Compatibilidad del Limitador de Velocidad con Vehículos Eléctricos e Híbridos

La electrificación de los vehículos comerciales se está acelerando. Las furgonetas eléctricas, los camiones híbridos y los autobuses eléctricos de batería están pasando de los programas piloto al despliegue masivo en las flotas. Para los operadores de flotas y los directores de transporte responsables del cumplimiento de los limitadores de velocidad, esto plantea una pregunta urgente: ¿funcionan las tecnologías existentes de limitadores de velocidad con las transmisiones eléctricas e híbridas, y qué cambia cuando el motor de combustión interna ya no es la principal fuente de tracción?

La respuesta es que los limitadores de velocidad no solo funcionan con los vehículos eléctricos e híbridos, sino que, en varios aspectos, la integración es más elegante que con los vehículos MCI convencionales. Pero requiere una comprensión de cómo se controlan las transmisiones eléctricas y las consideraciones de seguridad específicas que introducen los sistemas de alta tensión.

Cómo se Controlan las Transmisiones Eléctricas

En un vehículo de motor de combustión interna convencional, el limitador de velocidad en última instancia controla la salida del motor, ya sea restringiendo la apertura del acelerador, limitando el suministro de combustible o limitando el par a través de la ECU de gestión del motor. El motor es la fuente de energía motriz, y limitar el motor limita la velocidad del vehículo.

En un vehículo eléctrico de batería, no hay motor de combustión. La energía motriz proviene de uno o más motores eléctricos, accionados por un inversor que convierte la energía CC de la batería en las formas de onda CA que impulsan el motor. La velocidad del vehículo está controlada por el controlador del motor, el sistema electrónico que gestiona el par y la velocidad del motor en respuesta a la demanda del conductor.

El pedal del acelerador en un VE no controla un acelerador mecánico; envía una señal electrónica de demanda al controlador del motor. Esta señal de demanda, que puede ser una simple tensión analógica de 0-5 V, una señal PWM o un mensaje CAN bus según la arquitectura del vehículo, es lo que el controlador del motor traduce en par.

Para un limitador de velocidad, esto es estructuralmente muy similar a un vehículo MCI drive-by-wire. La tecnología del limitador de velocidad drive-by-wire utilizada en el System 80 intercepta la señal de demanda del pedal y la modifica cuando el vehículo se aproxima a su velocidad límite programada. Ya sea que la señal de demanda vaya a una ECU del motor o a un controlador del motor, el principio de intervención es el mismo.

Integración CAN Bus con Plataformas de VE

Los vehículos comerciales eléctricos modernos utilizan redes CAN bus que transportan datos específicos de VE junto con datos de vehículo más convencionales. El estándar J1939 central utilizado para los vehículos comerciales pesados se ha ampliado para acomodar parámetros de VE, incluyendo:

• Estado de carga de la batería (SoC)
• Solicitud de par del controlador del motor y par real
• Velocidad y temperatura del motor
• Estado del frenado regenerativo
• Estado del sistema de alta tensión y códigos de fallo

Para un limitador de velocidad CAN bus, la fuente de datos de velocidad en un VE es funcionalmente equivalente a un vehículo MCI: la velocidad del vehículo está disponible como parámetro CAN bus (normalmente del controlador del motor o de los sensores de velocidad de rueda) con la misma precisión y tasa de actualización. El comando de control de velocidad (TSC1 para vehículos J1939) puede utilizarse para solicitar un límite de par al controlador del motor de la misma manera que solicitaría un límite de par a una ECU de motor en un vehículo diésel, siempre que el controlador del motor esté configurado para aceptarlo.

No todos los controladores de motor de VE aceptan solicitudes externas de control de velocidad TSC1: esto varía según el fabricante y el modelo del vehículo. Los ingenieros de AutoKontrol verifican la capacidad de control CAN bus para cada nueva plataforma de VE añadida a la base de datos de compatibilidad del System 80. Cuando TSC1 no es compatible, se utiliza en su lugar el enfoque alternativo: interceptar la señal de demanda del pedal antes de que llegue al controlador del motor.

Para obtener información de fondo detallada sobre la integración CAN bus, consulte nuestra guía sobre la interfaz CAN bus del limitador de velocidad.

Consideraciones sobre los Vehículos Híbridos

Los vehículos comerciales híbridos, incluidos los híbridos ligeros, los híbridos completos y los híbridos enchufables, presentan una complejidad adicional porque combinan transmisiones MCI y eléctricas. El limitador de velocidad debe gestionar la velocidad del vehículo independientemente de cuál de las transmisiones esté contribuyendo a la fuerza motriz en cada momento.

En un híbrido completo que opera en modo solo eléctrico, el control de velocidad debe aplicarse al controlador del motor. En modo MCI o modo híbrido, puede ser necesario aplicar el control a la ECU del motor, al controlador del motor, o a ambos simultáneamente. La unidad de control híbrido (HCU) del vehículo coordina la distribución de energía entre las dos transmisiones y es el punto de integración adecuado para un limitador de velocidad en arquitecturas híbridas complejas.

Algunos vehículos comerciales híbridos, en particular los híbridos ligeros, utilizan el motor eléctrico principalmente para la asistencia de par a bajas velocidades y las funciones de arranque/parada del motor. A las velocidades en las que la limitación de velocidad es relevante (normalmente por encima de 50 km/h), estos vehículos operan principalmente con el MCI, lo que hace que la integración sea sencilla.

