Propuesta de implementación de un generador acoplado a un motor eléctrico para la regeneración de energía en vehículos eléctricos

Abstract

RESUMEN: El reciente auge en el desarrollo de vehículos eléctricos ha demostrado que una de las principales desventajas que estos presentan con respecto a los vehículos tradicionales que emplean como fuente principal el motor de combustión interna, es la relativamente baja autonomía que estos poseen. Una de las medidas consideradas para disminuir dicha desventaja es la implementación de sistemas de regeneración de energía, los cuales aprovechan la energía mecánica normalmente desperdiciada durante el frenado para convertirla en energía eléctrica. El presente trabajo, se realiza la propuesta de implementación de un volante de inercia en conjunto con un sistema que funcione por medio de dispositivos de Corriente Alterna (CA), con el objetivo de reducir las pérdidas de energía presentes en las conversiones de un tipo de corriente eléctrica a otro. Por lo cual, es necesario introducir las bases históricas y la evolución de los primeros sistemas de frenado empleados en vehículos, así mismo la historia de los motores eléctricos y de sistemas de control, debido a su gran importancia en el desarrollo de la presente investigación. Posteriormente, se debe llevar a cabo la fundamentación teórica del funcionamiento de los motores de CA, abarcando sus clasificaciones como de la manera en que algunos se pueden emplear como un generador eléctrico. Con la definición de los conocimientos teóricos, es necesario llevar a cabo la selección de los elementos a emplear como el motor de CA, donde es necesario encontrar aquel que satisfaga la potencia necesaria para impulsar al vehículo. Como el volante de inercia desempeña un papel de suma importancia dentro de la propuesta es necesario encontrar un modelo comercial. Posteriormente, a partir de las dimensiones del volante de inercia y suponiendo los valores de la energía mecánica que pueden presentarse durante el frenado, se presenta el cálculo de los valores de energía eléctrica que el sistema genera, esto para tener una perspectiva del comportamiento del sistema. También a partir del motor es posible calcular el consumo energético que este requiere y a partir de ellos proponer un arreglo de baterías que cumpla con las necesidades de alimentación que este necesita. Finalmente se requiere el uso de un regulador de CA para poder mantener una corriente uniforme a lo largo del sistema una simulación mediante el software Multisim, para hacer un análisis del comportamiento previsto de la corriente a lo largo del circuito. Posteriormente mediante el software SolidWorks se presenta el modelado de los componentes propuestos y a partir de ello hacer una representación grafica del ensamblaje del sistema considerando las dimensiones de un vehículo comercial. ABSTRACT: The recent boom in the development of electric vehicles has shown that one of the main disadvantages that these present with respect to traditional vehicles that use as their main source the internal combustion engine, is the relatively low autonomy they possess. One of the measures considered to reduce this is the implementation of energy regeneration systems, which takes advantage of the mechanical energy normally wasted during braking to convert it into electrical energy. The present work, the proposal of implementation of a flywheel is made in conjunction with a system that works by means of Alternating Current (AC) devices, with the objective of reducing the energy losses in the conversions of a type of electric current to another. Therefore, it is necessary to introduce the historical bases and the evolution of the first braking systems used in vehicles, as well as the history of electric motors and control systems, due to their great importance in the development of this research. Subsequently, the theoretical foundation of the functioning of the AC motors must be carried out, covering their classifications as in the way in which some can be used as an electrical generator. With the definition of theoretical knowledge, it is necessary to carry out the selection of the elements to be used as the AC motor, where it is necessary to find the one that satisfies the necessary power to drive the vehicle. As the flywheel plays a very important role within the proposal it is necessary to find a business model. Subsequently, from the dimensions of the flywheel and assuming the values of mechanical energy that can occur during braking, the calculation of the electrical energy values that the system generates is presented, this to have a view of the behavior of the system. Also, from the engine it is possible to calculate the energy needed and required from the battery arrangement that meets the power needs that it needs. Finally, the use of an AC regulator is required to maintain a uniform current throughout the system, a simulation using the Multisim software, to make an analysis of the expected behavior of the current along the circuit. Subsequently, through the SolidWorks software, the modeling of the proposed components are presented, and from this, a graphic representation of the assembly of the system considering the dimensions of a commercial vehicle.