Optimización de vehículos eléctricos de rango extendido

Júdez Gil, Victor
Muñoz Rodríguez, Mariano (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2012
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Ingeniería e Infraestructura de los Transportes

Ingeniero Industrial

Resumen: El objetivo de este estudio es elaborar una metodología para optimizar el tamaño de la batería (energía almacenada) y del extensor de rango (potencia máxima) aplicable a diferentes tipos de Vehículo Eléctricos de Rango Extendido. Los vehículos eléctricos se presentan como una solución prometedora a los problemas con los que se enfrenta el sector de transporte. Debido a su alta eficiencia los vehículos eléctricos son capaces de reducir considerablemente las emisiones locales y globales, así como reducir la dependencia que el trasporte tiene de los limitados y cada vez más costosos combustibles fósiles. Sin embargo los vehículos eléctricos presentan problemas importantes. La mayor parte de estos problemas derivan del alto precio y baja densidad energética que presentan actualmente las baterías, lo que conlleva a autonomías eléctricas no suficientes para la mayoría de los conductores. Para superar las deficiencias actuales de los vehículos eléctricos y acelerar la electrificación del automóvil los Vehículo Eléctricos de Rango Extendido pueden ser una solución atractiva. En estos vehículos se añade un motor térmico (extensor de rango) al tren de potencia de un vehículo eléctrico, el cual es capaz de recargar las baterías cuando la carga de estas ha sido totalmente consumida. La adición del extensor de rango elimina las limitaciones de autonomía que presentan los vehículos eléctricos y además permite ajustar el tamaño de la batería a la distancia típica recorrida diariamente, reduciendo por lo tanto el coste total del vehículo. Este estudio se ha centrado en analizar los patrones de conducción de los conductores para analizar que características influyen en el tamaño óptimo de la batería de del extensor de rango. Para ello se ha hecho uso de una amplia base de datos de conducción de vehículos. Así mismo se ha adaptado un método de optimización convexa para su utilización en el control y simulación de Vehículos Eléctricos de Rango Extendido. Los resultados del estudio muestran que el tamaño óptimo de la batería es fuertemente dependiente del precio de esta y de la distancia recorrida diariamente, la cual varía según el segmento de mercado sobre el que fijamos el estudio. El tamaño del extensor de rango debe decidirse según las prestaciones deseadas para el vehículo en trayectos largos, debiendo prestar especial atención a los requerimientos esperados en zonas montañosas. El proyecto demuestra que los Vehículos Eléctrico de Rango Extendido son una buena solución para reducir el consumo de combustible, siendo posible reducir el 70 % de uso de combustible con rango eléctricos reducidos (50-70km). Además estos vehículos podrían ser validos para un mayor porcentaje de conductores al no presentar limitaciones de autonomía y ser más competitivos en comparación con los vehículos eléctricos actuales.

Palabra(s) clave (del autor): vehículo eléctrico ; vehículo híbrido ; rango extendido ; batería ; optimización convexa

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera