Resumen
La creciente demanda de movilidad sostenible y las estrictas normativas sobre emisiones han impulsado a la industria automotriz hacia el desarrollo de tecnologías de trenes de potencia electrificados, como los vehículos eléctricos híbridos (HEV), los híbridos enchufables (PHEV) y los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV). Estos sistemas presentan un alto nivel de complejidad debido a la presencia de múltiples fuentes de energía y condiciones de operación dinámicas, lo que exige estrategias de control avanzadas para garantizar una gestión energética eficiente y un rendimiento óptimo del vehículo.
Esta tesis presenta una metodología sistemática para mejorar las estrategias de control del tren de potencia mediante el desarrollo basado en modelos y técnicas de control óptimo. Se desarrollan modelos detallados del tren de potencia para simular el comportamiento del vehículo en tiempo real, considerando la dinámica de los componentes, factores ambientales y demandas del conductor. Estos modelos constituyen la base para diseñar estrategias de gestión energética adaptadas a las condiciones reales de operación.
Una contribución significativa de este trabajo es la explotación de información histórica de ciclos de conducción para mejorar las estrategias de gestión energética en aplicaciones donde existe una periodicidad en las rutas. Aprovechando estos datos, se implementan enfoques de control predictivo para optimizar el consumo energético en condiciones recurrentes. Además, se proponen métodos de calibración adaptativa para mejorar la precisión de los modelos de pila de combustible ante diferentes condiciones y efectos de degradación.
Se aplican estrategias de control óptimo para minimizar el consumo de energía y las emisiones, respetando las restricciones de la aplicación. Estas estrategias se evalúan mediante estudios de caso reales, incluyendo un autobús urbano HEV, un PHEV operando en zonas reguladas, y un FCEV en trayectos diarios. Los resultados demuestran la efectividad de las metodologías propuestas en la mejora de la eficiencia energética y la robustez operativa de trenes de potencia avanzados.
