Simulación y dimensionamiento del tren de potencia de un vehículo eléctrico urbano.

Abstract

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo desarrollar la simulación y dimensionamiento del tren de potencia de un vehículo eléctrico urbano mediante el software Matlab/Simulink, con la finalidad de realizar una comparativa de autonomía vehicular entre los valores reales de ensayo en ruta y los resultados de la simulación. La adquisición del vehículo eléctrico Renault Twizy Cargo 80, permitió evaluar el desempeño técnico del mismo mediante pruebas experimentales de conducción real. El estudio de los patrones de movilidad en la ciudad de Ibarra se desarrolló mediante el método de 4 etapas donde permitió conocer la ruta en la parte urbana de la ciudad; y se consiguió una distancia de 17,3 km. Sin embargo, las rutas de tipo rural y autopista, debido a que las vías son delimitadas no presentan un esquema complicado de movilidad dando así para la ruta rural una distancia de 17,6 km y de 20 km en la autopista, cumpliendo con lo indicado por el Reglamento Ensayos de Conducción Real (RDE), y así conformar el ciclo de conducción. Por consiguiente, al caracterizar el tren motriz, se realizó el desmontaje de elementos donde adquirimos las siguientes características: par motor 57 Nm y 13 kW de potencia, relación de transmisión 9.23:1, un controlador de energía de 48 voltios y, el paquete de baterías el cual se conforma de 7 módulos de 8.6 voltios, obteniendo un total de 58 voltios y 130 Ah. La simulación se realizó mediante la librería “Simscape Electrical – Electromechanical” y permitió la elaboración de bloques representativos del sistema motriz para verificar el comportamiento vehicular, los valores de la simulación en el ciclo de conducción de Ibarra fueron una autonomía 57,3 km con la carga de 100 - 11% terminando el ciclo, mientras que con la carga del 100 – 0% se obtuvo una autonomía final de 63,3 km, estos valores fueron necesarios para realizar una tabla comparativa con los resultados del ciclo real del ensayo los cuales fueron, una autonomía en el ciclo de 54,5 km con la carga de 100 – 33%, mientras que del 100 – 0% se conoció una autonomía de 63,17 km lo cual fue aceptable con un desfase del 30%. Finalmente, los resultados de la simulación son evaluados con la autonomía que manifiesta el manual del fabricante, la homologación es realizada en el ciclo ECE (Extra-Urban Cycle) que proporciona 100 km de autonomía con la carga de 100 – 0% y un consumo de 63 Wh/km, mientras que los resultados del software en el mismo ciclo ECE fueron de 80,45 km de autonomía con la carga de 100 – 0% y un consumo de 75,82 Wh/km, obteniendo una variación aceptable de hasta un 20 % de cada uno.