Dimensionamiento e implementación de banco de supercondensadores como fuente secundaria en sistemas de tracción eléctricos basados en pila de combustible.

Abstract

Hoy en día, son muchas las problemáticas medioambientales que se deben enfrentar en todo el mundo debido al calentamiento global. Esto está directamente relacionado con las emisiones de gases a la atmósfera y el efecto invernadero, donde dentro de los principales emisores de gases de invernadero se encuentran los vehículos a combustión. Esta es una de las razones por la que en los últimos años han adquirido gran popularidad los vehículos eléctricos en cuanto a medios de transporte para personas, sin embargo, por temas de efectividad y costos, no se ha podido masificar, ya que en su gran mayoría se trata de vehículos basados en baterías de ion-litio que, si bien son probablemente la mejor opción hoy en día, presenta varias deficiencias, tales como sus tiempos de carga, los costos que conlleva y su limitada densidad de potencia, lo cual impide entregar grandes cantidades de corriente en aceleraciones y del mismo modo, absorber la energía por medio del frenado regenerativo y, por último, el deterioro de las baterías con el paso del tiempo. Es por esto por lo que en este trabajo se busca conceptualizar y diseñar una alternativa en cuanto al uso de fuentes de alimentación, la cual consiste en la especificación de un tren de potencia para un vehículo basado en pilas de combustible como fuente primaria y un banco de supercondensadores como fuente secundaria para suministrar o absorber la potencia total requerida siempre que sea necesario. Para ello, se evalúa a través de las leyes de la física el comportamiento del vehículo obteniendo los esfuerzos y permitiendo el cálculo de la potencia y el torque requerido en cada momento, además de que se escogen las principales características de desempeño que debe desarrollar el vehículo. A partir de los resultados obtenidos, se escoge la máquina eléctrica del automóvil y se evalúa en base a simulaciones. Como resultado, se obtiene el dimensionamiento de las fuentes de almacenamiento de energía apoyado por los catálogos disponibles para pilas de combustible y supercondensadores, seguido del diseño de los convertidores dc-dc para la regulación y control de la tensión y potencia que se solicite. Por último, se plantea y evalúa por medio de simulaciones la estrategia de control para un correcto manejo de la energía en ambas fuentes llevándose a cabo por medio del control de los convertidores estáticos utilizados.