Un enfoque de modelado para el efecto del envejecimiento de la batería en el rendimiento de un rotorcraft eléctrico híbrido para la movilidad aérea urbana
Autores: Donateo, Teresa; Ficarella, Antonio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Un enfoque de modelado para el efecto del envejecimiento de la batería en el rendimiento de un rotorcraft eléctrico híbrido para la movilidad aérea urbana
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Sistemas de energía eléctrica
Sistemas de energía eléctrica híbridos
Herramientas de simulación
Rendimiento de baterías
Economía de combustible
Operabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
El interés en los sistemas de energía eléctrica y eléctrica híbrida para aeronaves y rotorcraft ha aumentado significativamente en los últimos años. Sin embargo, aún se necesitan desarrollar herramientas de simulación avanzadas para explotar el potencial y abordar la complejidad de estos sistemas. El objetivo de esta investigación es proponer un enfoque de modelado para la degradación del rendimiento de la batería durante su envejecimiento, y utilizar dicho modelo para cuantificar la economía de combustible y la operatividad de un helicóptero eléctrico híbrido tanto en la operación normal de AirTaxi como en el caso de falla del motor. El método propuesto se basa en datos experimentales de baterías de litio recuperados en la literatura. El modelo de batería se incluye en una herramienta de simulación integral donde el motor de turbina y la máquina eléctrica se simulan con un enfoque simple pero exhaustivo que tiene en cuenta el comportamiento a carga parcial de ambos convertidores de energía. La presente investigación también propone y compara diferentes estrategias para el uso de la batería durante la misión de AirTaxi, mostrando que es posible reducir el consumo de combustible hasta un 11% cuando la batería está al principio de su vida. Cuando la batería se acerca al final de su vida útil, es necesario utilizar una estrategia de gestión de energía que garantice el mantenimiento de su estado de carga a expensas de un menor ahorro de combustible.
Descripción
El interés en los sistemas de energía eléctrica y eléctrica híbrida para aeronaves y rotorcraft ha aumentado significativamente en los últimos años. Sin embargo, aún se necesitan desarrollar herramientas de simulación avanzadas para explotar el potencial y abordar la complejidad de estos sistemas. El objetivo de esta investigación es proponer un enfoque de modelado para la degradación del rendimiento de la batería durante su envejecimiento, y utilizar dicho modelo para cuantificar la economía de combustible y la operatividad de un helicóptero eléctrico híbrido tanto en la operación normal de AirTaxi como en el caso de falla del motor. El método propuesto se basa en datos experimentales de baterías de litio recuperados en la literatura. El modelo de batería se incluye en una herramienta de simulación integral donde el motor de turbina y la máquina eléctrica se simulan con un enfoque simple pero exhaustivo que tiene en cuenta el comportamiento a carga parcial de ambos convertidores de energía. La presente investigación también propone y compara diferentes estrategias para el uso de la batería durante la misión de AirTaxi, mostrando que es posible reducir el consumo de combustible hasta un 11% cuando la batería está al principio de su vida. Cuando la batería se acerca al final de su vida útil, es necesario utilizar una estrategia de gestión de energía que garantice el mantenimiento de su estado de carga a expensas de un menor ahorro de combustible.