En la igu a 5.13 es po eu e com e olucionen les esis ències segons el model e moelèc ic, ja que
amb un SoC baix les esis ències comencen a puja conside ablemen , men e que amb un SoC del
ol an del 30 % i una empe a u a al a enen alo s conside ablemen més pe i s que amb un 20 %.
Això es po eu e mol bé en la igu a 5.13, una al a cosa que es po ap ecia és que la e ce a
esis ència a a iba al alo de limi ació mínim de les esis ències pe què aques a e una g an baixada
al ol an del 30 %.
Figu a 5.14. Va iació de les capaci àncies del model de la ba e ia en unció del DOD i la empe a u a. P o a de
descà ega i desp és cà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL
En la igu a 5.14 es po ap ecia com les capaci àncies e olucionen segons el model e moelèc ic, en
les capaci àncies 1 i 2 que e olucionen de mane a simila es po eu e com a SoC d’un 20 % i una
empe a u a baixa enen alo s més pe i s que quan el SoC es à al ol an del 30 % i la empe a u a és
ele ada. En el cas de la e ce a capaci ància al ol an del 20 % é una all pel que disminueix bas an
men e que al ol an del 30 % jus é la pujada de la all així els alo s són més g ans.
5.3.2. P o a amb el i ual HiL (Cà ega i descà ega de la ba e ia amb SoC inicial del 50%)
El pe il de co en és el ma eix que el de la igu a 5.3, ja que es comença ca egan la ba e ia i desp és
és descà ega.
Memò ia
66
Figu a 5.15. Va iació del Ba , Voc i SoC de la ba e ia en unció del DOD i la empe a u a. P o a de cà ega i
desp és descà ega en el Vi u al HIL del Typhoon HIL
En la igu a 5.15 es po eu e com de la ma eixa mane a que amb el model elèc ic, el ol a ge
augmen a més en la cà ega que en la descà ega a iban a uns 60 V d’augmen men e que en el cas
an e io a iba a uns 50 V.
Figu a 5.16. Tempe a u a i pè dues de po ència de la ba e ia en unció del DoD i la empe a u a. P o a de
cà ega i desp és descà ega en el Vi ual HIL del Typhoon HIL
En la igu a 5.16 es po eu e com la empe a u a augmen a al desca ega o ca ega la ba e ia de la
ma eixa mane a que en l'an e io cas, ja que així és com hau ia de unciona , pe an , el model
unciona co ec amen an en pujada/baixada del co en com en baixada/pujada. En aques cas
ambé es po eu e el g an augmen de empe a u a a 60 A a iban en aques ins a 353 K (80 ºC), això
succeeix, ja que amb un SoC al ol an del 80 % els alo s de les esis ències són més g ans pel que no
a iben al lími in e io i, pe an , les pè dues de po ència es man enen amb un alo més g an du an
més emps. Com s’ha menciona an e io men , aques es empe a u es ele ades pod ien se pe illoses,
pe la qual cosa pode p o a el sis ema d’aques a mane a és de g an u ili a .
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
67
Figu a 5.17. Resis ències de la ba e ia en unció del DoD i la empe a u a. P o a de cà ega i desp és des cà ega
en el Vi ual HIL del Typhoon HIL
En la igu a 5.17 es po ap ecia com el alo de les esis ències segueix la ma eixa o ma que en el cas
an e io , pe ò com al ol an del 70 % que és quan baixa no a iba al lími in e io com s’ha menciona
an e io men . També es po eu e com la e ce a esis ència baixa en comp e de puja com la es a al
ol an del SOC del 80 % seguin els pa àme es del model.
Figu a 5.18. Resis ències de la ba e ia en unció del DoD i la empe a u a. P o a de cà ega i desp és descà ega
en el Vi ual HIL del Typhoon HIL
En la igu a 5.18 es po eu e com a ien les capaci àncies del model, el condensado 1 i 2 a ien de
mane a simila a la que ho an en la p o a an e io , pe ò el e ce condensado puja en comp e baixa ,
enin en comp e els pa àme es del model amb un SoC al ol an del 80 % la capaci ància del e ce
condensado puja conside ablemen sob e o a al es empe a u es, o i que en aques cas es em a
empe a u a ambien i no puja an .

Memò ia
68
5.3.3. P o a amb el Typhoon HiL 404 i dos Rega ons G5 (Descà ega i cà ega de la
ba e ia amb SoC inicial del 50%)
En aques a p o a ja es començà a e se i el Typhoon pe emula la ba e ia en el Rega on, en aques a
p ime a p o a que se à de descà ega i cà ega, el pe il de co en se à el que es po eu e en la igu a
5.19 (iba mesu). Aques pe il de co en se à el ma eix que pe les al es p o es de descà ega i
cà ega e es an e io men , en es a en se i el sis ema eal es po eu e com hi ha so oll en el
co en que su del segon Rega on que és el que gene a els pe ils de co en i ambé en ol a ge del
Rega on que emula la ba e ia ( Ba ). To i que hi ha aques so oll, com es a posa un il e passa
baixos desp és de l'en ada de co en al model del Typhoon, el so oll es eu mol eduï i, pe an , no
é an a in luència en els pa àme es del model. Això es po eu e mol bé en la igu a 5.19, ja que es
eu com el ol a ge que su del Rega on é mol de so oll men e que el ol a ge de la ba e ia en el
model no en é gai e en compa ació. També es po eu e en què en la empe a u a i el SoC són
p àc icamen iguals a la p o a e a amb el i ual HIL pel que s’ha aconsegui un model o almen
uncional.
Figu a 5.19. Vba mesu, Ba , iBa mesu, SoC i empe a u a en unció del DoD i la empe a u a. P o a de
descà ega i desp és cà ega amb el Typhoon HiL i els dos Rega ons G5
En la igu a 5.20 es po eu e més de p op en un zoom a una pa dels esul a s el ol a ge mesu a
pe l’oscil·loscopi, el ol a ge de la ba e ia i el ol a ge que su del pin analògic del Typhoon, ambé es
po ap ecia el co en mesu a pe l’oscil·loscopi i la del model. En aques a igu a es po eu e com hi
ha so oll an el ol a ge que su del Typhoon com el del Rega on men e que en el del model no,
com ja s’ha ia is abans. També es po ap ecia com s’ha aplica co ec amen el ac o d'escala a les
en ades i so ides analògiques del model, ja que quan hi ha uns 8 V al pin del Typhoon hi ha 400 V al
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
69
Rega on, enin en comp e que amb 10 V són els 500 V màxims del Rega on és co ec e el alo del
pin ob ingu .
Figu a 5.20. Vba mesu, Ba , Ba TH, iBa mesu i iBa en unció del DoD i la empe a u a. P o a de descà ega i
desp és cà ega amb el Typhoon HiL i els dos Rega ons G5
Respec e dels co en s es po eu e com el co en del model con inua amb una mica del co en
mesu a pe l’oscil·loscopi que és la que su del segon Rega on que és el que unciona com a cà ega
gene an el pe il de co en s. Es po eu e com hi ha una mica de delay en e els dos co en s, això és
pe què el co en su del segon Rega on al p ime , i desp és al Typhoon gene an aques a pe i a
di e ència.
Memò ia
70
Figu a 5.21. Vba mesu, Ba , Ba TH, iBa mesu i iBa en unció del DoD i la empe a u a. P o a de descà ega i
desp és cà ega amb el Typhoon HiL i els dos Rega ons G5
En la igu a 5.21 es po eu e com a ien la empe a u a, les esis ències i les capaci àncies del model.
Aques es ho an de la ma eixa mane a que en el Vi ual HIL, pel que el model unciona de mane a
sa is ac ò ia amb els Rega ons.
5.3.4. P o a amb el Typhoon HiL 404 i dos Rega ons G5 (Cà ega i descà ega de la
ba e ia amb SoC inicial del 50%)
Aques a úl ima p o a se à de cà ega i descà ega, el pe il de co en se à el que es po eu e en la
igu a 5.22 (iba mesu). En aques cas ambé es po ap ecia que els esul a s son els ma eixos que amb
el i ual HIL i com el so oll ha sigu il a de mane a sa is ac o i dins del model al Typhoon HIL,
cla amen una mica del so oll en a al model pe ò es mol poc pel que no e una in luencia signi ica i a
en els esul a s.
