Diseño del sistema de energía y propulsión con control para optimización energética de un cuadriciclo eléctrico biplaza urbano

Abstract

En esta presente tesis se busca aportar al desarrollo de la tecnología de los vehículos eléctricos. Se toma como objetivo diseñar un sistema de energía y propulsión para un nuevo cuadriciclo eléctrico biplaza de uso urbano, enfocándose en minimizar el precio maximizando la eficiencia. Para ello, se emplea la metodología de diseño mecatrónico PUCP-UFSC, se realiza la investigación necesaria para un marco teórico, se investigan y analizan las tecnologías existentes, y se concreta el diseño conceptual del sistema de energía y propulsión. A grandes rasgos, emplea un sistema de alimentación con baterías de ion litio con BMS integrado, un sistema de propulsión empleando un motor DC Brushless con su respectivo driver, y un sistema de control que usa un microprocesador para la gestión completa del sistema y un microcontrolador para el monitoreo constante del estado de la batería y el motor. Se realizó la investigación de las condiciones de trabajo del sistema, gracias a lo cual fue posible definir un motor de 10 kW y un arreglo de celdas ICR18650-26V con 20 en serie y 27 en paralelo. La selección del resto de componentes fue realizada considerando el precio y la eficiencia, siendo los elementos más resaltantes un STM32 como microprocesador y un ESP32 WROOM 32 como microprocesador. Se desarrolló un algoritmo de control diseñado para hacer uso de forma eficaz del driver y motor DC Brushless, así como de aumentar la autonomía del sistema. Se espera que logre esto gracias a la funcionalidad de freno regenerativo el driver, así como del control de corriente durante el funcionamiento del sistema a batería baja. Sin embargo, aun sin estas funcionalidades, se calcula un estimado de 104.2 km de autonomía. Finalmente, se realiza un presupuesto de la posible implementación del sistema con un recuento de los componentes comerciales a comprar y los procesos de manufactura a emplear, terminando con un precio final de 3270 dólares.