Published date: Jul 24 2024

Journal Title: ESPOCH Congresses: The Ecuadorian Journal of S.T.E.A.M.

Issue title: Volume 3, Issue 3

Pages: 106–121

DOI: 10.18502/espoch.v3i3.16617

C A Padilla - nc_padilla@espoch.edu.ec - https://orcid.org/0000-0002-2241-5421

M E Audelo

L F Buenaño

C Choca

J Coello

In this work, an electric traction system was implemented in a three-wheeled prototype vehicle for urban mobility. An electric motor kit including its controller and a handle-type accelerator is implemented to form a hybrid system of electric and human traction, where the human traction serves as a support when the battery is discharged. In order to move the vehicle, it is necessary to take the power from the motor to the driving wheel of the vehicle, therefore, it was designed and implemented with a transmission by sprocket and chain. Once all the mechanical and electrical components of the electric traction system have been assembled, tests are performed to determine the performance of the engine and transmission. An acceleration test is performed to determine the maximum speed and the time taken to reach, in addition to autonomy tests at a cruising speed of 30 km/h. The results of the acceleration tests show that the vehicle can go from 0 to 45 km/h in 17.6 ± 0.55 s on a maximum slope of 7.5% and in 14.8 ± 1.1 s on a straight road. The vehicle achieves a maximum range of 8.21 km with an average speed of 30 km. From the analysis of the results, it is concluded that the vehicle can perform adequately in urban environments.

Keywords: electric drive, battery, electric motor, electric vehicle, range, three-wheel prototype

Resumen

En el presente trabajo se implementó un sistema de tracción eléctrico a un vehículo prototipo de tres ruedas para movilidad urbana. Se implementa un kit de motor eléctrico que incluye su controlador y un acelerador tipo manija para conformar un sistema híbrido de tracción eléctrica y humana, en donde la tracción humana sirve de apoyo cuando la batería está descargada. Para mover el vehículo es necesario llevar la potencia del motor a la rueda motriz del vehículo, por lo que se diseñó e implementó una transmisión mediante piñón y cadena. Una vez realizado el ensamble de todos los componentes mecánicos y eléctricos del sistema de tracción eléctrico, se procede a realizar pruebas que permitirán determinar el desempeño del motor y transmisión implementados. Se realiza una prueba de aceleración para determinar la velocidad máxima y el tiempo empleado en alcanzarla, además de pruebas de autonomía a una velocidad crucero de 30 km/h. Como resultados se obtiene que en las pruebas de aceleración el vehículo es capaz de pasar de 0 a 45 km/h en 17.6 ± 0.55 s en una pendiente máxima de 7.5% y en 14.8 ± 1.1 s en recta. El vehículo alcanza una autonomía máxima de 8.21 km con una velocidad promedio de 30 km. Del análisis de resultados se concluye que el vehículo es capaz de desempeñarse adecuadamente en entornos urbanos.

Palabras Clave: Tracción eléctrica, Prototipo de tres ruedas, Batería, Motor eléctrico, Autonomía, Vehículo eléctrico.

[1] En Ecuador se comercializan cuatro marcas de autos eléctricos – AEADE n.d. https://www.aeade.net/en-ecuador-se-comercializan-cuatro-marcas-de-autoselectricos/ (accessed March 21, 2023).

[2] Asociación de Empresas Automotrices del Ecuador. Anuario 2021 2022.

[3] Instituto Nacional de Estadísticas y Censos. Anuario de Transporte 2019 n.d.

[4] El Comercio. Parque automotor de Ecuador creció en 1,4 millones de vehículos en una década - El Comercio 2019. https://www.elcomercio.com/actualidad/parqueautomotor- ecuador-crecimiento-decada.html (accessed October 30, 2021).

[5] Asociación de Empresas Automotrices del Ecuador. Anuario 2020 2021.

[6] Camacho Cañizares ÁS, Guevara Barros EX. Diseño e implementación del sistema de tracción y control eléctrico para un Cross Car Biplaza Turístico. 2014.

[7] Durán M, Aguilera J, Guerrero-Ramírez A, Claudio A, Vela L, Gudiño-Lau J. Modelado del Sistema de Tracción para un Vehículo Eléctrico. Congreso Anual 2010 de La Asociación de México de Control Automático 2010.

[8] Molina L, Valencia S. Diseño y construcción de un prototipo de vehículo híbrido ecológico para movilidad urbana en la ciudad de Riobamba mediante el uso del software CAD, CAM, CAE. 2020.

[9] Gillespie TD. Fundamentals of Vehicle Dynamics. Fundamentals of Vehicle Dynamics 1992. https://doi.org/10.4271/r-114.

[10] Luque P, Álvarez D, Vera C. Ingeniería del automóvil. Sistemas y comportamiento dinámico: sistemas y ... - ALVAREZ MANTARAS, DANIEL, LUQUE RODRÍGUEZ, PABLO, VERA, CARLOS - Google Libros. Primera. Paraninfo; 2008.

[11] Vélez S, Vera A. Obtención de los parámetros necesarios para el cálculo de la fuerza en rueda de vehículos eléctricos. Universidad del Azuay, 2016.

[12] Guillermo D, Moreno C. Metodología para minimizar el consumo de combustible en autobuses, que sirven rutas fijas, mediante la reconfiguración del tren motriz. Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2015.

[13] Cembranos Nistal FJ. Ventajas de los motores síncronos asimétricos. n.d.

[14] Farina AL. Motores eléctricos trifásicos: usos, componentes y funcionamiento 2018.

[15] Israel A, Palacios P. Diseño del sistema de transmisión de potencia a las ruedas para un vehículo tipo fórmula SAE con motor eléctrico 2016.

[16] Ehsani M, Yimin G, Longo S, Ebrahimi K. Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles. CRC Press; 2018. https://doi.org/10.1201/9780429504884.

[17] Fiori C, Ahn K, Rakha HA. Power-based electric vehicle energy consumption model: Model development and validation. Appl Energy 2016;168:257–68. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.01.097.

[18] Guzzella L, Sciarretta A. Vehicle propulsion systems: Introduction to modeling and optimization. Vehicle Propulsion Systems: Introduction to Modeling and Optimization 2013;9783642359132:1–409. https://doi.org/10.1007/978-3-642-35913-2/COVER.

[19] Kulworawanichpong T, Punpaisarn S. Dynamic simulation of electric bus vehicle. The Standard International Journals (The SIJ) 2014;2.

[20] Bus Eléctrico K9G – BYD Eléctrico Ecuador n.d. https://bydelectrico.com/ec/portfolio/bus-electrico-k9g/ (accessed March 27, 2022).