Resumen de Mejoras en la eficiencia de sistemas eléctricos autónomos de tracción mediante técnicas de conmutación dinámica de recursos energéticos
La necesidad de disponer de sistemas de tracción autónomos, conjuntamente con la creciente limitación de disponibilidad y aumento de coste de los combustibles fósiles, fuerzan la revisión de los sistemas de tracción, impulsando mejoras conceptuales en los vehículos eléctricos (VE), dando paso a sistemas ventajosos sobre los actuales.
La presente tesis 'Mejoras en la eficiencia de sistemas eléctricos autónomos de tracción mediante técnicas de conmutación dinámica de recursos energéticos', estudia, propone y realiza sus principales aportaciones de forma multidisciplinar en las áreas de ingeniería eléctrica y electrónica.
Esta tesis propone una visión de los sistemas autónomos eléctricos de tracción, como sistemas de gestión energética, usando los recursos disponibles de forma inteligente y reasignándolos dinámicamente de forma controlada, mediante técnicas de conmutación.
El tema propuesto se aborda a tres niveles: Un primer nivel que consiste en un método dinámico de gestión de recursos energéticos. Un segundo nivel donde el método se aplica a un modelo genérico de vehículo eléctrico (VE), y finalmente, un prototipo donde se verifica el modelo propuesto mediante la gestión de dos matrices de baterías (en total 17 baterías), un inversor bidireccional y un motor asíncrono trifásico de 1,5 CV.
Dentro de la evolución del VE se tratan convertidores trifásicos de potencia multinivel bidireccionales, operando con tensión de bus simétrica y variable. Se estudian también las posibles alimentaciones para este tipo de puentes, tratando sistemas autónomos y, por tanto, no conectados a la red eléctrica, considerando especialmente los flujos de energía puestos en juego y la recuperación de energía en las fases de frenado, usando el motor como generador.
En función de los distintos formatos energéticos que aparecen, queda justificado el uso de acumuladores energéticos secundarios (SESU) constituidos por sistemas de inercia mecánica (Flywheel) o acumulación eléctrica instantánea (Ultracondensadores). Se contemplan también las necesidades de comunicaciones existentes, de forma que posibiliten el control del sistema y la gestión global de la energía en el mismo.
Fruto del trabajo de esta tesis se han tramitado dos patentes. La patente P200902012 titulada 'Método y dispositivo de conmutación de recursos energéticos para sistemas eléctricos autónomos', describe la aplicabilidad y funcionamiento de matrices de dispositivos de almacenamiento energético.
Esta patente hace referencia a un conjunto de acumuladores de energía capaces de conmutar sus conexiones para ofrecer las combinaciones de entradas y salidas de energía que permiten mejorar su rendimiento. El método comprende la conmutación de elementos almacenadores (baterías, unltracondensadores, volantes de inercia flywheels, etc.) con configuraciones cambiantes en combinaciones serie, paralelo y mixtas, con el objeto de flexibilizar y mejorar las disponibilidades energéticas.
La patente P200902013 titulada 'Servomando para el control de vehículos', hace referencia al dispositivo diseñado y construido para controlar el sistema de la tesis durante las pruebas de laboratorio. Este dispositivo consiste en un mando electromecánico usado para entrar las consignas de comportamiento del sistema y monitorización de variables.