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
71
Figu a 5.22. Vba mesu, Ba , iBa mesu, SoC i empe a u a en unció del DoD i la empe a u a. P o a de cà ega
i desp és cà ega amb el Typhoon HiL i els dos Rega ons G5
En la igu a 5.23 es po eu e millo el ol a ge de la ba e ia en el model, espec e els ol a ges es el
ma eix que en la p o a an e io sen els ma eixos alo s pe ò el Vba Th es an escala pe al in e al de
0 V a 10 V. En les co en s es po eu e com hi ha una mica més de delay en e les dos co en s que en
la p o a an e io , això p obablemen succeeix ja que les dades del oscil·loscopi enien un di e en
sample a e que el del Typhoon pel que es a eni que in e pola els alo s pe a pode posa -los en
un ma eix g à ic. A més els p ime s alo s en els esul a s mesu a s pe l’oscil·loscopi dona en esul a s
que no enien a eu e amb la es a degu a que l’oscil·loscopi aga a a 5000 s men e que les p o es
an du a un 3300 s. Pel que es an eni que eu e, pe ò a causa del so oll a se di ícil eu e on
comença a exac amen els esul a s del oscil·loscopi en que hi hagi aques delay una mica més g an.
Memò ia
78
Respec e a al e na i es de ecnologies es pod ia ha e u ili za un al e p o eïdo , com es a menciona
a l’es a de l’a hi ha al es p o eïdo s d’aques ipus de sis emes HIL e inclòs en disposà em d’un que
e a l’OPAL, pe ò com s’ha is en el càlcul de les emissions de 𝐶𝑂2 el majo consum el é l’us de
l’o dinado pel que ampoc a ia una g an di e encia en ema de consum i impac e ambien al. Aques
eball no segueix com a al una economia ci cula , pe ò es pe què no es el seu objec iu com a al, es a
més cen a en no e se i ba e ies eals amb els seus componen s que pode a iba a se pe illosos
pe al medi ambien en comp es de eu ili za .
6.2. Pun de is a econòmic
Una egada s’ha anali za el pun de is a ambien al es a à el ma eix amb el pun de is a econòmic,
aques eball no e com objec iu aconsegui un guany econòmic pel que no es a à un anàlisis
econòmic enin en comp e el VAN, TIR, Payback e c... sinó que només es ind à en comp e els cos
dels apa ells/componen s e s se i pe a eali za les p o es pe sabe el cos de e aques ipus de
p o es i la se a amo i zació. També s’es ima à el cos de pe sonal que se ia jo ma eix, i el cos de l’ús
de l’elec ici a amb el consum calcula en l’apa a an e io .
Pe a eu e el cos o al dels apa ells, s’ha ingu en comp e el cos de comp a el Typhoon HiL 404, el
B eakou Boa d pe al Typhoon, els cos de comp a dels dos Rega ons G5, el cos del oscil·loscopi i de
les sondes de co en i ol a ge. Els cos os han sigu p opo ciona s pe l’Àlbe .
Taula 6.5. Cos dels apa ells pe a eali za les p o es
Componen
Ima ge
Cos uni a i
(€/uni a )
Typhoon HiL
404
Figu a 6.1. Ima ge del Typhoon HIL 404
20000

DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
79
Taula 6.6. Cos dels apa ells pe a eali za les p o es (Con inuació)
Componen
Ima ge
Cos uni a i (€/uni a )
Rega on G5
Figu a 6.2. Ima ge dels dos Rega ons G5
41000
B eakou Boa d
Figu a 6.3. Ima ge del B eakou Boa d del Typhoon HIL
300
Memò ia
80
Taula 6.7. Cos dels apa ells pe a eali za les p o es (Con inuació 2)
Componen
Ima ge
Cos uni a i (€/uni a )
Oscil·loscopi
(Yokogawa)
Figu a 6.4. Ima ge del Oscil·locopi u il iza
10000
Sonda co en
Figu a 6.5. Ima ge de la sonda de co en u ili zada
1000
Sonda ol a ge
Figu a 6.6. Ima ge de la sonda de ensió u ili zada
600
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
81
En la aules 6.5, 6.6 i 6.7 es poden eu e es po eu e el cos de cada apa ell/componen e se i pe
a eali za les p o es a més d’una ima ge eali zada al labo a o i.
