Alimentación eléctrica de un vehículo inteligente

199 Pages·2012·4.84 MB·Spanish

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID
ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y AUTOMÁTICA
LABORATORIO DE SISTEMAS INTELIGENTES

ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA DE UN
VEHÍCULO INTELIGENTE: DISEÑO E
IMPLEMENTACIÓN

PROYECTO FIN DE CARRERA
INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL: ELECTRÓNICA

Autor: María Jesús Gutiérrez Hernández
Tutor: Basam Musleh Lancis

Leganés, Enero 2012

A mi madre quien me enseñó el camino
y a Luis que me ayudó a encontrar la salida del laberinto.

Gracias a mi padre y a mi hermana por
no decirme, nunca, que abandonara, a mis
abuelos por su inestimable ayuda paciencia
y a todos aquellos que habéis colaborado
para que este día llegara.

Alimentación eléctrica de un vehículo inteligente

0 Índice de contenidos

0 ÍNDICE DE CONTENIDOS 5
1 INTRODUCCIÓN 11
1.1 POSICIÓN EUROPEA 11
1.2 VEHÍCULOS INTELIGENTES 13
1.2.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS VEHÍCULOS INTELIGENTES 13
1.2.2 SISTEMA ANTI BLOQUEO DE FRENOS (ABS) 13
1.2.3 CONTROL DE CRUCERO ADAPTATIVO (ACC) 14
1.2.4 LUCES AUTOADAPTABLES 14
1.2.5 ASISTENTE DE CAMBIO DE CARRIL. 14
1.2.6 DETECCIÓN DEL ÁNGULO MUERTO 14
1.2.7 SISTEMAS DE CONTROL Y ALERTA DE SOMNOLENCIA 15
1.2.8 SISTEMA DE LLAMADA DE EMERGENCIA DEL VEHÍCULO (ECALL) 15
1.2.9 SISTEMA ELECTRÓNICO DE ASISTENCIA A LA FRENADA (EBS, ELECTRONIC BRAKE ASSIST SYSTEM)
15
1.2.10 CONTROL ELECTRÓNICO DE ESTABILIDAD (ESC, ELECTRONIC BRAKE ASSIST SYSTEM ) 15
1.2.11 SISTEMA DE AVISO DE CAMBIO INVOLUNTARIO DE CARRIL (LDWS) 16
1.2.12 VISIÓN NOCTURNA 16
1.2.13 SISTEMAS DE PROTECCIÓN DE PEATONES Y USUARIOS VULNERABLES EN LA VÍA PÚBLICA 17
1.2.14 ALERTA DE VELOCIDAD EXCESIVA 17
1.3 ¿EXISTE UNA NECESIDAD REAL DE ESTOS SISTEMAS? 17
1.3.1 PROBLEMAS DE IMPLANTACIÓN 17
1.3.2 VENTAJAS DE IMPLANTACIÓN 18
1.3.3 POTENCIAL DE LOS SISTEMAS INTELIGENTES 18
2 INTELLIGENT VEHICLE BASED ON VISUAL INFORMATION 19
2.1 VEHÍCULO IVVI 19
2.2 SISTEMAS QUE INCORPORA EL IVVI 19
3 SISTEMA DE GESTIÓN DE BATERÍA 21
3.1 DISEÑO 21
3.1.1 LA IDEA 21
3.1.2 LAS ESPECIFICACIONES 21
3.1.3 ARQUITECTURA DEL DISEÑO 22
4 BATERIA 23
__________________________________________________________________________ 5
Alimentación eléctrica de un vehículo inteligente
4.1 INTRODUCCIÓN 23
4.2 ELEMENTOS DE UNA BATERÍA COMERCIAL DE PLOMO-ÁCIDO 23
4.3 FUNCIONAMIENTO DE UNA BATERÍA COMERCIAL DE PLOMO-ÁCIDO 24
4.3.1 PROCESO DE CARGA Y DESCARGA 25
4.3.2 INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA BATERÍA 25
4.4 LA CAPACIDAD EN LA BATERÍA 26
4.4.1 TIEMPO DE DURACIÓN DE UNA BATERÍA 27
4.4.2 VARIACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA BATERÍA CON LA TEMPERATURA 27
4.4.3 ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD SEGÚN EL VOLTAJE 28
4.5 LA BATERÍA ADICIONAL 28
5 SENSOR DETECTOR DE RED 29
5.1 DISEÑO DE UN SENSOR DETECTOR DE RED 29
5.1.1 OBJETIVO 29
5.2 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL SENSORED 29
5.3 RESTRICCIONES QUE CONDICIONAN EL DISEÑO 30
5.4 DESARROLLO 30
5.5 ACONDICIONAMIENTO DE LA ENTRADA 31
5.5.1 DIAGRAMA DE BLOQUES 31
5.6 BLOQUE DE REDUCCIÓN DE LA SEÑAL DE ENTRADA 31
5.6.1 SIMULACIÓN EN ORCAD DE UN TRANSFORMADOR 31
5.6.2 SELECCIÓN DEL TRANSFORMADOR 33
5.7 BLOQUE DE RECTIFICACIÓN 35
5.8 BLOQUE DE FILTRADO 35
5.9 BLOQUE DE COMPARACIÓN 39
5.9.1 SELECCIÓN DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL 39
5.10 SELECCIÓN DE LA TENSIÓN DE REFERENCIA 39
5.11 SELECCIÓN DE LA TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN DEL OPERACIONAL 41
5.12 CIRCUITO ELECTRICO FINAL 41
5.13 ACONDICIONAMIENTO A LA TARJETA TS-7200 42
6 SENSOR DE CORRIENTE 43
6.1 OBJETIVO 43
6.2 RESTRICCIONES 43
6.3 MEDIDA DE LA CORRIENTE 43
6.4 TRANSDUCTORES DE CORRIENTE BASADOS EN EL EFECTO HALL 43
6.5 SELECCIÓN DEL TRANSDUCTOR DE CORRIENTE 45
6.6 TRANSDUCTOR SELECCIONADO 46
6.6.1 CARACTERÍSTICAS QUE DETERMINAN EL TRANSDUCTOR SELECCIONADO 46
6.7 BLOQUE ACONDICIONADOR 48
6.7.1 GANANCIA DEL AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN 48
6.7.2 RELACIÓN ENTRE LA SALIDA DEL TRANSDUCTOR Y EL ACONDICIONAMIENTO 51
6.8 ADAPTACIÓN DEL SENSOR A LA PLACA TS-7200 54
7 ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD DE UNA BATERÍA 55
7.1 CIRCUITO MEDIDOR DE LA TENSIÓN EN BORNES DE LA BATERÍA 55
7.2 ACONDICIONAMIENTO A LA ENTRADA DE LA TARJETA TS-7200 57
8 EL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA 59
6 ________________________________________________________________________
Alimentación eléctrica de un vehículo inteligente

