Estado actual de los coches eléctricos en México, 2021

Estado actual de los coches eléctricos en México, 2021

Alejandro-Israel Barranco- Gutiérrez

Cátedras CONACyT- TecNM en Celaya

Celaya, México israel.barranco@itcelaya.edu.mx

Francisco J. Pérez-Pinal TecNM en Celaya Celaya, México

francisco.perez@itcelaya.edu.mx

José-Alfredo Padilla-Medina TecNM en Celaya Celaya, México

alfredo.padilla@itcelaya.edu.mx

Juan-José Martínez-Nolasco TecNM en Celaya Celaya, México

juan.martinez@itcelaya.edu.mx

Abstract— En este trabajo se presenta una revisión al estado actual de los coches comerciales en México, desde el punto de vista de su arquitectura y sus capacidades. Esto con la finalidad de analizar las posibilidades de mejorar las especificaciones de los coches eléctricos para que en un futuro se puedan proponer diseños realizados por ingenieros mexicanos. Los datos son totalmente documentales y con un rango de error por medir, pero sirve como una aproximación que resulta útil para realizar las pruebas respectivas. Se analiza de igual manera la autonomía de estos con carga máxima y su eficiencia energética.

Keywords— Coches eléctricos, eficiencia energética, autonomía.

1. INTRODUCCIÓN

El cambio climático y el calentamiento global son temas discutidos rigurosamente por muchos gobiernos desde principios del siglo XXI. Un gran número de informes notables han revelado el impacto negativo del cambio climático, impulsado predominantemente por actividades humanas. Con el aumento de la civilización y la industrialización a nivel mundial, una gran cantidad de quema de combustibles fósiles en las industrias ha llevado al grave problema de la contaminación del aire [1]. Al mismo tiempo, no se pueden ignorar las emisiones de escape de los vehículos automotores. Las emisiones de vehículos, que incluyen principalmente bióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOX) y partículas suspendidas (PM10 y PM2.5), han sido consideradas como los principales contribuyentes de los gases de efecto invernadero, lo que también ha llevado al aumento de diferentes formas de cáncer y otras enfermedades graves [2][3]. El sector del transporte en constante crecimiento consume alrededor del 49% de los recursos petroleros. Siguiendo las tendencias actuales del consumo de petróleo y las fuentes de petróleo crudo, se prevé que los recursos de petróleo del mundo se agoten para 2038 [4]. Por tanto, la sustitución de los recursos energéticos no renovables por fuentes de energía renovables, y el uso de tecnologías adecuadas de ahorro energético parece ser obligatorio. Los coches eléctricos (CE) como una posible solución para aliviar los problemas ambientales relacionados con el tráfico, se han investigado y estudiado ampliamente [5- 7]. En comparación con coches de combustión interna, las características atractivas de los CE son principalmente la fuente de alimentación y el sistema de propulsión.

México enfrenta tres grandes problemas en materia energética. El primero es la inminente escasez de los combustibles fósiles, así como la alta dependencia de sus derivados refinados y gas natural, mismos que son importados. Por lo cual la seguridad energética del país es frágil. El segundo es el impacto ambiental que conlleva la producción y consumo de energía tal como, el uso y contaminación del agua, contaminación de suelos y aire. El tercero es la inequidad energética pues más de 40 millones de familias en México en localidades rurales vive en pobreza energética [8]. Uno de los sectores que más energía consume es el de transporte. El balance nacional (mexicano) de energía de 2017, reportó que el autotransporte utiliza el 90% de la energía en este sector como se muestra en Figura 1.

[pic 1]

Fig. 1. Consumo de energía del sector transporte, 2017 (Estructura porcentual por subsector y energético)

El hecho de que el autotransporte consuma tales cantidades de energía obliga a los mexicanos a cambiar los hábitos actuales de transportación y consumo de energía. Una de las razones fundamentales por las cuales los CE han cobrado relevancia es porque distintas fuentes de energía renovable pueden convertirse en energía eléctrica, y esta puede almacenarse en baterías y transportarse por cables o mecánicamente. Este hecho predice

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que pronto en México se transitará al uso de CE, como varios autores y fabricantes lo han estimado. Por lo cual es de vital importancia revisar el estado actual de esta tecnología que permite generar negocio y diseños mexicanos. Teniendo en cuenta las condiciones ambientales y la disponibilidad reducida de combustible, los CE’s desempeñan un papel vital en muchas aplicaciones, como los automóviles de consumo y el transporte de corta distancia. En [27] proponen un modelo dinámico detallado de batería, motor e inversor desarrollado para el diseño de un CE. Además, se desarrolla un controlador mejorado con un método geométrico diferente utilizando la ganancia de sensibilidad del sensor de corriente y el tacómetro para asegurar el rendimiento óptimo del CE. Para lograr un funcionamiento lineal del vehículo y una estabilidad mejorada, se diseña un modelo de función de transferencia del sistema considerando diversas incertidumbres, como la fuerza que actúa sobre el automóvil, la rueda, la carretera y las condiciones de velocidad del viento. Usan el software MATLAB / Simulink, para analizar su rendimiento a través de varios escenarios de prueba de bucle abierto y de bucle cerrado. En [28], los autores proponen un marco de control de crucero adaptativo que considera el frenado regenerativo para mejorar la seguridad y la eficiencia energética de los CE durante el proceso de seguimiento del automóvil. Al principio, se construye un modelo dinámico acoplado y no lineal del sistema CE, que se compone principalmente de una batería potente, un motor eléctrico, una transmisión de una sola velocidad y un sistema de frenado hidráulico. Luego, se diseña un controlador de alto nivel de modo deslizante difuso adaptativo para obtener con precisión la aceleración longitudinal deseada de los CE, en el que se utiliza la lógica difusa para aproximar el elemento de control de conmutación del control del modo deslizante para la vibración libre. Y la estabilidad del controlador de alto nivel está probada por la teoría de Lyapunov. En el controlador de nivel inferior, el control de tracción y el control de frenos están diseñados para rastrear la aceleración deseada producida por el controlador de alto nivel, además, se presenta una nueva estrategia de frenado regenerativo para maximizar la recuperación de energía de frenado. Finalmente, los resultados de la simulación indican que el esquema de control propuesto tiene un excelente desempeño de seguimiento longitudinal y recuperación de energía de frenado sin pérdida de seguridad. El trabajo propuesto por Mahdiraji et al, optimizan la combinación de generación distribuida y vehículos eléctricos mediante el uso de métodos probabilísticos para mejorar la confiabilidad de la microrred. Optimizar la combinación de generación de energía con vehículos eléctricos para mejorar la confiabilidad de las microrredes, proporcionar una nueva forma de planificar la carga y descarga de los vehículos y modelar la inyección de energía en las microrredes son algunas de las innovaciones de este documento. Tambien en [30] los autores hacen una revisión completa de diferentes tipos de tecnologías de extensión de rango de vehículos eléctricos, incluidos motores de combustión interna, generadores lineales de pistón libre, celdas de combustible, micro turbinas de gas y baterías de zinc- aire, y describe sus definiciones, mecanismos de trabajo y algunos desarrollos recientes. de cada gama ampliando la tecnología. También se presenta una comparación entre las diferentes tecnologías, destacando las ventajas y desventajas de cada una, para ayudar a abordar las necesidades de investigación futuras. Dado que los vehículos eléctricos serán una parte

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