Modelización y simulación de un vehículo eléctrico con una arquitectura de motor dual

Abstract

Se analizarán las ventajas de un vehículo eléctrico híbrido (HEV) en términos de sostenibilidad frente a vehículos tradicionales con motores de combustión interna (ICEV), estudiando la diferencia de consumo. Para alcanzar este objetivo se realiza una revisión de las arquitecturas de las diferentes transmisiones en vehículos eléctricos (EV) y vehículos híbridos (HEV) que permita realizar un modelo en Matlab / Simulink con sus diferentes sistemas mecánicos y eléctricos con las especificaciones lo más reales posibles para estudios de dinámica longitudinal. En concreto se modelizará y simulará un vehículo híbrido en serie y se comparará con un vehículo convencional con motor de combustión interna (MCI) equivalente. En las simulaciones se analizarán las prestaciones y consumos en diferentes condiciones de utilización con el ciclo WLTP en vigor en Europa, y otras pruebas de homologación en EE. UU. o antiguo NEDC. Como arquitectura de HEV y modos de funcionamiento se ha tomado de referencia la tecnología e-Power de Nissan, esta arquitectura se corresponde con un híbrido en serie que se caracteriza porque la tracción se realiza únicamente con un motor eléctrico alimentado de una pequeña batería y el motor de combustión interna mueve un generador que sirve para recargar la batería o alimentar el motor eléctrico de tracción. Esto permite independizar el modo de funcionamiento del motor del régimen de giro y par necesario, siendo capaz de trabajar siempre en las zonas de mínimo consumo y máxima eficiencia.

The advantages of a hybrid electric vehicle (HEV) in terms of sustainability compared to traditional internal combustion engine vehicles (ICEV) will be analyzed, focusing on the difference in consumption. To achieve this objective, a review of the architectures of different transmissions in electric vehicles (EV) and hybrid vehicles (HEV) will be conducted, enabling the creation of a model in Matlab/Simulink with the most realistic possible specifications of their different mechanical and electrical systems for longitudinal dynamics studies. Specifically, a series hybrid vehicle will be modeled and simulated, and then compared with an equivalent conventional internal combustion engine (ICE) vehicle. The simulations will analyze performance and consumption under different operating conditions using the WLTP cycle currently in force in Europe, as well as other homologation tests in the U.S. or the former NEDC. Nissan's e-Power technology has been taken as a reference for HEV architecture and operating modes. This architecture corresponds to a series hybrid characterized by the fact that traction is provided solely by an electric motor powered by a small battery and the internal combustion engine drives a generator that serves to recharge the battery or feed the electric traction motor. This allows the engine's operating mode to be independent of the required speed and torque, always being able to work in the areas of minimum consumption and maximum efficiency.