8.1 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA (SAI) 59
8.2 PARÁMETROS DE UN SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA 59
8.3 TIPOS DE SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA 59
8.4 SELECCIÓN DEL SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA 60
8.4.1 CÁLCULO DE LA POTENCIA EN VATIOS 60
8.4.2 ELECCIÓN DEL SAI 61
8.4.3 PUESTA EN MARCHA 61
9 SISTEMA DE CONVERSIÓN DE LA ALIMENTACIÓN 63
9.1 INVERSOR ELÉCTRICO 63
9.2 SELECCIÓN DEL INVERSOR 63
9.3 INTEGRACIÓN DEL INVERSOR 64
10 TS-7200 65
10.1 INTRODUCCIÓN A LA TARJETA 65
10.1.1 TS-7200 65
10.1.2 SERIES Y MODELOS 65
10.1.3 SERIE TS-72XX 65
10.2 DESCRIPCIÓN 66
10.3 INTERFACES 67
10.3.1 ENTRADAS Y SALIDAS DIGITALES 67
10.3.2 PUERTO SERIE 67
10.3.3 CONVERSOR A/D 67
10.4 COMPONENTES HARDWARE 68
10.4.1 PROCESADOR 68
10.4.2 MEMORIA 69
10.4.3 GLUE LOGIC CPLD 69
10.4.4 WATCHDOG TIMER (WDT) 69
10.5 CABEZAL JTAG (JOINT TEST ACTION GROUP) 70
10.6 CABEZAL LCD 70
10.7 PC/104 BUS EXPANSIÓN 71
10.8 CONECTORES 71
10.8.1 PUERTO ETHERNET 71
10.8.2 CONECTOR USB 72
10.8.3 CONECTOR PARA MEMORIA SCF 72
10.8.4 CONECTOR COM1 72
10.8.5 COM2 73
11 PROGRAMACIÓN DE LA TARJETA TS-7200 75
11.1 REPRESENTACIÓN EN C DE LA INFORMACIÓN 75
11.2 MÁSCARAS 75
11.2.1 FORZAR BITS A 0 76
11.2.2 DETECTAR EL ESTADO DE UN BIT 76
11.2.3 FORZAR BITS A 1 77
11.2.4 COMPLEMENTAR BITS 77
11.2.5 DESPLAZAMIENTOS 78
11.2.6 APLICACIÓN DE LAS MÁSCARAS A LA TARJETA TS-7200 79
11.3 TS-7200 Y LINUX 80
11.3.1 SISTEMA OPERATIVO TS-LINUX 80
11.3.2 PRINCIPALES COMANDOS BUSYBOX 80
__________________________________________________________________________ 7
Alimentación eléctrica de un vehículo inteligente
12 CABEZAL DIO1 81
12.1 REGISTROS DR Y DDR 81
12.2 INTERRUPCIONES EN LAS DIO 82
12.3 MAPA DE MEMORIA DEL CABEZAL DIO1 82
12.4 GPIO (GENERAL PURPOSE INPUT/OUTPUT) 82
12.5 EL PUERTO B 84
12.5.1 PBDDR 85
12.5.2 PBDR 86
12.6 INTERFAZ SPI 86
12.7 MATRIZ DE TECLADO 86
13 CONVERSOR ANALÓGICO DIGITAL 87
13.1 CARACTERÍSTICAS DEL CONVERSOR A/D EP9302 DE CIRRUS 87
13.2 INTERPRETACIÓN DEL CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL A EP9302 DE
CIRRUS 88
13.3 CONFIGURACIÓN SOFTWARE 89
13.4 LEDS JUMPERS Y BOTONES 91
13.4.1 LEDS 91
13.4.2 JUMPERS 92
13.4.3 BOTONES 93
14 PUESTA EN MARCHA DE LA TARJETA 95
14.1 ALIMENTACIÓN DE LA TARJETA TS-7200 95
14.2 CONEXIONES 95
15 ENTORNOS DE DESARROLLO 97
15.1 ECLIPSE 97
15.1.1 ENTORNO ECLIPSE. CONFIGURACIÓN DE LA VENTANA DE TRABAJO 98
15.1.2 CREAR UN WORKSPACE NUEVO O CAMBIAR DE WORKSPACE 100
15.1.3 CREACCIÓN DE UN PROYECTO EN ECLIPSE 100
15.1.4 COMPILACIÓN 108
15.1.5 INCLUIR LIBRERÍAS EN EL PROYECTO 111
15.2 FILEZILLA 112
15.2.1 ACCESO AL PROGRAMA 112
15.2.2 ENTORNO 112
15.3 CONEXIÓN A LA TARJETA TS-7200 114
15.4 TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS 117
15.4.1 PROBLEMAS EN LA COMUNICACIÓN 118
15.4.2 FINALIZACIÓN DE LA COMUNICACIÓN MEDIANTE FILEZILLA 118
16 COMUNICACIÓN 119
16.1 INTRODUCCIÓN A LOS SOCKETS 119
16.2 SOCKET EN C 120
16.2.1 CREACIÓN DE UN SOCKET 120
16.2.2 FUNCIÓN BIND() 120
16.2.3 FUNCIÓN LISTEN() Y FUNCIÓN ACCEPT() 121
16.2.4 ENVIAR Y RECIBIR DATOS 121
8 ________________________________________________________________________
Alimentación eléctrica de un vehículo inteligente

