Next generation electric drives for HEV/EV propulsion systems: Technology, trends and challenges

In recent decades, several factors such as environmental protection, fossil fuel scarcity, climate change and pollution have driven the research and development of a more clean and sustainable transport. In this context, several agencies and associations, such as the European Union H2020, the United States Council for Automotive Research (USCAR) and the United Nations Economic and Social Commission for Asia (UN ESCAP) have defined a set of quantitative and qualitative goals in terms of efficiency, reliability, power losses, power density and economical costs to be met by next generation hybrid and full electric vehicle (HEV/EV) drive systems. As a consequence, the automotive electric drives (which consists of the electric machine, power converter and their cooling systems) of future vehicles have to overcome a number of technological challenges in order to comply with the aforementioned technical objectives. In this context, this paper presents, for each component of the electric drive, a comprehensive review of the state of the art, current technologies, future trends and enabling technologies that will make possible next generation HEV/EVs.This work has been partially supported by the Department of Education, Linguistic Policy and Culture of the Basque Government within the fund for research groups of the Basque university system IT978-16, by the Ministerio de Economía y Competitividad of Spain within the project DPI2014-53685-C2-2-R and FEDER funds and by the Government of the Basque Country within the research program ELKARTEK as the project KT4TRANS (KK-2015/00047 and KK-2016/00061), as well as by the program to support the specialization of Ph.D researchers at UPV/EHU ESPDOC16/25

Photovoltaic Local Energy Communities—Design of New Energy Exchange Modalities—Case Study: Tolosa

Energy communities (ECs) can become a potential alternative to promote the fight against climate change. Technological progress and price reductions in recent years have made renewable energy-generation systems increasingly affordable and have generated economic benefits by reducing the value of electricity bills for community members, as well as reducing the growing environmental impact. In this context, the authors have taken Tolosa as a case study and conducted a technical and economic analysis of different possible structures of ECs (physical, virtual, with or without storage, participants with different types of consumption, etc.) by comparing them with each other. The generation capacity of the community and the optimal energy-management algorithms have been illustrated, from which the economic benefits for each member are extracted. A dynamic distribution factor is established as the basis of the algorithms, making the benefits fairer. The results obtained from this work, in addition to illustrating the economic benefits that each type of participant can receive, help to define the most appropriate community structure for each participant while highlighting the social and climate benefits that ECs can provide.This work is financially supported by the Basque Government under Grant IT1647-22 (ELEKTRIKER research group), and by the Ministerio de Ciencia e Innovación, the Agencia Estatal de Investigación. and the European Union under Grant TED2021-129930A-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by the “European Union NextGenerationEU/PRTR”

A New Methodology to Manage FPGA Distributed Memory Content via Bitstream for Xilinx ZYNQ Devices

This paper proposes a methodology to access data and manage the content of distributed memories in FPGA designs through the configuration bitstream. Thanks to the methods proposed, it is possible to read and write the data content of registers without using the in/out ports of registers in a straightforward fashion. Hence, it offers the possibility of performing several operations, such as, to load, copy or compare the information stored in registers without the necessity of physical interconnections. This work includes two flows that simplify the designing process when using the proposed approach: while the first enables the protection or unprotection of writing on different partial regions through the bitstream, the second permits homogeneous instances of a design implemented in different reconfigurable regions to be obtained without losing efficiency. The approach is based and has been physically validated on the ZYNQ from Xilinx, and when using partially reconfigurable designs, it does not affect the hardware overhead nor the maximum operating frequency of the design.This work has been supported, within the fund for research groups of the Basque university system IT1440-22, by the Department of Education and, within PILAR ZE-2020/00022 and COMMUTE ZE-2021/00931 projects, by the Hazitek program, both of the Basque Government; the latter also by the Ministerio de Ciencia Innovación of Spain through the Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) within the projects IDI-20201264 and IDI-20220543, and through the Fondo Europeo de Desarrollo Regional 2014–2020 (FEDER funds)

Optimal Management of an Energy Community with PV and Battery-Energy-Storage Systems

