Gestió energètica d’un tren de potència híbrid per a un robot mòbil

Abstract

La reducció d’emissions de gasos contaminants produïts pels vehicles amb sistemes de propulsió convencionals és un dels principals reptes de la industria avui en dia. L’interès en el canvi d’aquests sistemes de propulsió per uns alternatius que no emetin gasos d’efecte hivernacle obre les portes als vehicles elèctrics i híbrids, capaços de satisfer les necessitats del mercat. La combinació de les piles de combustible amb bateries és una opció molt interessant que pot arri- bar a assolir les prestacions requerides en un ampli ventall de la indústria automobilística i en el sector industrial en general. Aquest projecte abasta la gestió d’energia d’un tren de potència híbrid per a un robot mòbil amb una pila de combustible i una bateria com a fonts de potència. En l’actualitat, el robot compta amb un tren de potència elèctric alimentat per una bateria. Es proposa una estratègia d’assignació de potència basada en un camp de potencial artificial, capaç de distribuir la potència segons les necessitats del sistema de propulsió i el nivell de càrrega de la bateria. A més, s’implementa un sistema de control del nivell de càrrega de la bateria mitjançant un controlador PID per allargar l’autonomia del robot. S’ajusten i optimitzen els paràmetres, tant de l’algoritme de divisió de potència adaptativa com del controlador PID, aconseguint una millora significativa en l’estat de salut de la pila de combustible, així com l’augment de l’autonomia del robot mòbil

Reducing emissions of air pollutants produced by vehicles with conventional propulsion systems is one of the main challenges in today’s industry. The interest in replacing these propulsion systems with alternative ones that do not emit greenhouse gases opens the door to electric and hybrid vehicles, which are able to meet the market needs. Combining fuel cells with batteries is a very interesting option that can achieve the required performance in a wide range of the automotive industry and in the industrial sector in general. This project covers the power management of a hybrid powertrain for a mobile robot with a fuel cell and a battery as power sources. Currently, the robot has an electric powertrain powered by a battery. A power allocation strategy based on an artificial potential field and capable of distributing power according to the propulsion system needs and battery charge level is proposed. In addition, a battery charge level control system is implemented using a PID controller to extend the robot’s autonomy. The parameters of both the adaptive power division algorithm and the PID controller are adjusted and optimized, achieving a significant improvement in the health state of the fuel cell, as well as increasing the mobile robot’s autonomy