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Modelado y Control de un Sistema de Gestión Térmica de Múltiples Intercambiadores de Calor para Vehículos Convencionales y Eléctricos Híbridos

Autores: Syed, Zaker A.; Wagner, John R.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Modelado y Control de un Sistema de Gestión Térmica de Múltiples Intercambiadores de Calor para Vehículos Convencionales y Eléctricos Híbridos


Categoría

Procesos industriales

Subcategoría

Diseño de procesos industriales

Palabras clave

Sistema de tren motriz
Sistema de gestión térmica
Radiador
Sistema de refrigeración
Velocidad del conjunto de ventiladores
Controlador Stateflow

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El tren motriz en vehículos de combustión y eléctricos requiere un sistema de gestión térmica para regular la temperatura de funcionamiento de los componentes bajo el capó. La introducción de actuadores de sistemas de refrigeración controlados por computadora (por ejemplo, ventiladores de velocidad variable, bomba y válvulas) permite ahorros de energía durante los ciclos de conducción. El radiador generalmente se dimensiona para la máxima eliminación de calor según las condiciones ambientales y de carga térmica del vehículo. Este documento explora el uso de múltiples radiadores para adaptar las operaciones del sistema de refrigeración a las demandas de conducción. Se presenta un modelo térmico no lineal de múltiples entradas (es decir, velocidad del arreglo de ventiladores, bomba y posiciones de válvulas de salida) para predecir el comportamiento del sistema. Se ha diseñado e implementado un controlador de flujo de estado para mantener la temperatura del componente dentro de un rango deseado (~80 grados C). Se han realizado una serie de pruebas experimentales para comparar el rendimiento de la arquitectura propuesta con respecto a un diseño de radiador único. Se implementó un ciclo de conducción estándar que presenta cargas térmicas bajas (20 kW) y altas (40 kW) en el laboratorio para un vehículo que parte desde el reposo. Se estudiaron el seguimiento de la temperatura del refrigerante, las velocidades de los ventiladores y el consumo de energía de los ventiladores durante el ciclo de operación representativo. Los resultados de las pruebas muestran un tiempo de calentamiento mucho más rápido (~10 min) y un seguimiento de temperatura para la prueba experimental del radiador doble en comparación con el radiador único (~13 min). El consumo neto de energía de los ventiladores se redujo en un 4.6% con el radiador doble en comparación con la configuración de radiador único. Teniendo en cuenta que los motores suelen operar en ralentí a cargas medias, estos hallazgos pueden mejorar el rendimiento general del tren motriz.

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