Most of current prosumer-energy-management approaches are focused on economic optimization by self-consumption maximization. Nevertheless, a lack of energy management strategies (EMS) that tackle different interaction possibilities among community-clustered solar plus battery prosumers has been detected. Furthermore, such active prosumer EMS may include participation in ancillary service markets such as automatic frequency restoration reserves (aFRR) through an optimized battery-energy storage-system (BESS) operation, as well as incorporating community-level energy management. In this study, an optimal EMS that includes aggregated aFRR-market participation of five solar plus battery prosumers participating in an energy community (EC), with the aim of reducing total costs of ownership for each individual prosumer is proposed. For its validation, different scenarios have been analyzed. The results show that the proposed EMS allows a levelized cost of energy (LCOE) reduction for all community members with respect to the base-case scenario. Moreover, the most profitable scenario for all prosumers is still the only PV.This work is financially supported by the Basque Government under the Grant IT1647-22 (ELEKTRIKER research group), and by the Ministerio de Ciencia e Innovación, the Agencia Estatal de Investigación and the European Union under the Grant TED2021-129930A-I00 funded by MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033 and by the “European Union NextGenerationEU/PRTR”

Olatu-energiaren bilakaera

Olatu-energia edo energia undimotriza1 gero eta arreta handiago erakartzen ari da komunitate zientifikoan eta erakunde publiko zein pribatuetan. Ez da energia-baliabide berri bat; izan ere, jadanik XIII. mendean ere erabiltzen zen energia-iturri hori. Hala ere, historian zehar izan duen bilakaerak hainbat gorabehera izan ditu. Egun, berriz berpizten ari da harekiko jakin-mina, eta horren adierazgarri dira aurrekontu handiko I+G proiektu ugarien onarpena. Bestalde, Iberiar penintsulako ipar kostaldea baliabide honen munduko potentzialik handienetakoen barnean dago, eta haren industria-ustiapen errealitate bihur daiteke epe luze-ertainean

Técnicas de modulación para convertidores de fijación por diodos tres niveles multifase y control eficiente de dispositivos captadores de energía de las olas

242 p.Las olas y las corrientes marinas gozan de unas caracterí sticas propias que las diferencian del resto de recursos marinos [1{3], e incluso del resto de fuentes renovables cl ásicas como son el sol y el viento. Entre todas las bondades que las olas y las corrientes marinas presentan, caben destacar su gran potencial energ ético en comparaci ón con el resto de fuentes renovables, y su elevado factor de predicci ón. La explotaci ón de la eneríg a marina, en t érminos de obtenci ón de financiaci on, debe competir con otras tecnolog ías como son la energ ía e ólica y la energ a solar, siendo estas ultimas tecnologí as ya maduras donde las inversiones m ás fuertes ya han sido realizadas. Aunque es grande la distancia que separa a las energ ías marinas frente a las anteriormente citadas e ólica y solar, tanto el sector privado como el p úblico est án apostando por la extracci ón de energí a a trav és de las olas y las corrientes marinas. Sin embargo, a pesar del gran potencial que presentan, son muchas las barreras tecnol ogicas que impiden alcanzar la madurez comercial tanto de los dispositivos captadores de olas WEC, como de los dispositivos captadores de corrientes CEC. Algunos de los principales obst áculos que impiden lograr la comercializaci ón son: 1. Los captadores WEC y CEC, deben disponer de medios que hagan posible extraer la m áxima potencia y que esta presente un per l m ás uniforme e independiente de las irregularidades que presenta la fuente de energí a. 2. Atendiendo a su ubicaci ón en alta mar, las tareas de reparaci ón y mantenimiento no resultan triviales a causa de la di dificultad de acceso a la zona. Es por ello que se requieren sistemas robustos que garanticen su funcionamiento y que sean capaces de transformar los altos niveles de energí a que se pueden capturar en dichas ubicaciones.Por lo tanto, teniendo en cuenta la necesidad que presentan los dispositivos captadores WEC y CEC en t érminos de robustez de sistema, habilidad, y procesado de grandes niveles de potencia, y sabidas las ventajas que la tecnologí a NPC multinivel y multifase aporta al respecto, con el fin de que estos sistemas se incluyan en los mencionados captadores de energ ía, se cree necesario investigar y desarrollar nuevos algoritmos de modulaci ón para dicha arquitectura de convertidores. Estas estrategias de modulaci ón deben resultar sencillas, intuitivas y f áciles de extender a m fases. Asimismo, deben garantizar la operabilidad tanto en estado estacionario como en condiciones de operaci ón irregulares, dando, a su vez, soluci ón a las carencias que la topologí a cl ásica NPC presenta. Todo ello sin requerir una alta carga computacional, lo que repercute en la reducci ón de los tiempos de procesado

Técnicas de modulación para convertidores de fijación por diodos tres niveles multifase y control eficiente de dispositivos captadores de energía de las olas

