Actividad 9: Aceleración máxima con motor eléctrico

Descripción

En esta actividad realizarás una prueba a máxima carga del motor eléctrico del laboratorio de sistemas de potencia automotriz, donde deberás obtener el perfil de velocidades, mismo que deberás comparar con sus especificaciones originales.

Objetivo

Encontrar la curva experimental del perfil de velocidades del motor de laboratorio de sistemas de potencia automotriz en todo su rango operacional.

Requerimientos

  • Reporte de tarea 7.
  • Computadora con software Matlab y Simulink y Advisor.
  • Sala de PC.

Desarrollo

  1. Tomar los resultados de tu tarea 7 y calibrar el simulador de acuerdo a la curva torque vs. velocidad.
  2. Ten a la mano tu equipo de seguridad y toma todas las precauciones necesarias que se indican en la política, dado que la prueba que correrás tiene riesgo inherente porque el motor correrá desde 0 hasta su máxima velocidad.
  3. Asegúrate de obtener la curva del perfil de velocidad vs. tiempo y torque vs. velocidad.
  4. Compara la curva experimental obtenida con la esperada (tarea 7), ¿ves diferencias?
  5. Si las diferencias son muy grandes, repite el procedimiento que aplicaste en la tarea 8 para obtener las expresiones analíticas de la curva experimental.

Criterios de evaluación de la actividad

Criterio

Puntaje

1.

Obtiene la curva del Perfil de Velocidad vs Tiempo

25

2.

Obtiene la curva de Torque vs. Velocidad

25

3.

Incluye ajuste de expresiones analíticas en la curva experimental

50

 

TOTAL

100

Entregable

Documento que incluye la obtención de las curvas experimentales y los ajustes de las expresiones analíticas en la curva experimental.


Tarea 8: Obtención de requerimientos de fuerza tractiva, torque y potencia para subir pendiente pronunciada a baja velocidad

Descripción

En esta tarea determinarás el perfil de torque y potencia requeridos para un auto compacto que se pretende electrificar con un motor eléctrico en uno de sus ejes cuando éste sube una pendiente pronunciada a baja velocidad.

Objetivo

Determinar el perfil de torque y potencia requeridos para un auto compacto que se pretende electrificar con un motor eléctrico en uno de sus ejes cuando éste sube una pendiente pronunciada a baja velocidad.

Requerimientos

Datos de auto compacto que se está analizando (MATIZ 2014)
Conceptos básicos de fuerza tractiva, torque y potencia aprendidos.

Desarrollo

Se pretende analizar la posibilidad de electrificar un auto compacto (MATIZ 2014), utilizando un motor eléctrico. Por el momento las especificaciones que se indican es que el motor no llevará tren de engranes, pero sí se pretende utilizar el diferencial actual (la reducción del diferencial para el MATIZ 2014 es de 3.59:1). El caso que se analizará es el de una subida de 11.25 grados (25%) acelerando a muy baja velocidad hasta alcanzar 10 km/h, y seguir subiendo a dicha velocidad.

  1. Utiliza los datos del auto que has analizado (MATIZ 2014 preferentemente), y considéralo para los cálculos siguientes agregando el peso de dos pasajeros de 75 kg cada uno. Además investiga:
    1. Área frontal proyectada (A)
    2. Coeficiente de arrastre (Cd)
    3. Peso en vacío (Kerb)
    4. Agrega el peso de dos pasajeros de 75 kg cada uno.
    5. Utilice para sus cálculos una densidad del aire de 1.225 kg/m3 y un factor de resistencia al rodamiento de 0.02; diámetro de ruedas de 584 mm.
    6. Nota: dado que la velocidad que se procederá a analizar será muy baja, el efecto de inercia rotacional es muy bajo y se despreciará.

  2. Se desea obtener primeramente el perfil de fuerza tractiva, torque y potencia del auto cuando sube una pendiente del 25% (11.25 grados), partiendo desde el reposo en incrementos de velocidad de 1 km/h cada segundo hasta alcanzar 10 km/h. Se pide que plantee la ecuación de movimiento para estimar la fuerza tractiva.
  3. Obtén el perfil de fuerza tractiva necesaria segundo a segundo hasta alcanzar 10 km/h. Una vez que alcance la velocidad de 10 km/h mantenga dicha velocidad por 5 segundos más. Se sugiere utilizar una hoja de cálculo.
  4. Grafica el perfil de velocidad utilizado (velocidad vs tiempo) y el perfil de fuerza tractiva necesaria (Ft vs tiempo); ambos en una sola gráfica.
  5. Se pretende utilizar un solo motor eléctrico para un solo eje tractivo (de momento asuma indistinto el eje de selección), obtén el perfil de torque y potencia necesarios que deberá tener este motor utilizando el perfil de velocidades en el paso anterior. Considera una eficiencia de 85% y recuerda que se pretende utilizar el mismo diferencial con reducción 3.59:1

Criterios de evaluación de la actividad

Criterio

Puntaje

1.

Plantea la ecuación de fuerza tractiva

25

2.

Señala el perfil de fuerza tractiva

25

3.

Señala el perfil de torque

25

4.

Señala el perfil de potencia

25

 

TOTAL

100

Entregable

Documento que incluye planteamiento de ecuación, perfil de fuerza tractiva, torque y potencia.