El objetivo de esta memoria para optar al Título de Ingeniero Civil Mecánico, fue diseñar y construir, mediante el uso de procesos de manufactura apropiados, la suspensión delantera de un auto solar de competición, propulsado mediante energía eléctrica obtenida a través del sol mediante el uso de celdas fotovoltaicas, cuyo principal objetivo era recorrer 3.000 kilómetros para completar una carrera mundial desarrollada en Australia. Esta memoria presenta la metodología de diseño utilizada y los procesos de fabricación que permiten la creación de la suspensión delantera del auto solar Eolian, cuyas principales características son que es un triciclo con dos ruedas delanteras y una trasera, su peso es de aproximadamente 260 kg, el ancho entre ruedas delanteras es de es de 1250 mm, la distancia entre los ejes es de 2200 mm y que su velocidad crucero es de 50 [$km/hr$]. En los primeros capítulos se hace una recopilación de antecedentes fundamentales, detallando las necesidades y consideraciones propias de un auto solar, permitiendo una correcta definición del problema. Luego se definieron los criterios de diseño para resolver el problema. Estos criterios son la minimización de las pérdidas de energía y del peso, la definición de las cargas para un análisis estructural y la definición de un factor de diseño según el criterio de Von Mises. A continuación se realizó un diseño cinemático apropiado para el sistema. A partir de esto se hace una creación conceptual del diseño evaluando y verificando que se cumplan los parámetros de diseño impuestos anteriormente, con el objetivo principal de obtener la mejor solución posible para el sistema de suspensión delantero. Finalmente se presenta el sistema de suspensión diseñado y construido para este vehículo. Este diseño consiste en una suspensión de doble bandeja tipo A, construida principalmente por dos aleaciones de aluminio. La construcción fue realizada a través del uso de procesos de manufactura controlados numéricamente lográndose una alta precisión en la fabricación de piezas complejas. Luego de ser ajustado, el auto recorrió 1862 kilómetros de carrera sin presentar ningún tipo de problemas en la suspensión, validando así el diseño y construcción del sistema.

El propósito de la presente memoria es analizar de qué forma debe comandarse un vehículo solar para que recorra un trayecto dado en un tiempo mínimo, considerando que la energía disponible para su movimiento es la principal restricción para este tipo de vehículos. En primer lugar, se desarrolla un modelo en variables de estado para el vehículo solar “Eolian 850”, diseñado y construido por alumnos de ingeniería y de diseño de la Universidad de Chile. Se describe la dinámica del vehículo en su eje longitudinal al plano de simetría considerando las fuerzas resistivas y la fuerza de tracción que actúan sobre el auto que es representado como una masa puntual. Se realiza un modelo de las pérdidas en el sistema de tracción y se determinan sus parámetros. En la modelación del banco de baterías de litio polímero del auto se utiliza el modelo equivalente simplificado de parámetros concentrados de la batería de litio y se realizan pruebas experimentales para determinar la tensión interna del banco necesaria para utilizar el modelo. El problema de optimización se aborda como un problema de control óptimo, partiendo desde una situación simplificada del problema hasta un caso más completo y cercano a la realidad. Utilizando tres grupos de supuestos simplificadores se encontraron soluciones analíticas al problema de optimización. El caso más general del problema se aborda en forma numérica discretizando las ecuaciones de estado del modelo del auto y utilizando un software de optimización no lineal con restricciones. Para alcanzar el óptimo, se deben realizar variaciones de la velocidad que dependen de las variaciones en la velocidad del viento, de la presencia de pendientes en la ruta, de variaciones espaciales de la potencia solar y de la tensión variable en el banco de baterías. Sin embargo, estas variaciones no permiten reducir en forma significativa el tiempo total de recorrido con respecto a mantener una velocidad constante.