Modos de conducción: ajuste de mapas de potencia

Publicado por EEVAM Technologies en

Una de las ventajas más destacadas de un tren de potencia eléctrico es su capacidad para ofrecer una rápida respuesta al usuario. La naturaleza del motor eléctrico permite variaciones inmediatas en su rendimiento con una latencia mínima, pudiendo alcanzar el par máximo prácticamente al instante. 

Sin embargo, a partir de esta cualidad surge la cuestión de cómo organizar la entrega de potencia y qué parámetros deben delimitarse para desarrollar un mapa de potencia adecuado.  

Muchos controladores disponibles en el mercado incluyen una herramienta de autotune que facilita la labor de definición de parámetros del controlador. No obstante, al tratarse de un proceso automatizado y adaptado para un diverso abanico de motores, la configuración obtenida a través de estas herramientas suele ofrecer un margen de mejora notable. Es necesario que un experto del sector realice un ajuste manual de la unidad para asegurar la interacción óptima entre controlador y motor. 

Pero antes de incurrir en el propio proceso de configuración, se debe establecer qué aspectos del vehículo desea optimizar el mapa de potencia. Existen varias alternativas, entre las más comunes destacan:

  • Máxima autonomía

Comúnmente llamado modo eco, este ajuste se caracteriza por la limitación de potencia y velocidad máxima con el fin de preservar la carga de las baterías. La respuesta del acelerador muestra un comportamiento exponencial, limitando la entrega de potencia durante un mayor rango de operación y reservando la máxima aceleración para el último tramo. Esta configuración está ideada para apoyar al conductor en una conducción suave y eficiente a bajas velocidades. 

  • Potencia máxima

En esta configuración, los tiempos de respuesta se reducen y el motor eléctrico entrega su par máximo desde bajas revoluciones. La monitorización de la batería resulta especialmente relevante en este modo debido al mayor desgaste sufrido en las células a causa de las altas corrientes de descarga que exige el motor. 

  • Modo ciudad

Con este mapa de potencia, la velocidad queda limitada a valores de vía urbana y la curva de aceleración muestra una progresión lineal. Si el vehículo dispone de ella, la frenada regenerativa se configura en su mayor nivel para aprovechar las frecuentes paradas y cambios de ritmo de las calles. 

Una vez exploradas las posibilidades que ofrece el ajuste de un controlador, se debe saber qué parámetros modificar para obtener estas dinámicas.  

  • Limitaciones de seguridad

La interacción con la batería se configura estableciendo primero las características operativas del paquete de baterías, de manera que el controlador sepa gestionar en todo momento la potencia que se transmite al motor. Algunos de los parámetros más relevantes son: el índice de carga, los límites de voltaje nominal, el voltaje por célula o los tiempos de carga y descarga. Para mantener la integridad de la batería se deben especificar aspectos como el margen de sobre y subvoltaje, así como las técnicas de protección de tensión. 

La monitorización térmica del motor también requiere el estudio de tipo de sensor, márgenes de temperatura de operación y temperatura de desconexión de corriente. 

  • Entrega de potencia

Otro aspecto de gran relevancia es la transmisión de potencia eléctrica al motor. En este apartado se especifica el comportamiento del acelerador mediante la definición de setpoints en el mapa de potencia, pudiendo adaptar la gráfica a los requerimientos del modo de operación a configurar. Si el vehículo dispone de modo turbo, se deben estudiar a su vez los parámetros de voltaje y corriente de fase del motor para el correcto funcionamiento en condiciones de potencia pico y rendimiento máximo.  

Al igual que en el resto de gestiones que realiza el controlador, se establecen las técnicas de corrección de señales mediante la definición de parámetros proporcionales e integrales en los loops de control. Resulta especialmente interesante el empleo de loops de control para contrarrestar los efectos de field weakening en el motor a altas velocidades de giro, de manera que el vehículo no pierda rendimiento. 

  • Comportamiento en frenada 

Los procesos de deceleración son de especial relevancia en vehículos eléctricos, al ofrecer la oportunidad de reaprovechar la energía mediante la frenada regenerativa. Para ello, se decide el comportamiento de la misma, pudiéndose ejercer en ausencia de aceleración o asociada al freno manual. También se deben ajustar los parámetros de la progresión de la frenada para, por ejemplo, llegar a una parada de manera suave o asegurar el paso fluido de frenada regenerativa a frenada mecánica. 

  • Características adicionales 

Además de las funcionalidades directamente relacionadas con la tracción del vehículo, algunos controladores permiten implementar funcionalidades adicionales con el fin de mejorar la seguridad del sistema o la experiencia de usuario. Entre estas funcionalidades podemos encontrar desde la activación/desactivación de la tracción bajo ciertas condiciones, implementación de modo “marcha atrás” en motocicletas, o control de crucero. En el caso de que el controlador utilizado no dispusiera de alguna de estas funcionalidades, aún sería posible implementarlas en la mayoría de los casos, pero requiriendo para ello una ECU de control adicional. 

Para la implementación de variables, algunos de los parámetros anteriormente mencionados requieren un estudio teórico previo, otros se definen mediante un análisis de sensibilidad en el que se establecen las relaciones de dependencia entre parámetro y resultado. 

Como paso final y cierre a las actividades de configuración, desde EEVAM Technologies trabajamos mano a mano con usuarios y pilotos de pruebas para moldear el comportamiento del vehículo en base a sus comentarios y preferencias. Las jornadas en pista son esenciales a modo de validación y ajuste final de parámetros para conseguir diseñar el mapa de potencia adecuado a las especificaciones del cliente. 


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