Equa ion Chap e 1 Sec ion 1
T abajo Fin de G ado
Ingenie ía de las Tecnologías Indus iales
Diseño de un Sis ema Eléc ico de Baja Tensión pa a
su aplicación a una Mo ocicle a Eléc ica de
Compe ición
Au o : Guille mo del Cas illo To es
Tu o : Juan An onio Sánchez Segu a
Dp o. de Ingenie ía Elec ónica
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2020
2
P oyec o Fin de Ca e a
Ingenie ía de Telecomunicación
Diseño de un Sis ema Eléc ico de Baja Tensión
pa a su aplicación a una Mo ocicle a Eléc ica de
Compe ición
Au o :
Guille mo del Cas illo To es
Tu o :
Juan An onio Sánchez Segu a
P o eso colabo ado
Dp o. de Ingenie ía Elec ónica
Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía
Uni e sidad de Se illa
Se illa, 2020
4
P oyec o Fin de Ca e a: Diseño de un Sis ema Eléc ico de Baja Tensión pa a su aplicación a una Mo ocicle a
Eléc ica de Compe ición
Au o :
Guille mo del Cas illo To es
Tu o :
Juan An onio Sánchez Segu a
El ibunal nomb ado pa a juzga el P oyec o a iba indicado, compues o po los siguien es miemb os:
P esiden e:
Vocales:
Sec e a io:
Acue dan o o ga le la cali icación de:
6
Se illa, 2013
El Sec e a io del T ibunal
A mi amilia
A mis maes os
8
Ag adecimien os
En p ime luga , desea ía ag adece al p o eso Juan An onio Sánchez Segu a, po su comple a disposición y
aseso amien o de es e abajo.
En segundo luga a mis pad es y a mi he mana, po guia me, apoya me y hace me sen i único en es e boni o
camino llamado ida.
En e ce luga , a mis amigos y el equipo US Racing. Po acompaña me y enseña me an o en es a e apa
uni e si a ia y sen i que sin ellos nada de es o hubie a sido posible.
16
ÍNDICE DE FIGURAS
Ilus ación 1: Equipos pa icipan es en V edición Mo os uden 18
Ilus ación 2: Mo ocicle a del equipo US Racing 19
Ilus ación 3: Logo Mo os uden Elec ic 20
Ilus ación 4: Peugeo Scoo ’elec 21
Ilus ación 5: Ha ley-Da idson Li eWi e 22
Ilus ación 6: Mo ocicle a Mo oE 24
Ilus ación 7: An onio Cobas posando con una mo ocicle a 26
Ilus ación 8: Ramón Au ín abajando con Jo ge Lo enzo 27
Ilus ación 9: Ramón Au in con Dani Ped osa 28
Ilus ación 10: Teleme ía pa a moni o iza el pulso ca diaco 30
Ilus ación 11: Diablo Supe Bike 31
Ilus ación 12: DigiHUD Speedome e 31
Ilus ación 13: Race Sense 32
Ilus ación 14: Teleme ía 2D 33
Ilus ación 15: In e az 2D 34
Ilus ación 16: In e az AIM 35
Ilus ación 17: Señal GPS ci cui o de elocidad de Je ez en Google Ea h 35
Ilus ación 18: Señal GPS cu a D y Sha k en Google Ea h 36
Ilus ación 19: Ba e ía de 72 V 37
Ilus ación 20: Con olado in e so DC/AC 38
Ilus ación 21: Mo o eléc ico 39
Ilus ación 22: In e up o es de a anque 40
Ilus ación 23: Esquema eléc ico de una mo ocicle a eléc ico 41
Ilus ación 24: Diseño inal de la mo ocicle a eléc ica de US Racing 43
Ilus ación 25: Dis ancias de sepa ación 44
Ilus ación 26: Esquema de un sis ema de adquisición de da os 46
Ilus ación 27: Ci cui o con e ido in ensidad- ol aje 46
Ilus ación 28: Ci cui o ampli icado 47
Ilus ación 29: A duino Mega 2560 48
Ilus ación 30: Senso empe a u a LM35DZ 50
Ilus ación 31: Acele óme o ADXL345 51
Ilus ación 32: GPS Venus 51
Ilus ación 33:Ta je a/display AIM MXm 57
Ilus ación 34: Componen es AIM MXm 58
Ilus ación 35: Pines AIM MXm 59
Ilus ación 36: Cables y canales de AIM MXm 59
Ilus ación 37: Cables que quedan sin conec a 60
Ilus ación 38: Senso LVDT delan e o 61
Ilus ación 39: Senso de empe a u a 62
Ilus ación 40: Esquema comunicación CAN-BUS 62
Ilus ación 41: Esquema Bende 64
Ilus ación 42: Ci cui o de desconexión base 66
Ilus ación 43: Ci cui o de baja ensión 67
Ilus ación 44: Señales de eleme ía 67
Ilus ación 45: Po encióme o 69
Ilus ación 46: Senso de empe a u a 69
Ilus ación 47: Vol íme o de la ba e ía p incipal 69
Ilus ación 48: Señales del con olado 70
Ilus ación 49: Señales del Bende y BMS 70
Ilus ación 50: Fusible, in e up o y ba e ía de baja ensión 70
Ilus ación 51: Caja de dis ibución 71
Ilus ación 52: Esquema inal 75
Ilus ación 53: Po al de desca ga de Race S udio 83
Ilus ación 54: Elección de a je a 83
Ilus ación 55: Lis a de senso es y canales 84
Ilus ación 56: Con igu ación de una señal 84
18
1 INTRODUCCIÓN
1. 1 ¿Qué es Mo os uden ?
