Modelización de las pérdidas energéticas de un vehículo ligero de tracción eléctrica

Abstract

[ES] El análisis de la eficiencia de un mecanismo ha sido siempre una problemática muy tratada e investigada en el mundo del cálculo, de la física y de la ingeniería. Conocer el funcionamiento de un sistema y saber estimar cuál es su rendimiento son dos tareas fundamentales para tratar de averiguar dónde se producen las pérdidas energéticas, determinar su importancia y proponer mejoras en el dispositivo, tanto a nivel global como a nivel de componentes. Los automóviles eléctricos aparecieron en la segunda mitad del siglo XIX, llegando a ser los primeros en producirse y comercializarse incluso antes que los vehículos con motor de combustión interna. Sin embargo, tras los grandes avances de la II Revolución Industrial, el uso estos automóviles quedó prácticamente extinto y no sería hasta comienzos del presente siglo cuando el coche eléctrico se instaure como la gran alternativa ecológica a los combustibles derivados del petróleo. En este trabajo final de grado, se muestra un detallado análisis de la eficiencia energética de un vehículo ligero de tracción eléctrica, así como el modelado de las diferentes pérdidas de potencia. A través de numerosos ensayos con diferentes trayectorias, se realizan mediciones de posición, cinemática y potencia de salida de las baterías. Posteriormente, se estima la potencia desarrollada por el vehículo en movimiento. Así, la diferencia entre ambas será la pérdida de potencia que sufre el móvil. Estas pérdidas se clasifican fundamentalmente en: rodadura, aerodinámicas, rendimiento del motor, transmisión eléctrica y transmisión mecánica. Para el caso de las pérdidas en la rodadura, se propone un modelo cuadrático con la velocidad y el ángulo de deriva de los neumáticos; y para el modelo aerodinámico, se aproxima un coeficiente de resistencia para el vehículo. En el caso del rendimiento del motor y de las transmisiones, tras una búsqueda bibliográfica y mediante los ensayos realizados, se estima la eficiencia de estos procesos. Por último, se compara la potencia perdida obtenida en esta modelización con la real. El orden de magnitud del error proporciona información de lo ajustado que está a la realidad este modelo de eficiencia energética. Finalmente, se determina su naturaleza; es decir, si está relacionado con alguna de las variables (cinemática, potencia de las baterías, etc.) o, por el contrario, si esta discrepancia parte de las mediciones realizadas en los ensayos.