Taula 6.8. Cos o al dels apa ells i amo i zació (€/h)
Componen
Uni a s
Cos o al (€)
Amo i zació (€/h)
Typhoon HiL 404
1
20000
0,4566
Rega on G5
2
82000
1,8722
B eakou Boa d
1
300
0,0068
Oscil·loscopi
1
10000
0,2283
Sonda co en
1
1000
0,0228
Sonda ol a ge
2
1200
0,0274
El cos o al dels apa ells es de 114500 € i el d’amo i zació de 2,6141 €/h o als com es po eu e a la
aula 6.8. Segons [20] el cos l’elec ici a a Espanya a se de 0,2436 €
𝑘𝑊ℎ al Juny de 2024 i s’ha aga a
aques alo com a e e encia. Tenin en comp e aques cos i el consum calcula en l’apa a an e io
s’ob é un cos de l’elec ici a de 30,17 €.
Pe úl im es calcula à els cos os d’enginye ia, pe aques mo iu s’ha ingu en comp e quin es el sala i
pe ho a d’un enginye junio a España sen de 13,08 €
ℎ [21], si enim en comp e les 498,5 h eballades
al IREC s’ob é un o al de 6520,38 €. Un al e cos a eni en comp e es el de les llicències del p og ama i
u ili za sen de 69 € pe al MATLAB [22] pe a es udian s, la llicencia del Typoon HIL enia inclosa amb
le p eu del p oduc e. Amb o això s’ob é un cos o al de 121119,55 €, així de p ime es po sembla
un p eu una mica ele a pe ò enin en comp e les p o es que pe me en e aques ipus de sis emes
su en able no només pe la segu e a sinó ambé pe la e sa ili a , a més una egada comp a s els
apa ells el cos es baix ja que com s’ha is el cos de l’elèc ici a es d’uns 30 € i els cos os d’enginye ia
són baixos compa a amb el p eu dels apa ells.
6.3. Pun de is a social
Des de el pun de is a social em cen a é en dos pun s, el pun de is a de les pe sones que hem
eballa al p ojec e que se iem jo, el di ec o F ancisco Caselles i el co-di ec o Àlbe Filbà i desp és el
pun de is a social pe al que po se i aques eball. Aques eball ha ingu un bon impac e
Memò ia
82
pe sonal degu a que m’ha pe mès conèixe com es eballa a una emp esa ene gè ica a més
d’ap end e o un p og ama i nou eali zan di e sos cu sos pe ap end e a u ili za el Typhoon HIL
[23]. Desp és conside o que an el di ec o com co-di ec o m’han ajuda en o el que han pogu
enin en comp e que es a en bas an ocupa s, conside o que pe a ells semp e es bo ajuda a u u s
nous enginye s a ap end e.
Respec e el pun de is a social aques eball amb aques s ipus de sis emes PHIL pode ajuda al
desen olupamen de no es ecnologies mol més apida, d’una mane a segu a i més econòmica a més
de menys con aminan al no u ili za els componen s eals de les p o es. Pe an aques ipus de
eballs poden se d’una g an ajuda pe a la socie a en un pun mol impo an com es l’ene gia i la
con aminació ja que es em en un pun en el que can i climà ic es una g an p eocupació no sol pe al
p esen sinó pe al u u .
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
83
Conclusions
Com a conclusió d’aques eball s’han aconsegui compli els objec ius, ja que s’ha aconsegui
desen olupa el sis ema PHIL amb el Typhoon HIL 404 i els dos Rega ons G% amb els es s de cà ega
i descà ega adien s al labo a o i del IREC emulan i moni o i zan una ba e ia d’ió li i de mane a
sa is ac ò ia.