Mo os uden es una compe ición in e nacional de mo ociclismo p omo ida y o ganizada po Mo o Enginee ing
Founda ion (MEF) y TechnoPa k Mo o land. Pa icipan en ella uni e sidades de odo el mundo, do ando a los
es udian es la posibilidad de aplica odos los conocimien os adqui idos du an e su o mación a un p oyec o eal
como es el diseño y pos e io ab icación de un p o o ipo de mo ocicle a de compe ición. La compe ición se
di ide en dos ca ego ías: mo o de combus ión y mo o de p opulsión eléc ica.
Se desa olla cada dos años en el ci cui o in e nacional de Mo o land, en Alcañiz. En la úl ima edición se p odujo
un éco d de pa icipación llegando a cua o con inen es con más de 70 equipos insc i os, des acando
uni e sidades de India, Canadá, B asil y Colombia.
La o ganización suminis a a cada equipo un ki básico pa a u iliza como base del diseño del p oyec o. Es e ki
es á compues o po mo o , llan as, sis ema de enos y neumá icos. Además, o o ga una no ma i a écnica cuyo
cumplimien o es obliga o io pa a da po homologada la mo ocicle a en la compe ición. Así, odos los equipos
ienen el mismo “enunciado del p oblema”.
Ilus ación 1: Equipos pa icipan es en V edición Mo os uden
Las ases que o man Mo os uden son las siguien es:
• MS1: Es a o mada po la e aluación de una se ie de en egas a los o ganizado es explicando
y desa ollando las medidas omadas pa a el diseño del p o o ipo. Es as en egas deben inclui
los cálculos y simulaciones que ga an izan el co ec o compo amien o de la mo ocicle a.
También incluye un p oyec o de indus ialización y o o de inno ación.
• MS2: Es a ase se desa olla en es momen os. En p ime luga , se ealizan p uebas es á icas:
p uebas es uc u ales, del sis ema de segu idad y enada. Pos e io men e se p ocede a la
ealización de p uebas dinámicas, e aluando el compo amien o del p o o ipo en el ci cui o.
Finalmen e, se p ocede á con los es s de acele ación, enada y e sa ilidad. Es a ase e mina
con el e en o inal y ocupa po comple o el in de semana. Cons a de dos en enamien os lib es,
la clasi icación pa a o ma o den en la pa illa de salida y la ca e a.
En de ini i a, Mo os uden es un desa ío p ecioso pa a los es udian es, donde ienen la opo unidad de plasma
odos sus conocimien os adqui idos a lo la go de su o mación en el desa ollo de un p o o ipo de compe ición
que pos e io men e se á medido en e a o as uni e sidades en un ma co in e nacional.
1. 2 US Racing
La Uni e sidad de Se illa, y especialmen e La Escuela Técnica Supe io de Ingenie ía, han apos ado desde el
p ime momen o en es e p oyec o, en endiendo la compe ición como una o ma de po encia los conocimien os
écnicos de los alumnos y en en a los a si uaciones eales que end án que supe a en el ma co de la
compe ición.
