Análisis de la eficiencia del freno regenerativo en un vehículo eléctrico mediante pruebas experimentales

Contenido principal del artículo

Resumen

Este artículo presenta un análisis de la eficiencia del frenado regenerativo en condiciones reales de conducción y en diferentes geografías de carretera. Se identificaron los factores que afectan o benefician a la recuperación de energía, estos son: el peso del vehículo, el par, la velocidad, la inclinación de la calzada y el tiempo de frenado; no obstante, no se consideraron los modos de conducción deportivo y Eco debido a que se optó por un mismo ritmo de conducción en las diferentes rutas. Estos resultados pretenden colaborar con datos reales de regeneración de energía y ayudar a los investigadores, académicos e ingenieros de automoción, a mejorar la eficiencia de este sistema. En el proceso de conducción, el estado de carga (SOC), la velocidad, torques y la geografía de la carretera afectan a la eficiencia del frenado regenerativo, ya que conducir un vehículo por una carretera con una geografía irregular lo expone a factores físicos agresivos, lo que reduce considerablemente su autonomía energética. Se determinaron los principales aspectos de la recuperación y la eficiencia del frenado regenerativo mediante análisis de datos cuantitativos, dando como resultado superficies y curvas experimentales, que presentan el rendimiento de la corriente y la desaceleración durante el frenado del vehículo. Así, se demuestra que la eficiencia de recuperación de energía durante el frenado es de un 78 % considerando la baja autonomía del vehículo eléctrico.

Detalles del artículo

Sección
Diseño mecánico

Referencias

P. Spichartz and C. Sourkounis, “Influence of the braking system and the type of regenerative braking request on the energy consumption of electric vehicles,” in 2020 Fifteenth International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), 2020, pp. 1–7. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/EVER48776.2020.9242939

J. D. Valladolid, D. Patiño, G. Gruosso, C. A. Correa-Flórez, J. Vuelvas, and F. Espinoza, “A novel energy-efficiency optimization approach based on driving patterns styles and experimental tests for electric vehicles,” Electronics, vol. 10, no. 10, 2021. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/electronics10101199

T. A. Skouras, P. K. Gkonis, C. N. Ilias, P. T. Trakadas, E. G. Tsampasis, and T. V. Zahariadis, “Electrical vehicles: Current state of the art, future challenges, and perspectives,” Clean Technologies, vol. 2, no. 1, pp. 1–16, 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/cleantechnol2010001

S. Heydari, P. Fajri, N. Lotfi, and B. Falahati, “Influencing factors in low speed regenerative braking performance of electric vehicles,” in 2018 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), 2018, pp. 494–499. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/ITEC.2018.8450260

V. Totev and V. Gueorgiev, “Efficiency of regenerative braking in electric vehicles,” in 2020 21st International Symposium on Electrical Apparatus & Technologies (SIELA), 2020, pp. 1–4. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/SIELA49118.2020.9167153

Y.Wang and Y. Su, “A research for brake strategy based on fuzzy control in pure electric vehicles,” in 2015 4th International Conference on Computer Science and Network Technology (ICCSNT), vol. 01, 2015, pp. 689–693. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/ICCSNT.2015.7490838

M. Gupta, “Evaluation of regenerative braking and its functionality in electric vehicles,” in 2020 International Conference for Emerging Technology (INCET), 2020, pp. 1–6. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/INCET49848.2020.9154047

J. Bian and B. Qiu, “Effect of road gradient on regenerative braking energy in a pure electric vehicle,” Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, vol. 232, no. 13, pp. 1736–1746, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.1177/0954407017735020

J. Zhang, X. Lu, J. Xue, and B. Li, “Regenerative braking system for series hybrid electric city bus,” World Electric Vehicle Journal, vol. 2, no. 4, pp. 363–369, 2008. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/wevj2040363

T. T. Duong, D. V. Do, and T. T. Nguyen, “Research on braking force distribution in regenerative braking system apply to conventional vehicle,” in 2018 4th International Conference on Green Technology and Sustainable Development (GTSD), 2018, pp. 48–52. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/GTSD.2018.8595456

Y. Zhang, C. Zhao, and Z. Li, “Electric vehicle regenerative braking system simulation based on Kalman filter,” in 2020 Chinese Automation Congress (CAC), 2020, pp. 2936–2941. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/CAC51589.2020.9327759

P. Spichartz and C. Sourkounis, “Influence of the braking system and the type of regenerative braking request on the energy consumption of electric vehicles,” in 2020 Fifteenth International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), 2020, pp. 1–7. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/EVER48776.2020.9242939

N. Watrin, B. Blunier, and A. Miraoui, “Review of adaptive systems for lithium batteries state-of-charge and state-of-health estimation,” in 2012 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), 2012, pp. 1–6. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/ITEC.2012.6243437

Y. Sun, Y. Wang, R. Zhu, R. Geng, J. Zhang, D. Fan, and H. Wang, “Study on the control strategy of regenerative braking for the hybrid electric vehicle under typical braking condition,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 452, p. 032092, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.1088/1757-899x/452/3/032092

EmoLab. (2022) Grupo de Investigación en Ingeniería de Transporte. Universidad Politécnica Salesiana. [Online]. Available: https://bit.ly/3Sju2gP