Automatización

SISTEMA START & STOP

8 marzo, 2013

En la actualidad son habituales las noticias referentes a vehículos eléctricos. Muchas marcas tienen modelos que incorporan esta tecnología, aunque esto no se ve reflejado en las ventas, donde los modelos más demandados son aquellos que incorporan tecnología híbrida. A día de hoy son muy escasos los puntos de recarga, la autonomía sigue siendo limitada frente a un vehículo tradicional y el precio bastante elevado. Por estas razones se tiende a comprar vehículos de gasolina, que incorporen algunas de las ventajas de los vehículos eléctricos, con el fin de reducir el consumo.

Entre los sistemas más comunes se encuentra el que permite apagar el motor de combustión en las paradas y volver a arrancarlo cuando se inicia la marcha, el cual permite reducciones del consumo superiores al 5% en ciudad. Este sistema suele denominarse Start&Stop, aunque dependiendo del fabricante puede variar. Por ejemplo Honda incorpora este sistema en algunas de sus scooter, denominándolo Idling Stop.

El sistema Idling Stop está gobernado por la centralita (ECU). Cuando la scooter arranca con el motor frío la centralita no apaga el motor en las paradas, manteniéndolo a ralentí. Esto se debe a que el arranque en frío puede prolongarse más segundos que con el motor caliente y tiene un consumo más elevado de energía. Cuando el motor ya ha alcanzado la temperatura de trabajo, el motor está preparado para trabajar en Idling Stop. La ECU considera que se ha alcanzado el punto de trabajo cuando la temperatura del agua supera 50ºC.

A partir de este momento la ECU apagará el motor 3 segundos después de detectar que el vehículo se ha detenido, la maneta del acelerador está cerrada y el sensor de peso detecte conductor, todo simultáneamente. Cuando el conductor acciona el acelerador se activa el motor de arranque, que pone en marcha el motor y se inicia la marcha. Por seguridad, en el arranque también se comprueba que haya conductor.

Gráfico Revoluciones del motor

Como consecuencia de tener que poner en marcha el motor podemos observar un pequeño retraso en el arranque. En la gráfica podemos observar la diferencia entre un arranque con el motor en ralentí y el arranque con el motor apagado en Idling Stop.

En el instante inicial (T=0sg) el conductor acelera, produciendo la apertura de gas. En la línea de puntos podemos ver como el motor sin Idling Stop que ha permanecido en ralentí comienza a subir el número de revoluciones. Transcurridos 0,5sg el motor ha alcanzado revoluciones suficientes para iniciar la marcha, pudiendo verse en la otra curva de puntos como el vehículo comienza a avanzar (marcha). Tras 2sg el vehículo habrá recorrido 4,25 metros.

Si el motor estaba en Idling Stop, se necesitan casi 0,5sg para que el motor de arranque ponga en marcha el motor (curva azul). A los 0,9sg el motor habrá alcanzado revoluciones suficientes para iniciar la marcha. En la segunda curva azul vemos que transcurridos 2sg habrá recorrido 2,5 metros.

Además de este retraso en el arranque, los ingenieros se han visto obligados a tener en cuenta otros factores en el diseño de Idling Stop. Cuando un scooter con este sistema se detiene, no puede alimentar los sistemas mediante el alternador, ya que el motor está detenido. Toda la energía proviene de la batería ocasionando una descarga más rápida, especialmente si está encendido el faro principal.

Para compensar este problema se realiza una carga más intensa de la batería cuando el motor está en marcha. En la siguiente gráfica puede verse el incremento de fricción que produce esta carga en el motor.

Fricción que produce esta carga en el motor.

De esta manera se compensa la descarga adicional de la batería con una fricción extra en el motor y la consecuente pérdida de potencia en movimiento. Esta pérdida de potencia para el movimiento va a empeorar la aceleración del scooter en el arranque, haciéndola aún peor de lo que veíamos antes.

Para evitar este nuevo problema, los ingenieros de Honda han programado la ECU para que en el momento de arranque no se produzca una carga de la batería, pudiendo disponer de toda la potencia para acelerar la scooter.

De esta manera se compensa la descarga adicional de la batería con una fricción extra en el motor y la consecuente pérdida de potencia en movimiento. Esta pérdida de potencia para el movimiento va a empeorar la aceleración del scooter en el arranque, haciéndola aún peor de lo que veíamos antes.

Para evitar este nuevo problema, los ingenieros de Honda han programado la ECU para que en el momento de arranque no se produzca una carga de la batería, pudiendo disponer de toda la potencia para acelerar la scooter.

Gráfico de carga de la batería

En el gráfico de carga de la batería podemos ver como en el instante inicial (T=0sg), cuando se produce el arranque, la tensión de carga de la batería se realiza a 12V, eliminando la fricción sobre el motor. Transcurridos 5sg, con el vehículo ya acelerado se sube la tensión de carga a 14,5V, que incrementa la fricción sobre el motor obteniendo energía para la carga de la batería.
En realidad el sistema está optimizado para utilizar el excedente de potencia que se produce unos segundos más tarde de la aceleración y en los procesos de desaceleración. De este modo, mediante la fricción que ejerce el proceso de carga, también se devuelve parte de la energía a la batería durante la desaceleración.

Post publicado por:  Jorge García

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