16.2.5 FINALIZAR LA CONEXIÓN 121
16.3 SOCKET EN PYTHON 121
16.4 SECUENCIA DE EVENTOS EN LA COMUNICACIÓN 122
17 EASYBATTERY 123
17.1 ACCESO AL PROGRAMA EASYBATTERY 123
17.2 ENTORNO 123
17.2.1 ESTABLECER CONEXIÓN 123
17.2.2 CERRAR COMUNICACIÓN 125
17.3 BOTÓN COMPROBAR CONEXIÓN A LA RED 125
17.4 BOTÓN COMPROBAR INTENSIDAD DEMANDADA 126
17.4.1 MODIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA BATERÍA ACTUAL 126
17.4.2 TABLA DE DATOS 127
17.4.3 ELIMINAR 127
17.5 PESTAÑA IMPRESIÓN DE DATOS 128
17.5.1 GUARDAR UN DOCUMENTO 128
17.5.2 VISTA PREVIA DE UN DOCUMENTO 128
17.5.3 CONFIGURAR UN DOCUMENTO 129
17.5.4 IMPRIMIR UN DOCUMENTO 129
17.6 CAPACIDAD ESTIMADA 129
17.7 CONFIGURACIÓN DE LA VENTANA PRINCIPAL 130
17.7.1 FONDO 130
17.7.2 FECHA Y HORA 131
17.8 AYUDA 131
17.8.1 ACERCA DE EASYBATERY 131
18 PRESUPUESTO 133
18.1 DESGLOSE DE COSTES 133
19 TRABAJOS FUTUROS 135
20 APÉNDICES 137
20.1 APÉNDICE A: ESQUEMÁTICOS TS-7200 139
20.2 APENDICE B: MAPA DE MEMORIA 142
20.3 APENDICE C: PROGRAMAS 144
20.3.1 PROGRAMA EASYBATTERY 144
20.3.2 PROGRAMA TS-7200 171
20.3.3 LIBRERÍA EP93XX_ADC.H 182
20.3.4 LIBRERÍA PEEKPOKE.H 183
21 INDICES 187
21.1 ÍNDICE DE ILUSTRACIONES 189
21.2 ÍNDICE DE TABLAS 191
21.3 ÍNDICE ALFABÉTICO 193
22 LISTADO DE REFERENCIAS 195
__________________________________________________________________________ 9