Publication: Mechatronic test bench prototype and open source virtual environment for a parallel hybrid drivetrain
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Abstract in spanish
RESUMEN: Hoy en día, uno de los principales problemas en las grandes ciudades es la contaminación, normalmente debida a los gases contaminantes y de efecto invernadero que influyen directamente en el cambio climático. Un porcentaje significativo de estos gases contaminantes es proveniente de los vehículos convencionales, los cuales utilizan combustibles fósiles como fuente de energía. Por esta razón, es que surgen fuentes de energía alternativas o poco convencionales para utilizar en el sector de la movilidad, entre estas y de las más destacadas y favorables se encuentra la utilización de energía almacenada en baterías para suplir a los vehículos. Sin embargo, el cambio completo del parque automotriz o del sector de la movilidad sería muy drástico, no solo para la industria y el comercio, sino, para los usuarios en general, de allí nacen los vehículos híbridos. Estos vehículos buscan ser un paso intermedio entre los combustibles fósiles y las energías alternativas, y así disminuir de manera graduada el impacto al cambio climático que generan los vehículos en general. Por otro lado, diversos grupos de interés en el área de la movilidad, como lo son las universidades y centros de investigación o las industrias automotrices, están en la obligación de desarrollar vehículos híbridos para este mercado emergente. Pero todo desarrollo requiere de una metodología detallada y que tenga en cuenta todos los factores importantes que deben cumplir los vehículos híbridos. Dentro de este proceso metodológico o de desarrollo, uno de los elementos fundamentales es la implementación de un control adecuado, que permita regular y manipular la hibridación de manera correcta. Sin embargo, para poder simular, probar y evaluar diferentes estrategias de control en un sistema híbrido son necesarias pruebas tanto en modelos matemáticos de simulación en un computador, como pruebas y puesta a punto en un entorno controlado. Dichas necesidades se resuelven en este trabajo de grado, el cual busca desarrollar un prototipo de banco de pruebas mecatrónico, que esté compuesto por un motor de combustión interna y uno eléctrico, todo sobre un sistema híbrido de movilidad en arreglo paralelo. También, en este trabajo de grado se busca el desarrollo de un ambiente virtual open-source que permita la simulación, animación y evaluación de diversas estrategias de control y poder comparar entre los resultados obtenidos en el computador con los resultados que se obtengan en el prototipo de banco de pruebas.
Abstract in english
ABSTRACT: Nowadays, one main issue in large cities is pollution usually due to polluting and greenhouse gases that directly influence climate change. A significant percentage of these polluting gases come from conventional vehicle use fossil fuels as energy source. For this reason, alternative or unconventional energy sources are emerging for use in the mobility sector. Among these, the most prominent and favorable is the use of energy stored in batteries to supply vehicles. However, a complete change in the vehicle fleet would be very drastic to the mobility sector, not only for industry and commerce, but also for users in general. This is one of the main reason for using hybrid vehicles (HV). These vehicles seek to be an intermediate step between fossil fuels and alternative energies, and thus gradually reduce the impact of climate change generated by polluting vehicles in general. On the other hand, various interest groups in the area of mobility, such as universities and research centers, or the automotive industry, are driven to develop hybrid vehicles for this emerging market. But all development requires a detailed methodology that takes into account all the important factors that hybrid vehicles must meet. Within this methodological or development process, one of the fundamental elements is the implementation of adequate control, which allows hybridization to be regulated and handled correctly. However, in order to simulate, test and evaluate different control strategies in a hybrid system, tests are required both in mathematical simulation models on a computer, and laboratory testing and tuning in a controlled environment. These needs are solved in this project, which looks forward to develop a prototype of mechatronic Test Bench, which consists of an internal combustion engine and an electric one, all on a hybrid system of mobility in parallel arrangement. Also, this project intends to develop a virtual open-source environment that allows the simulation, animation and evaluation of various control strategies and to compare between the results obtained in the computer with the results obtained in the prototype Test Bench.