Los datos que generamos en el anterior post, a partir de las simulaciones sobre el alcance, tienen muchos más usos que solamente predecir cuantos kilómetros podrá recorrer la moto. En cada segundo de cada ciclo de conducción se calculan muchos parámetros como son el esfuerzo tractor, la potencia en la rueda, el par en el motor y en la rueda, la corriente que sale de la batería, la eficiencia del motor, su velocidad angular, la distancia recorrida y la aceleración.
Todas estas variables tienen cierto interés y puede ser muy instructivo crear gráficas de cada uno de ellos a lo largo de un ciclo. A continuación podemos ver los valores que hemos obtenido a partir del ciclo de conducción EUDC. Como siempre haz click sobre la gráfica para verla ampliada.
En estas otras dos gráficas quedan reflejadas la eficiencia del motor para cada segundo y el par del motor en función de su velocidad angular. Como vemos, gran parte de los puntos se encuentran fuera de la zona más eficiente de funcionamiento debido a que, en este ciclo, las velocidades son bastante elevadas.
Uno de los aspectos que más influyen en el alcance de un vehículo es su penetración aerodinámica y esta es, sobre todo, función del área frontal del vehículo y la forma de este (definida por el coeficiente de resistencia aerodinámica Cd).
A continuación podemos ver como le afectaría al alcance de nuestra moto el que mejoráramos el producto Cd*A.
| Área de resistencia aerodinámica Cd*A (m2) | Alcance (kms) |
| 0,24
0,3 0,375 0,45 0,525 0,6 |
80,89
71,52 62,07 55,11 48.82 44,11 (dato de referencia) |
Vemos que cuidando la aerodinámica y reduciendo al máximo el área frontal de la moto se puede llegar incluso a duplicar el alcance.
Para que nos hagamos una idea, el valor de este producto puede variar entre los 0,18 m2 (en vehículos destinados a records de velocidad ) y los 0.7 m2 para motocicletas sin carenado y con el conductor en posición erecta.
La postura del piloto es importantísima y si este se acuesta sobre el depósito en vez de ir en posición vertical puede conseguir una reducción del Cd*A entre un 5 y un 20%.
Nuestra moto será de estilo naked y por lo tanto bastante poco aerodinámica. De todas maneras, la F aerodinámica es función del cuadrado de la velocidad lo que hace que a baja velocidad no afecte tanto al alcance.
El alcance en un vehículo eléctrico es un asunto crítico por la dificultad que tenemos para almacenar de una manera eficiente la energía eléctrica. En una moto es aun más crítico por el poco espacio del que disponemos y por lo general la autonomía será bastante limitada si la comparamos con la de las motos a gasolina. Debido a esta limitación es importante simular el alcance en diferentes situaciones para saber más o menos cuantos kms podrá realizar nuestra moto y ver si es suficiente.
Hay dos tipos de cálculos o tests que podemos llevar a cabo para calcular el alcance de una moto eléctrica:
-Por un lado tenemos los tests de velocidad constante. Aunque estos tests son muy poco realista (velocidad constante, sin viento, en llano) lo bueno que tiene es que las reglas están claramente definidas y son muy útil para comparar diferentes vehículos.
En la siguiente tabla podemos ver el alcance de la Brammo Enertia comparado con el de nuestra moto para diferentes velocidades constantes:
| Velocidad (km/h) | Alcance (kms). Dechaves** | Alcance (kms). Enertia* |
| 40
56 72 80 88 96 100 105 110 115 120 |
120-140
85-90 55-60 50-55 40-45 40-45 40-45 40-45 25 25 25 |
72-80
64-72 56-64 48-56 40-48 32-40 |
*Tests de velocidad constante con suelo llano, sin viento, piloto de 85kg y conducción suave. Valores dados por el fabricante.
** Tests de velocidad constante con suelo llano, sin viento y con un piloto de 70kg. La simulación termina cuando la batería llega al 0,8 de DoD. Los valores máximos del alcance se han obtenido con un consumo constante de los accesorios (controladora, luces, etc) de 50W. Los valores mínimos se han obtenido con un consumo constante de los accesorios de 220W.
Como vemos el alcance de nuestra moto es bastante mayor que el de la Enertia por debajo de los 56km/h. Entre los 65 y los 88 km/h es muy similar. Por encima de los 96km/h no tenemos valores para la Enertia porque su velocidad máxima es precisamente esa.
-El segundo tipo de test (más útil y complejo) consiste en simular un ciclo de conducción donde la velocidad va cambiando continuamente cada segundo. Estos ciclos de conducción, que han sido desarrollados originalmente para estudiar de la forma más realista posible las emisiones de los vehículos, se basan en patrones de conducción reales en diferentes condiciones. A lo largo de estos test la velocidad del vehículo está cambiando casi continuamente, y por lo tanto las prestaciones del resto de partes del sistema también varían continuamente, lo que hace que la simulación sea mucho más compleja.
A continuación tenemos algunos de los ciclos de conducción más representativos y el alcance que obtendríamos con nuestra moto si los recorriéramos:
El primero, que lo podemos ver en la gráfica de abajo, es el ciclo de conducción urbano FUDS (federal urban driving schedule) y está basado en el flujo de tráfico real de Los Ángeles. Dura 1500 segundos (25 minutos) en los que se recorre una distancia de 1373 metros. Tiene una velocidad media de 19,42 km/h y la velocidad máxima no llega a los 60 km/h. El ciclo de conducción se repite una y otra vez hasta que las baterías de la moto se descargan el 80%.
