Diseño del sistema de gestión de energía de una aeronave con pila de combustible

Abstract

En este trabajo se detallan distintos métodos de gestión de la energía para un vehículo aéreo no tripulado. En concreto, se aplicarán las demandas de energía que requieren las actuaciones del proyecto Tilt-Rotor, cuyas fuentes de energía son baterías, una pila de combustible y células solares. En primer lugar se emplearán las llamadas estrategias heurísticas, la cuales están basadas en reglas intuitivas de fácil implementación; la segunda estrategia se basa en el Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS), consistente en la minimización del consumo de combustible sujeto a una serie de restricciones. Para tal hacer la gestión de energía de una manera más eficiente, se ha diseñado un modelo del sistema de energía, mediante el cual el llamado Controlador Supervisor va gestionando la potencia que demandan el resto de sistemas del avión para que el reparto entre los subsistemas se haga de la manera que marque la estrategia implementada. El objetivo de gestionar la energía en este proyecto es buscar una mayor eficiencia en el consumo de la energía disponible, con la idea de aumentar el alcance y la autonomía de la aeronave para una cantidad de energía llevada a bordo. Además, cuanto mejor se haga esa gestión, menos sufrirán los generadores de energía y más larga será su vida útil.

This work details different energy management methods for an unmanned aerial vehicle. Specifically, the energy demands required by the Tilt-Rotor project actions, whose energy sources are batteries, a fuel cell and solar cells, will be applied. First, the so-called heuristic strategies will be used, which are based on intuitive rules that are easy to implement; The second strategy is based on the Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS), consisting of the minimization of fuel consumption subject to a series of restrictions. In order to do the energy management in a more efficient way, a model of the energy system has been designed, through which the so-called Supervisory Controller is managing the power demanded by the rest of the aircraft systems so that the distribution between the subsystems is do in the way that marks the strategy implemented. The objective of managing energy in this project is to seek greater efficiency in the consumption of available energy, with the idea of increasing the range and autonomy of the aircraft for an amount of energy carried on board. In addition, the better that management is done, the less the power generators will suffer and the longer their useful life will be.