Resumen

Los automóviles híbridos han tomado mucha fuerza en la última década como la respuesta verde al cambio climático global. Consisten en el uso conjunto de motores de generación eléctrica y motores térmicos. Las ventajas ecológicas son evidentes, pero todavía su desarrollo es muy precario; por esto, este estudio propone la optimización local y global del sistema, que abarca el estudio del tamaño total, la variación del peso, la eficiencia, la potencia, el tamaño de cada pieza, entre otras variables de interés. Otro factor interesante es la regeneración, que consiste en recuperar la energía cinética del frenado que se disipa en calor para el uso del vehículo.

Evaluando las variables de diseño, se utilizaron diversos modelos de optimización. Los que no se basan en métodos de gradiente (no requieren calculo de derivadas parciales) mostraron efectividad en encontrar las regiones con la mayor posibilidad de óptimos globales, aunque con tiempos de convergencia sumamente altos y tolerancias largas, lo cual lleva a pensar que es mejor usar métodos de cálculo mucho más robustos.

Este estudio se basó en los vehículos tipo SUV (similares a una Jeep Cherokee), asumiendo sus características tales como peso, radio de las ruedas, peso sin el eje principal, área frontal, etc. Para el modelo se tomaron las siguientes simplificaciones:

La masa total de vehículo permanece constante sin importar el tamaño de los componentes. El tamaño de los componentes varía en pasos discretos.

El administrador de energía se mantendrá constante.

Para la definición del problema de optimización, se tomaron como variables de estudio el sistema de picos de potencia de la celda de combustible, el sistema de picos de potencia del motor, número de módulos de la batería, requerimiento mínimo de potencia, requerimiento máximo de potencia, parámetro de carga de potencia y tiempo mínimo de apagado. Para asegurar que el equipo va a tener las mismas características de una SUV normal, se establecieron las restricciones de rendimiento con al aceleración, el ciclo de manejo, entre otras. Finalmente, se estableció como función objetivo la economización de combustible. Los resultados mas destacados son:

El diseño de las celdas de combustible requiere de un modelo multimodal que conlleva a varios óptimos locales.

El diseño óptimo de la celda de combustible depende fuertemente del ciclo de manejo y del peso promedio del automóvil.

Muy pocos modelos tienen en cuenta las diversas condiciones de manejo a las que se puede ver enfrentada una persona que maneja este tipo de vehículos.

• Materias:Energía Rendimiento de energía Hidrógeno Administración industrial Control de procesos industriales
• Subjects:Energy Energy output ratio Hydrogen Industrial management Industrial process control
• Palabras claves:Elemento químico, Cambio climático, Automóviles híbridos, Administrador de energía
• Keywords:Chemical Element, Climate Change, Hybrid Automobiles, Energy Manager