Mejorar la autonomía de vehículos híbridos y totalmente eléctricos

El proyecto de investigación europeo OpEneR presentó en su revisión final en Porriño (Pontevedra) los pasados 17 y 18 de julio sistemas de ayuda a la conducción y estrategias de conducción desarrollados de forma colaborativa, que mejorarán significativamente la eficiencia y la seguridad de los vehículos eléctricos y de los híbridos en el futuro. Esta mayor eficiencia ayudará a desbloquear el mercado de los vehículos totalmente eléctricos y de los vehículos híbridos, al aumentar la autonomía sin incrementar el tamaño de la batería. Estas son las conclusiones.

Los dos prototipos del proyecto OpEneR.

Un equipo de ingenieros e investigadores ha trabajado para mejorar el sistema de propulsión eléctrica, el sistema de frenado regenerativo, el sistema de navegación y los sensores periféricos, así como en las funciones que conectan estos elementos entre sí. Los dos vehículos de funcionamiento totalmente eléctrico que han sido fabricados ya han demostrado su potencial para hacer más económica la conducción en condiciones reales.

Una de las tareas llevadas a cabo por el equipo fue el desarrollo del ‘eco-routing’, que tiene en cuenta las necesidades de un vehículo eléctrico a la hora de calcular la mejor ruta. Ahora el sistema de navegación afecta continuamente al comportamiento real de consumo de energía del vehículo. Las conducciones de prueba demostraron un ahorro del consumo de energía de hasta el 30% en un tiempo de recorrido sólo el 14% mayor. Los atajos en el tráfico del centro de la ciudad demostraron ser una manera particularmente eficaz de aumentar la eficiencia.

El proyecto

OpEneR (siglas de ‘optimal energy consumption and recovery based on a system network’) se lanzó en mayo de 2011. Los socios del proyecto son la empresa austriaca de desarrollo de sistemas de propulsión AVL List GmbH, el instituto de investigación español Centro Tecnológico de Automoción de Galicia (CTAG), el instituto de investigación alemán FZI Forschungszentrum Informatik Karlsruhe, el segundo mayor fabricante de vehículos de Europa PSA Peugeot Citroën, y la empresa alemana Bosch a través de sus sociedades Robert Bosch GmbH y Robert Bosch Car Multimedia GmbH. Este proyecto europeo de investigación, incluido en el Séptimo Programa Marco, está cofinanciado por la Comisión Europea - Directorate General Information Society and Media. El presupuesto total fue de 7,74 millones de euros, 4,4 millones de euros de esta cantidad en forma de subvención. El proyecto fue dirigido por Bosch.

Un estilo de conducción proactivo es el modo más eficaz de reducir el consumo de combustible. Por lo tanto, el comportamiento del ACC (control de crucero adaptativo) ha sido especialmente adaptado a un estilo de conducción económico. Asimismo, los datos de mapa mejorados también incluyen información sobre subidas, bajadas y límites de velocidad, mientras la comunicación coche-infraestructura proporciona información acerca de los semáforos. Estos datos crean un horizonte electrónico que puede utilizarse para optimizar tanto la función ACC como la función de función de marcha libre. Esta función le dice al conductor cuándo debe levantar el pie del acelerador al acercarse a una ciudad o a límites de velocidad. La transmisión cambia entonces a ralentí, aprovechando al máximo la inercia del coche.

También se ha diseñado un concepto de HMI intuitivo y una cabina atractiva basada en una pantalla TFT de programación libre para hacer que toda la información importante se pueda leer fácilmente. Además, los datos de mapa mejorados hacen que el cálculo de la autonomía restante sea mucho más preciso y transparente para el conductor.

Otra tarea importante fue encontrar la perfecta interacción entre el sistema de propulsión eléctrica y el sistema de frenado regenerativo. Para la mejor recuperación posible, los ingenieros equiparon los dos vehículos de demostración Peugeot 3008 e-4WD con el Bosch iBooster, un amplificador electromecánico de frenada, y un sistema de control de frenado ESP adaptado específicamente para vehículos eléctricos. El concepto del sistema de propulsión consta de dos motores eléctricos, uno por eje, que pueden conducir y también recuperar energía. Sobre esa base técnica, los socios han desarrollado estrategias innovadoras de recuperación, incluyendo una distribución de la fuerza de frenado regenerativo entre la parte delantera y trasera, optimizando las tasas de recuperación, así como la estabilidad del vehículo.

Para ayudar en el proceso de desarrollo, el equipo utilizó técnicas avanzadas de co-simulación, incluyendo la interacción del medio ambiente con el vehículo. Se empleó un enfoque continuo para permitir la migración rápida de las funciones desarrolladas y sus casos de prueba simulados para un mayor desarrollo y validación en el banco de pruebas del sistemas de propulsión AVL InMotion.

A medida que estas características se iban incorporando en los dos prototipos, se realizaron numerosas pruebas de conducción. Para evaluar el aumento de la eficiencia se utilizaron las herramientas de simulación y bancos de pruebas desarrolladas por AVL, Bosch, y FZI, así como las pistas de pruebas privadas pertenecientes a Bosch y CTAG, y el corredor inteligente de carreteras públicas en Galicia.

En comparación con un conductor tipo deportivo, las estrategias de operación, finalmente, dieron lugar a una reducción del consumo de energía del 27 al 36%, con un incremento del tiempo de viaje de entre el 8 y el 21%, en función de la disposición del conductor para seguir las recomendaciones. Aproximadamente, 5 puntos porcentuales de la reducción del consumo de energía se deben a la distribución inteligente de par entre los motores eléctricos delantero y trasero, que no influye en el tiempo de viaje en absoluto.

Sobre CTAG

El Centro Tecnológico de Automoción de Galicia (CTAG) ofrece investigación, desarrollo e innovación al sector de automoción y el transporte en general. Sus 350 profesionales trabajan en las diferentes áreas del ciclo de automoción, tales como definición del concepto, desarrollo de producto, análisis de procesos y validación física, siendo capaces de cubrir las diferentes fases del proyecto, desde la investigación aplicada hasta la vida serie.

En febrero de 2014, CTAG inauguró nuevas instalaciones dedicadas a la electrónica y sistemas inteligentes de transporte que incluyen pistas de prueba. Más de 150 especialistas trabajan hoy en día en las nuevas tecnologías de conducción inteligente que tienen como objetivo satisfacer las necesidades actuales y futuras del sector de la automoción. Proporcionan capacidades avanzadas en sistemas ADAS y automatización del vehículo, conectividad, electromovilidad y confort interior, HMI, desarrollo de hardware y software y validación de los sistemas electrónicos.