Descripción del Proyecto

PCB-BUS

Titulo: Simulación y control de la gestión energética de un sistema híbrido basado en pila de combustible, supercondensador y batería para un autobús eléctrico.

TRA2014-57520-R

Duración: 2015 – 2018

Subvención: 127.050 euros

Resumen:

El principal motivo para analizar nuevas alternativas a los actuales sistemas de transporte público urbano, están íntimamente relacionadas con problemas energéticos , de movilidad urbana, de contaminación global, del mantenimiento de una calidad de aire aceptablemente limpio en las áreas urbanas y de los índices de ocupación y saturación del espacio urbano.

Los autobuses constituyen el sistema de transporte público más flexible y cercano al usuario de todas las alternativas existentes, presenta, además, costos de operación e inversiones en infraestructuras y material móvil más reducidos que el metro o tranvía, respecto a este último presenta un ínidce de ocupación inferior del espacio público de superficie.

La electricidad constituye el vector energético  más eficiente y con capacidad de proceder de fuentes renovables; la dependencia del petróleo se ha convertido en un factor de inestabilidad política y económica y, a su vez, en un problema medioambiental. Por otra parte, los motores eléctricos muestran un rendimiento muy suoerior al de los motores térmicos y, además, son silenciosos, no contaminantes y mejor adpatados a la tracción terrestre. Considerando estos aspectos y la capacidad de recuperar la energía durante la franada, demuestran las posibilidades de utilización delos autobuses eléctricos, sin embargo, la masa y dimensiones del vehículo, conjuntamente con las condiciones de utilización del mismo, son parámetros que determinan las características de los componentes.

Este proyecto presenta un método de gestión de la energía en una fuente de potencia eléctrica híbrida para autobuses eléctricos. Esta fuente de energía eléctrica híbrida se compone de un sistema de pila de combustible como fuente principal y dos fuentes de almacenamiento de energía, un cocnjunto de ultracondensadores y un conjunto de baterías, como fuente auxiliar. Con esta hibridación, el volumen y la masa de la fuente de energía eléctrica híbrida se pueden reducir, ya que la alta densidad de energía de la batería y la alta densidad de potencia de supercondensador se pueden combinar para optimizar dichos factores. En la estrategia de control propuesta, la pila de combustible se utiliza para gestionar la energía entre la demandada en la tracción (en menor grado) y la requerida por los auxiliares, y, también,  para repartir el flujo de energía entre los ultrcondensadores y las baterías, que soportarán en mayor medida la demanda en tracción. El reparto de potencia depende de la potencia de tracción, de los auxiliares de autobús y del estado de carga de los ultrcondensadores y las baterías. Se procederá a la modelización de todos los componentes embarcados, así como del propio autobús, de  los auxiliares y del ciclo de conducción. De esta forma, se puede obtener una valiosa herramienta de simulación que además sirva para poder comparar entre sí, de manera efectiva, distintos tipos de tecnologías, a la hora de decidir cuál es la más adecuada para instalar en el vehículo. Se definirá una estrategia de control cuya principal consideración es que la gestión de la energía de la fuente de alimentación se lleve a cabo con un algoritmo de control que cubra los diferentes modos de funcionamiento y  que haga que el rendimiento global se maximice. Los resultados de la simulación de los modelos facilitarán el diseño del sistema de control con HILs, control real basado en un sistema físico con el mismo lazo de control que permitirá la validación de la estrategia adoptada.

Participantes:

Instituto Universitario de Investigación del Automóvil (INSIA – UPM), Grupo de máquinas eléctricas GME-UPM,  Centro de electrónica industrial CEI-UPM

Financiadores:

Ministerio-de-Economía

RESULTADOS