Els esul a s ob ingu s han sigu adien s a la di e en documen ació obada a la li e a u a sob e models
elèc ic i è mics de la ba e ia que han sigu aplica s al model dissenya . To i que el model u ili za es à
bas an simpli ica i du an la ece ca s’han oba models més complexos, aques aconsegueix emula
d’una mane a bas an ealis a la a iació del SoC, el ol a ge de la ba e ia i la empe a u a en unció
de si s’es à descà egan o cà egan . Un al e ema a menciona sob e aques eball es ap end e a e
se i un sis ema que o i que es semblan al MATLAB, e a ies di e encies sob e o pe pode
in e ac ua amb al es disposi ius que es el objec iu d’un sis ema PHIL. Pel que es an e els cu sos
dona s pe la HIL Academy dedican una quan i a d’ho es conside ables en ap end e a u ili za
co ec amen an el schema ic edi o on es eali za el model com el HIL SCADA on es moni o i zen els
esul a s i es poden expo a els alo s ob ingu s, a més de pode modi ica alo s amb el ma eix SCADA
que es el que es a e se i pe les p o es amb el i ual HIL.
També a des aca que com s’ha con i ma en les p o es, u ili za un sis ema PHIL dona segu e a al no
e se i els componen s eals ja que pe exemple en les p o es del model e moelèc ic inal
s’ob enien unes empe a u es ele ades p o ocan un sob eescal amen en la ba e ia si os una eal.
Les en ades i so ides analògiques ambé an eni un pape impo an ja que es a eni que busca
als da ashee s quin in e al de alo s enien els pins pe pode escala -lo al model. També s’ha de
menciona la impo ància del MATLAB en aques eball ja que no només s’ha e una p o a inicial amb
aques pe pode compa a -ho amb el Typhoon, sinó que s’ha u ili za en di e sos càlculs.
Un aspec e impo an es l’impac e ambien al d’aques eball, com s’ha pogu comp o a en el anàlisis
ambien al les emissions de ca boni es imades han sigu mol baixes i amb aques ipus de sis emes
ambé es edueix l’ús de les ba e ies d’io li i que són con aminan s i poden se pe illoses.
Econòmicamen an el Typhoon com els Rega on com l’oscil·loscopi enen un cos conside able, pe ò
enin en comp e que es pod an e se i du an bas an anys i que el Typhoon HIL pe me una g an
e sa ili a al ho a de eali za els models ja que men e inguis els models ma emà ics el po s aplica
dins del schema ic edi o , c ec que su a comp e disposa d’aques apa ells. Aques ipus de sis emes
HIL poden se d’una g an ajuda de ca a al u u pe a eali za p o es d’una mane a més segu a, menys
con aminan i més econòmica a lla g e mini que u ili za els componen s eals, sob e o pe a les

Memò ia
84
ene gies eno ables i els sis emes d’emmaga zema ge que cada egada enen més impo ància degu
a la si uació ac ual del plane a amb el can i climà ic.
Finalmen an el F ancisco Casella com l’Àlbe Filbà m’han ajuda bas an en la eali zació del eball i
d’aques a memò ia i pe an enen pa del mè i dels esul a s sa is ac o is d’aques eball, ambé
alguns companys en l’IREC em an ajuda a ap end e sob e el Typhoon com sob e les ba e ies. Un al e
ema es que ambé es a pensa en e més p o és amb di e en s pe ils de co en com pe exemple
un pe il de conducció ípic d’un ehicle elèc ic, pe ò inalmen no a dona emps a e -ho. To i així
conside o que els esul a s ob ingu s son p ou bons i han alida el co ec e desen olupamen i disseny
del model u ili za .
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
85
Bibliog a ia
[1] IEEE Xplo e [en línia]. Disponible en: h ps://ieeexplo e-ieee-
o g. ecu sos.biblio eca.upc.edu/Xplo e/home.jsp [consul a: 1 oc ub e 2024].
[2] ScienceDi ec [en línea]. Disponible en: h ps://www.sciencedi ec .com/ [consul a: 1 oc ub e 2024].
[3] Ha dwa e-in- he-loop. En: Wikipedia, la enciclopedia lib e [en línea]. Disponible
en: h ps://es.wikipedia.o g/wiki/Ha dwa e-in- he-loop [consul a: 1 oc ub e 2024].
[4] BUSQUETS MONGE, Se gio; FILBÀ MARTÍNEZ, Àlbe ; ALEPUZ, Sal ado ; NICOLA APRUZZESE, Joan;
LUQUE, Ad ià; CONESA ROCA, Al onso, 2019. Mul iba e y-Fed Neu al-Poin -Clamped DC–AC
Con e e Wi h SoC Balancing Con ol o Maximize Capaci y U iliza ion,. IEEE Xplo e [en línia]. IEEE
T ansac ions on Indus ial Elec onics, Vol. 67, No. 1, gene 2020, pag. 16-27. Disponible
en: h ps://ieeexplo e-ieee-o g. ecu sos.biblio eca.upc.edu/documen /8635525 [consul a: 1 oc ub e
2024].
[5] REN, Honglei; JIA, Li; LIAOFEI, Yin; DANG, Chao; CHEN, Zhi eng, 2024. Resea ch on ba e y pack SOC
consis ency based on he elec ic- he mal- luid coupling model. ScienceDi ec [en línia]. Jou nal o
Ene gy S o age. Vol. 97, Pa A, Se emb e 2024, 112924. Disponible
en: h ps://www.sciencedi ec .com/science/a icle/pii/S2352152X24025106 [consul a: 15 oc ub e
2024].
[6] RIZELLO, Alessand o; SCAVUZZO, San o; FERRARIS, Alessand o; GIANCARLO AIRALE, And ea;
CARELLO, Massimiliana, 2020. Tempe a u e-Dependen Thé enin Model o a Li-Ion Ba e y o
Au omo i e Managemen and Con ol. IEEE Xplo e [en línia]. 2020 IEEE In e na ional Con e ence on
En i onmen and Elec ical Enginee ing and 2020 IEEE Indus ial and Comme cial Powe Sys ems
Eu ope. Disponible en: h ps://ieeexplo e-ieee-o g. ecu sos.biblio eca.upc.edu/documen /9160544
[consul a: 30 oc ub e 2024].
[7] WebPlo Digi aize . En: au ome is.io [en línea]. Disponible en: h ps://au ome is.io/ [consul a: 30
oc ub e 2024].
[8] HU, Xiao; LIN, Shaohua; STANTON, Sco ; LIAN, Wenyu, 2011. A Fos e Ne wo k The mal Model o
HEV/EV Ba e y Modeling. IEEE Xplo e [en línia]. IEEE T ansac ions on Indus ial Elec onics, Vol. 47,
No. 4, juliol/agos 2011, pag. 1692-1699. Disponible en: h ps://ieeexplo e-ieee-
o g. ecu sos.biblio eca.upc.edu/documen /5766741 [consul a: 14 no emb e 2024].
Memò ia
86
[9] The mal ne wo k. En: Typhoon HiL Documen a ion [en línia], Disponible en: h ps://www. yphoon-
hil.com/documen a ion/ yphoon-hil-so wa e-manual/Re e ences/ he mal_ne wo k.h ml [consul a:
14 no emb e 2024].
[10] SZARDENINGS, Anna; FASSBENDER, Heike; PETERSEN, Niels, 2020. Concep o he mal analysis o
ba e ies using educed o de modeling. Resea chGa e [en línia]. In e na ional Con e ence o
Nume ical Analysis and Applied Ma hema ics ICNAAM 2020. Disponible en:
h ps://www. esea chga e.ne /publica ion/359795830_Concep _ o _ he mal_analysis_o _ba e ies
_using_ educed_o de _modeling [consul a: 23 no emb e 2024].
[11] T ans o mada de Laplace en ci cui os. En: Wikipedia, la enciclopedia lib e [en línia]. Disponible
en: h ps://es.wikipedia.o g/wiki/T ans o mada_de_Laplace_en_ci cui os [consul a: 27 no emb e
2024].