Para este ciclo de conducción el alcance sería de 102,5 kms, cifra bastante respetable que a mi personalmente me permitiría estar entre 3 y 4 días sin recargar la moto.
Si hiciéramos uso de la frenada regenerativa, aprovechando el 30% del total de la frenada, el alcance aumentaría hasta los 103,67 kms. Como vemos la diferencia es demasiado pequeña como para incluir la frenada regenerativa en nuestra moto.
Si quisiéramos apurar la batería hasta el final (DoD de 0,99), cosa poco recomendable ya que le reducimos la vida útil, el alcance sería de 124,66 kms. Esto nos daría un colchón de seguridad de unos 22 kms en caso de emergencia.
Si en vez de nuestras baterías de 60Ah le instaláramos a la moto unas más pequeñas de 40Ah el alcance se reduciría hasta los 66,59kms. Con unas baterías de 80Ah llegaríamos a los 138,62 kms.
El siguiente ciclo de conducción es el USFHDS (United States federal highway driving schedule) y se usa para simular la conducción fuera de la ciudad o en autopista. Tiene una velocidad máxima que no llega a los 100km/h por lo que es bastante poco realista para una conducción por autopista. La velocidad media es de 77,58km/h y dura 766 segundos.
Con este ciclo el alcance sería de 45,21 kms.
Con un DoD de 0.99 llegaríamos a los 65,36 kms.
En la escena europea los ciclos son bastante simples, con periodos de aceleración constantes y velocidades constantes. Este que vemos abajo es el ECE-15 y por su baja velocidad es muy útil para simular pequeños vehículos eléctricos. Tiene una velocidad máxima de 50 km/h, una velocidad media de 18,12 km/h y dura 201 segundos.
Con este ciclo el alcance sería de 89,96 kms.
Con un DoD de 0.99 llegaríamos a los 108,87 kms.
Por último tenemos la versión europea para conducción extra-urbana. Se llama EUDC (extra urban driving cycle) y tiene una velocidad máxima de 120 km/h mucho más aproximada a la realidad que la del americano. La velocidad media es de 62 kms y dura 401 segundos.
Con este ciclo el alcance sería de 44,11 kms.
Con un DoD de 0.99 llegaríamos a los 54,73 kms.
Tenemos que tener en cuenta que estos resultados se han obtenido con valores bastante poco optimistas para el coeficiente aerodinámico, el coeficiente de resistencia a la rodadura, el área frontal y la eficiencia de la transmisión por lo que es probable que en realidad se superen estas cifras de alcance.
Para resumir podemos decir que en conducción urbana podríamos hacer entre 90 y 100 kms y en conducción extra-urbana y mixta(ciudad-autopista) podríamos recorrer unos 45 kms más o menos. Cada uno tendrá que sacar sus propias conclusiones sobre si el alcance de la moto es suficiente o no aunque no hay que perder de vista la orientación “urbanita” de esta.
El motor, en su funcionamiento, tiene ciertas pérdidas por lo que no será capaz de transformar toda la potencia eléctrica que le llega en potencia mecánica. A esta relación entre la potencia que entrega y la que recibe la llamamos eficiencia:
Las pérdidas en el motor son causadas, en mayor medida, por la resistencia eléctrica de los cables del bobinado y las escobillas del motor, por la resistencia aerodinámica debidas a las altas velocidades de giro del motor, por la fricción en los rodamientos y en las escobillas del motor y por los continuos cambios de campo magnético en el rotor. Como vemos, la mayoría de estas pérdidas dependerán de la velocidad angular del motor y del par (o corriente ya que son proporcionales), por lo tanto la eficiencia del motor no será constante.
En la gráfica de arriba podemos ver el mapa de eficiencia de nuestro motor AGNI 95R que nos da una idea de su eficiencia para cualquier combinación posible de par-velocidad.
Las líneas superpuestas corresponden al par que puede dar el motor a esas tensiones y corrientes especificadas, en función de su velocidad angular.
Como podemos ver, la eficiencia varía enormemente en función de las condiciones en las que opere el motor y también vemos que la eficiencia máxima del 91% sólo se da en un rango bastante estrecho de condiciones. Hay que destacar que esta eficiencia máxima (>90%) la encontramos a velocidades intermedias (entre las 1000 y 3200 rpm) cuando el motor trabaja con potencias entre 1 y 10 CV y corrientes inferiores a 200A. Por lo tanto si lo que queremos es aumentar el alcance de la moto deberemos mantener las velocidad del motor en ese rango, que corresponde a una velocidad de la moto de entre 25km/h y 80km/h.
En esta otra gráfica podemos ver la potencia en CV que entrega el motor para cualquier combinación de Par y velocidad. Vemos que con 72V y 400A superamos los 35CV. Con la batería completamente cargada tendremos más de 72V por lo que, en estas condiciones, el motor podría girar más rápido y conseguir un poco más de potencia.
Ya tengo nombre y logo para la moto. Es probable que evolucione, lo modifique o lo termine cambiando pero por algún lado hay que empezar. El logo debía de representar el espíritu de la moto así que he buscado darle un toque latino con el nombre y una pincelada de exclusividad, elegancia y sobriedad con el grafismo. Juzguen ustedes mismos si lo he conseguido.