Para los híbridos enchufables con capacidades de alcance eléctrico completo, la integración CAN bus del controlador del motor es fundamental. El limitador de velocidad debe seguir siendo efectivo independientemente de si el conductor selecciona el modo VE, el modo híbrido o el modo de mantenimiento de carga.

Interacción del Frenado Regenerativo con el Limitador de Velocidad

El frenado regenerativo es una característica definitoria de los vehículos eléctricos e híbridos. Cuando el conductor levanta el pie del acelerador, el controlador del motor invierte el rol del motor: actúa como generador, convirtiendo la energía cinética de nuevo en energía eléctrica y desacelerando el vehículo.

Para un limitador de velocidad, esta interacción es generalmente beneficiosa en las secciones de subida: el frenado regenerativo se suma al efecto de desaceleración cuando se reduce la demanda del acelerador. Sin embargo, en las secciones de bajada, se aplica una distinción importante: un limitador de velocidad controla la velocidad del vehículo limitando la potencia motriz, no aplicando frenos. Esto es igualmente cierto para los vehículos VE y MCI.

Si un vehículo está bajando una pendiente y la gravedad lo acelera más allá del límite de velocidad, ni un limitador de velocidad convencional ni uno de VE pueden evitarlo solo mediante el control del acelerador o del motor. El controlador del motor en un VE puede aplicar frenado regenerativo automáticamente para mantener una velocidad fija: algunas plataformas de VE incluyen esto como característica nativa, pero esto es una función del propio sistema de control del VE, no del limitador de velocidad.

Cuando el controlador del motor de un VE admite el mantenimiento activo de la velocidad (combinando frenado regenerativo con control de velocidad), el limitador de velocidad puede comandar esta función a través del CAN bus. Esto representa una ventaja de capacidad genuina de los limitadores de velocidad para VE sobre sus homólogos MCI, donde el limitador de velocidad no puede aplicar activamente los frenos de fricción.

Consideraciones de Seguridad de Alta Tensión

Los vehículos eléctricos e híbridos contienen sistemas de alta tensión, normalmente 400 V o 800 V CC en los VE comerciales modernos. Estos sistemas están completamente separados del sistema eléctrico auxiliar de 12V o 24V al que se conecta el limitador de velocidad. El contacto directo con los componentes de alta tensión puede ser mortal.

La instalación del limitador de velocidad en vehículos eléctricos e híbridos sigue protocolos estrictos:

• Verificación del aislamiento de alta tensión antes de comenzar cualquier trabajo: confirmar que el sistema de alta tensión está desconectado y aislado antes de trabajar en áreas cercanas a los componentes de alta tensión
• Trabajo exclusivamente en el sistema auxiliar de 12V/24V: el limitador de velocidad se conecta exclusivamente a la red auxiliar de baja tensión, no a ningún componente de alta tensión
• Conocimiento del enrutamiento de los cables de alta tensión: los cables de alta tensión con vaina naranja no deben tocarse, perforarse ni enrutarse cerca. Los arneses de instalación se planifican para evitar todos los tendidos de cables de alta tensión
• Personas competentes: los ingenieros de SGH Connect que trabajan en instalaciones de VE poseen o están obteniendo las cualificaciones relevantes para trabajar en o cerca de sistemas eléctricos de alta tensión (por ejemplo, el IMI Level 3 Award in Electric/Hybrid Vehicle System Repair and Replacement)

El Creciente Mercado de Vehículos Comerciales Eléctricos

El mercado comercial de VE está creciendo rápidamente. El Ford Pro E-Transit, el Mercedes-Benz eSprinter, el Renault Master E-Tech, el Stellantis e-Ducato/e-Boxer/e-Relay y el Volkswagen eBurago están ahora en uso generalizado en flotas. Los camiones eléctricos más pesados de DAF, Volvo, Mercedes-Benz (eActros), MAN y Scania están entrando en servicio con las flotas que los adoptan antes. Los autobuses eléctricos de Alexander Dennis, Wrightbus y otros operan en ciudades del Reino Unido.

Cada una de estas plataformas tiene su propia arquitectura de controlador de motor, implementación CAN bus y características de la señal de demanda del pedal. El equipo de ingeniería de AutoKontrol está ampliando activamente la base de datos de compatibilidad de VE del System 80, colaborando directamente con los fabricantes de vehículos para obtener la documentación de interfaz necesaria para una integración correcta y conforme.

TrackSpeed para Flotas Eléctricas

La solución TrackSpeed de limitador de velocidad y seguimiento GPS combinados integra la limitación de velocidad del System 80 con la telemática ScorpionTrack Fleet. Para los operadores de flotas de VE, TrackSpeed ofrece un valor adicional:

• Velocidad derivada de GPS como referencia cruzada independiente del propio informe de velocidad del VE
• Datos de ubicación y velocidad del vehículo en directo en el portal ScorpionTrack Fleet
• Gestión remota del límite de velocidad para flotas de VE geográficamente dispersas
• Monitorización del comportamiento del conductor, especialmente relevante ya que las transmisiones de VE permiten una aceleración muy rápida

Para hablar sobre la compatibilidad del limitador de velocidad para su flota de vehículos comerciales eléctricos o híbridos, solicite un presupuesto al equipo de AutoKontrol.