[12] Resis encia é mica de los ma e iales de cons ucción. Rhona he m [en línia]. Disponible en:
h ps://www.sa e hona he m.com/blog/ esis encia-
e mica/#:~: ex =La%20unidad%20de%20medida%20de,ma e ial%20en e%20su%20conduc i idad
%20 %C3%A9 mica [consul a: 27 no emb e 2024].
[13] Capaci a è mica. En: Viquipèdia, l’enciclopèdia lliu e [en línia]. Disponible
en: h ps://ca.wikipedia.o g/wiki/Capaci a _ %C3%A8 mica#:~: ex =Les%20uni a s%20de%20la%20
capaci a ,J%C2%B7K%2D1 [consul a: 27 no emb e 2024].
[14] Time cons an . En: Wikipedia, The F ee Encyclopedia [en línia]. Disponible
en: h ps://en.wikipedia.o g/wiki/Time_cons an [consul a: 27 no emb e 2024].
[15] ¿Qué es el BMS de una ba e ía de li io?. En: Mo o , Blogs Map e [en línia]. Disponible
en: h ps://www.mo o .map e.es/consejos-p ac icos/consejos-de-man enimien o/bms-ba e ia/
[consul a: 1 desemb e 2024].
[16] Anàlisi de sos enibili a i implicacions è iques pe a TFE a l’EEBE. EEBE UPC [en línia]. Disponible
en: h ps://eebe.upc.edu/ca/es udis/no ma i es-academiques/documen s/guia-pe -lanalisi-de-
sos enibili a -i-implicacions-e iques-del- e-a-leebe-1.pd [consul a: 15 desemb e 2024].
[17] ¿Cuál es el consumo de un o denado ? Repsol [en línia]. Disponible en:
h ps://www. epsol.es/pa icula es/aseso amien o-consumo/cuan o-consume-
o denado /#:~: ex =Po %20lo%20gene al%2C%20un%20o denado ,cuen a%20el%20 iempo%20de
%20uso. [consul a: 22 desemb e 2024].
DESENVOLUPAMENT D'UN SISTEMA POWER-HARDWARE-IN-THE-LOOP PER A L'EMULACIÓ D'UNA BATERIA D'IÓ LITI.
87
[18] ¿Cuán os kWh consume una casa al mes? Repsol [en línia]. Disponible en:
h ps://www. epsol.es/pa icula es/aseso amien o-consumo/cuan os-kwh-consume-casa/ [consul a:
27 desemb e 2024].
[19] Elec ici y Maps, España, 12 mon hs. Elec ici y Maps [en línia]. Disponible en:
h ps://app.elec ici ymaps.com/zone/ES/12mo [consul a: 27 desemb e 2024].
[20] España – P ecios de la elec icidad de los hoga es. Da osmac o [en línia]. Disponible en:
h ps://da osmac o.expansion.com/ene gia-y-medio-ambien e/elec icidad-p ecio-hoga es/espana
[consul a: 2 gene 2025].
[21] Sala io medio pa a Ingenie o Junio en España, 2025. Talen [en línia]. Disponible en:
h ps://es. alen .com/sala y?job=ingenie o+junio #:~: ex =%C2%BFCu%C3%A1n o%20gana%20un%
20Ingenie o%20junio %20en%20Espa%C3%B1a%3F& ex =El%20sala io%20ingenie o%20junio %20p
omedio,has a%20%E2%82%AC%2031.895%20al%20a%C3%B1o. [consul a: 6 gene 2025].
[22] P ecios de MATLAB. Ma hWo ks [en línia]. Disponible en: h ps://es.ma hwo ks.com/p icing-
licensing.h ml?p odcode=ML&in endeduse=s uden [consul a: 6 gene 2025].
[23] HIL Academy cou ses. HIL Academy [en línia]. Disponible en:
h ps://hil.academy/cou ses/?cu en _page=1&sea ch=& ype=all&o de =desc&o de by=alphabe ica
l& il e -ca ego ies=hil-specialis -2-0& eques _u l=h ps%3A%2F%2Fhil.academy%2Fcou ses%2F
[consul a: 1 oc ub e 2024].