242 p.Las olas y las corrientes marinas gozan de unas caracterí sticas propias que las diferencian del resto de recursos marinos [1{3], e incluso del resto de fuentes renovables cl ásicas como son el sol y el viento. Entre todas las bondades que las olas y las corrientes marinas presentan, caben destacar su gran potencial energ ético en comparaci ón con el resto de fuentes renovables, y su elevado factor de predicci ón. La explotaci ón de la eneríg a marina, en t érminos de obtenci ón de financiaci on, debe competir con otras tecnolog ías como son la energ ía e ólica y la energ a solar, siendo estas ultimas tecnologí as ya maduras donde las inversiones m ás fuertes ya han sido realizadas. Aunque es grande la distancia que separa a las energ ías marinas frente a las anteriormente citadas e ólica y solar, tanto el sector privado como el p úblico est án apostando por la extracci ón de energí a a trav és de las olas y las corrientes marinas. Sin embargo, a pesar del gran potencial que presentan, son muchas las barreras tecnol ogicas que impiden alcanzar la madurez comercial tanto de los dispositivos captadores de olas WEC, como de los dispositivos captadores de corrientes CEC. Algunos de los principales obst áculos que impiden lograr la comercializaci ón son: 1. Los captadores WEC y CEC, deben disponer de medios que hagan posible extraer la m áxima potencia y que esta presente un per l m ás uniforme e independiente de las irregularidades que presenta la fuente de energí a. 2. Atendiendo a su ubicaci ón en alta mar, las tareas de reparaci ón y mantenimiento no resultan triviales a causa de la di dificultad de acceso a la zona. Es por ello que se requieren sistemas robustos que garanticen su funcionamiento y que sean capaces de transformar los altos niveles de energí a que se pueden capturar en dichas ubicaciones.Por lo tanto, teniendo en cuenta la necesidad que presentan los dispositivos captadores WEC y CEC en t érminos de robustez de sistema, habilidad, y procesado de grandes niveles de potencia, y sabidas las ventajas que la tecnologí a NPC multinivel y multifase aporta al respecto, con el fin de que estos sistemas se incluyan en los mencionados captadores de energ ía, se cree necesario investigar y desarrollar nuevos algoritmos de modulaci ón para dicha arquitectura de convertidores. Estas estrategias de modulaci ón deben resultar sencillas, intuitivas y f áciles de extender a m fases. Asimismo, deben garantizar la operabilidad tanto en estado estacionario como en condiciones de operaci ón irregulares, dando, a su vez, soluci ón a las carencias que la topologí a cl ásica NPC presenta. Todo ello sin requerir una alta carga computacional, lo que repercute en la reducci ón de los tiempos de procesado

A New Methodology to Manage FPGA Distributed Memory Content via Bitstream for Xilinx ZYNQ Devices

This paper proposes a methodology to access data and manage the content of distributed memories in FPGA designs through the configuration bitstream. Thanks to the methods proposed, it is possible to read and write the data content of registers without using the in/out ports of registers in a straightforward fashion. Hence, it offers the possibility of performing several operations, such as, to load, copy or compare the information stored in registers without the necessity of physical interconnections. This work includes two flows that simplify the designing process when using the proposed approach: while the first enables the protection or unprotection of writing on different partial regions through the bitstream, the second permits homogeneous instances of a design implemented in different reconfigurable regions to be obtained without losing efficiency. The approach is based and has been physically validated on the ZYNQ from Xilinx, and when using partially reconfigurable designs, it does not affect the hardware overhead nor the maximum operating frequency of the design

Ibilgailu elektrikoen propultsio-sistemak: motor elektrikoak eta horien kontrola

Ibilgailu elektriko eta hibridoetako propultsio-sistemetan erabiltzen diren motor elektrikoen artearen egoera aztertzen du artikulu honek. Horrez gain, makina horiek kontrolatzeko ohikoak diren FOC (Field Oriented Control) eta DTC (Direct Torque Control) kontrol-egiturak azaltzen eta konparatzen dira, eta baita motorraren posizio eta abiadura mekanikoa neurtzen duen sentsorerik gabeko kontrola (sensorless, ingelesez) ere: behatzaileetan oinarritutako estimadoreak, abiadura moderatu eta altuetarako baliagarriak direnak, eta salientzia magnetikoan oinarritutako metodoak, abiadura baxu edota ibilgailua geldi dagoenean ezartzen direnak. Amaitzeko, teknologiak etorkizunean izan ditzakeen erronkak eta joerak azaltzen dira.