Determinación de la aceleración positiva relativa (RPA) para un vehículo eléctrico con base en el ciclo de manejo WLTC3 considerando variaciones de pendiente

Abstract

La búsqueda de energías limpias como alternativas de movilidad para promover el desarrollo sostenible, ha llevado a los vehículos eléctricos ser una opción confiable como medio de transporte para cumplir estas expectativas. En los últimos años se ha impulsado la investigación de esta tecnología, lo que ha llevado al Centro de Investigación en Mecatrónica Automotriz (CIMA) a encontrar áreas de oportunidad en este campo de estudio y aportar considerablemente en el constante desarrollo de esta tecnología.

La autonomía de un vehículo eléctrico como área de oportunidad ha sido la base de estudios previos que estiman hasta con un 92% de confiabilidad la distancia que el vehículo puede alcanzar con las baterías completamente cargadas. Es el caso del Estimador energético y generador de ciclos WLTC para itinerarios considerando la información cartográfica disponible en la red, el cual consiste en una aplicación desarrollada en el entorno Python, que estima el consumo energético de una trayectoria dada por el usuario y da una aproximación que determina si la trayectoria puede ser completada con la capacidad actual de las baterías.

En las pruebas de validación en ruta para monitorear el correcto funcionamiento de la aplicación, se encontraron discrepancias con algunos parámetros que caracterizan el ciclo de manejo WLTC3, en especial con la Aceleración Positiva Relativa (RPA) que es un indicador de la capacidad de un vehículo de entregar la energía mecánica. Esta diferencia ha llevado a establecer valores de RPA que se adapten a un ciclo WLTC3 propuesto y mostrar una clara evidencia que este parámetro difiere entre un vehículo eléctrico y uno de combustión interna.

La obtención de estos valores se realizó por medio de un modelo dinámico en el entorno de Matlab/Simulink con las características del vehículo eléctrico tipo miniván FAW FG60, a esto se integró las variaciones de pendientes aleatorias en cada punto del ciclo WLTC3 restringidas por la potencia del motor en cada cambio de velocidad.

Al realizar un análisis estadístico de los datos de las 80 pruebas realizadas, la distribución de probabilidad normal permitió asignar un valor que estime el RPA en cada etapa del ciclo WLTC3 para un vehículo eléctrico. Los resultados fueron: 0.4571 KWs/Kg-Km para la etapa baja, 0.3659 KWs/Kg-Km para la etapa media y 0.3452 KWs/Kg-Km para la etapa alta.

Los resultados obtenidos mediante simulación en el modelo dinámico propuesto mostraron tener concordancia con los resultados obtenidos en las pruebas de validación en ruta, demostrando que el tiempo de respuesta para el cambio de velocidad en un vehículo eléctrico es menor, lo que le permite entregar una mayor energía por unidad de tiempo, así también, la propuesta del ciclo WLTC3 modificado disminuyó la discrepancia existente en estudios previos con respecto a este parámetro.