Diseño del sistema de tracción del coche solar Helio Race UPV

Abstract

[EN] Climate change and the pursuit of a green future are among the most pressing issues facing the world today. Industries and organizations globally are transitioning to clean energy and green solutions to ensure the sustainability of our planet. The automotive industry, in particular, has undergone significant transformation in the last five years, with the introduction of thousands of electric vehicles aimed at replacing traditional internal combustion engines. As a result, there is a continuous effort to enhance the efficiency and energy consumption of electric vehicles. One innovative idea for optimizing energy production in electric vehicles is the development of solar powered cars. However, this concept presents substantial challenges, as the energy required to propel a car often exceeds the energy that can be harnessed from solar sources. Despite these obstacles, the pursuit of solar racing has emerged, encouraging engineering students worldwide to compete and innovate in this field. The objective of this master’s thesis is to design an efficient powertrain for the first Spanish solar race car. This project will integrate knowledge and skills acquired during the master's program, encompassing mechanical engineering, electronics, control systems, and electromechanics. The design will focus on the energy storage system, the controller, and the motor. The thesis will detail the selection process and study of each component, along with the engineering principles underlying their functionality. Through this comprehensive approach, the goal is to develop a highly efficient powertrain for solar racing, leveraging the full spectrum of expertise gained throughout the course of study.

[ES] En los últimos años, el cambio climático y la búsqueda de un futuro verde se han convertido en preocupaciones globales prominentes. Industrias y organizaciones de todo el mundo están promoviendo cada vez más la energía limpia y las soluciones verdes para proteger nuestro planeta. La industria automotriz, en particular, ha experimentado una transformación significativa en los últimos cinco años con la introducción de miles de vehículos eléctricos para reemplazar los motores de combustión interna tradicionales, promoviendo así el uso de fuentes de energía sostenibles. Este cambio global hacia soluciones más limpias es impulsado por ingenieros que se esfuerzan diariamente por mejorar la eficiencia y el consumo de energía de la movilidad eléctrica. Una propuesta innovadora para optimizar la producción de energía en los vehículos eléctricos es el desarrollo de coches solares. Aunque aprovechar la energía solar para impulsar vehículos presenta desafíos sustanciales —principalmente porque la energía requerida para propulsar un coche a menudo supera la energía generada por los paneles solares— este concepto ha impulsado importantes avances en ingeniería. El desafío de equilibrar la producción de energía y el peso del vehículo ha revitalizado el campo, dando lugar a la creación de competiciones de carreras solares donde estudiantes de ingeniería de todo el mundo pueden mostrar y perfeccionar sus soluciones innovadoras. El objetivo de esta tesis de maestría es diseñar un tren de potencia eficiente para el primer coche de carreras solar español. Este proceso de diseño integrará el conocimiento y las herramientas adquiridas a lo largo del programa de maestría, abarcando ingeniería mecánica, electrónica, sistemas de control y disciplinas electromecánicas. El proyecto incluirá la selección y estudio de cada componente, incluido el sistema de almacenamiento de energía, el controlador y el motor, e implicará un análisis detallado de su funcionalidad y los principios de ingeniería subyacentes. De este modo, esta tesis tiene como objetivo aplicar y sintetizar el conocimiento adquirido en los cursos para desarrollar un tren motriz de vehículo solar altamente eficiente.

[CA] En els últims anys, el canvi climàtic i la recerca d'un futur verd s'han convertit en preocupacions globals prominents. Indústries i organitzacions de tot el món estan promovent cada vegada més l'energia neta i les solucions verdes per protegir el nostre planeta. La indústria automobilística, en particular, ha experimentat una transformació significativa en els últims cinc anys amb la introducció de milers de vehicles elèctrics (VE) per reemplaçar els motors de combustió interna tradicionals, promovent així l'ús de fonts d'energia sostenibles. Aquest canvi global cap a solucions més netes és impulsat per enginyers que s'esforcen diàriament per millorar l'eficiència i el consum d'energia de la mobilitat elèctrica. Una proposta innovadora per optimitzar la producció d'energia en els VE és el desenvolupament de cotxes solars. Encara que aprofitar l'energia solar per impulsar vehicles presenta desafiaments substancials — principalment perquè l'energia requerida per propulsar un cotxe sovint supera l'energia generada pels panells solars— aquest concepte ha impulsat importants avanços en enginyeria. El repte d'equilibrar la producció d'energia i el pes del vehicle ha revitalitzat el camp, donant lloc a la creació de competicions de carreres solars on estudiants d'enginyeria de tot el món poden mostrar i perfeccionar les seues solucions innovadores. L'objectiu d'aquesta tesi de màster és dissenyar un tren motriu eficient per al primer cotxe solar de carreres espanyol. Aquest procés de disseny integrarà el coneixement i les eines adquirides al llarg del programa de màster, abastant enginyeria mecànica, electrònica, sistemes de control i disciplines electromecàniques. El projecte inclourà la selecció i estudi de cada component, inclòs el sistema d'emmagatzematge d'energia, el controlador i el motor, i implicarà una anàlisi detallada de la seua funcionalitat i els principis d'enginyeria subjacents. D'aquesta manera, aquesta tesi té com a objectiu aplicar i sintetitzar el coneixement adquirit en els cursos per desenvolupar un tren motriu de vehicle solar altament eficient.