Resumen
La urgente necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y la dependencia de los combustibles fósiles se ha convertido en un objetivo central en la búsqueda global de soluciones energéticas sostenibles. Como uno de los principales contribuyentes a las emisiones, el sector del transporte desempeña un papel clave en el abordaje de estos desafíos. Los vehículos electrificados (xEV), incluidos los vehículos eléctricos de batería (BEV) y los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV), son alternativas prometedoras a los vehículos convencionales con motor de combustión interna (ICEV). Sin embargo, los xEV presentan desafíos únicos en la gestión térmica, los cuales son esenciales para garantizar el rendimiento óptimo, la seguridad y la durabilidad de componentes clave como las baterías, las pilas de combustible y las máquinas eléctricas. Los sistemas integrados de gestión térmica (ITMS) ofrecen una forma integral de gestionar la distribución de calor entre estos componentes, mejorando la eficiencia del vehículo y apoyando la transición hacia un transporte sostenible.
Esta tesis estudia el desarrollo y la aplicación de ITMS en BEV y FCEV, con especial atención a su rendimiento en condiciones climáticas frías. Usando un enfoque combinado de ensayos experimentales y modelado numérico 0D/1D, se crearon modelos detallados de los componentes principales del tren motriz ¿incluidas baterías, motores eléctricos, pilas de combustible y sistemas HVAC y de cabina¿ que luego se integraron en un modelo completo a nivel de vehículo. Esta configuración permitió el estudio de varias configuraciones de ITMS y estrategias de gestión energética en múltiples subsistemas, proporcionando un marco sólido para explorar distintas formas de gestionar las cargas térmicas y lograr ahorros energéticos en diversas condiciones de operación.
La investigación explora y compara múltiples estrategias de gestión térmica, evaluando tanto enfoques tradicionales como innovadores para encontrar las configuraciones más eficientes en términos de energía. Los hallazgos ofrecen información valiosa sobre cómo la gestión térmica integrada puede reducir el consumo energético y favorecer diseños de vehículos eléctricos más sostenibles. Además de estos estudios, esta tesis realiza una importante contribución en términos de modelado de los diferentes componentes de un tren motriz eléctrico, consolidando una metodología integral para la caracterización de componentes y su integración en el marco de un ITMS.
Este trabajo sirve como una referencia fundamental para investigadores e ingenieros del sector automotriz que buscan mejorar la eficiencia energética y la sostenibilidad de los vehículos electrificados. Al proporcionar un enfoque estructurado para el estudio de estrategias de ITMS y el modelado de componentes, esta tesis apoya el desarrollo de soluciones de gestión térmica de próxima generación que respondan a las demandas cambiantes de la industria automotriz y contribuyan a los esfuerzos globales hacia un transporte sostenible.