US Racing es una de las 23 uni e sidades que lle an compi iendo en Mo os uden desde que se c eó dicha
compe ición en 2009. Su obje i o e a c ea una mo ocicle a de 125cc y 2T. En pos e io es ediciones, debido al
cambio de ca ego ía de MOTOGP de 125cc a 250cc, se comenza on a u iliza mo o es de 4T de 250cc. No ue
has a 2014 cuando se implan ó la nue a ca ego ía “Elec ic”, dando la opo unidad a las uni e sidades de
compe i con mo ocicle as 100% eléc icas.
En es as 5 ediciones, US Racing siemp e ha compe ido en la ca ego ía “Pe ol”, pe o es e año el equipo ha
Ilus ación 2: Mo ocicle a del equipo US Racing
20
decidido ans o ma se y ocaliza odo su es ue zo en el diseño de una mo o comple amen e eléc ica. El equipo
ha apos ado po la e iciencia y las ene gías eno ables pa a p omo e la mo ilidad eléc ica.
Sin duda alguna es un e o complicado y ambicioso, pe o nos obliga a sali de “la zona de con o ” pa a abaja
y, sob e odo, ap ende en aspec os nue os del diseño del p o o ipo.
1. 3 La mo ocicle a eléc ica
1. 3. 1 In oducción
La de inición de mo ocicle a eléc ica es muy sencilla, es simplemen e una mo ocicle a que u iliza un mo o
eléc ico como medio de p opulsión y, po an o, no p oduce ni con aminación acús ica ni a mos é ica.
Hoy en día, los ehículos eléc icos han i umpido en el me cado de la au omoción como la no edad y u u o
de es e sec o . Es o se debe a que la con aminación de las g andes ciudades p eocupa a los ciudadanos, ya que
cada ez exis e una mayo conciencia medioambien al y su ge la necesidad de educi la emisión de sus ancias
noci as. Además, en g andes ciudades se es án empezando a oma medidas pa a educi es a con aminación,
es ingiendo el ánsi o de ehículos de combus ión y c eando polí icas pa a impulsa las en as de ehículos
eléc icos. Debido a es o, si se pasea po el cen o de una g an ciudad no es di ícil encon a múl iples ehículos
eléc icos como coches, mo ocicle as, pa ine es o bicicle as.
1. 3. 2 His o ia de la mo ocicle a eléc ica
Con a iamen e a lo que uno pueda pensa , la his o ia de la mo ocicle a eléc ica es muy an igua. Comenzó en
1865 en Ohio cuando el ingenie o Ogden Bol on J solici ó la p ime a pa en e pa a una bicicle a eléc ica.
En la p ime a mi ad del siglo XX, múl iples ingenie os ame icanos abaja on e in en a on desa olla una
come cialización de mo ocicle as eléc icas pe o debido a la escasa ecnología disponible no ue on capaces de
lle a la a cabo. No obs an e, es impo an e des aca el abajo que ealiza on ab ican es como Sims & Je e ies,
Ilus ación 3: Logo Mo os uden Elec ic
Soco el o Indian Mo o cycle. En 1973 Mike Co bin es ableció el p ime éco d de elocidad pun a de una
mo ocicle a eléc ica, llegando a alcanza los 162 km/h. Un año más a de su p opia emp esa consegui ía
inalmen e saca al me cado p o o ipos eléc icos [1].
Pe o no ue has a 1992, en la Fe ia de los In en os de Buenos Ai es, cuando se p odujo el pun o de in lexión en
es e ipo de ehículos. El a gen ino Robe o Eugenio Gen ile p esen ó al público un ehículo de dos uedas
p opulsado 100% po ene gía eléc ica, capaz de coge elocidades de has a 65 km/h con una au onomía p opia
de 50 kilóme os. Es e hecho desencadenó múl iples a ances en el sec o , e elando a la sociedad que no se
encon aba an lejos de implan a el ehículo eléc ico como he amien a de anspo e.
En 1993 Peugeo sacó al me cado el p ime scoo e o almen e eléc ico ab icado en se ie con des ino come cial.
El modelo se llamó Scoo ’elec y eu ilizó los elemen os de ca oce ía y suspensión del modelo de combus ión
Zeni h. El ión-li io no se había implan ado oda ía en ba e ías y se usaban ba e ías compues as po níquel-cadmio
(NiCd), popula es en onces pa a pilas eca gables usadas en el ámbi o domés ico. El Scoo ’elec es aba
compues o po es ba e ías colocadas en e los pies del conduc o y po de ás de ellos, log ando así un cen o
de g a edad muy bajo. Su mo o DC gene aba 2,8 kW de po encia pe o al es a homologado el p o o ipo a la
ca ego ía de ciclomo o , su elocidad máxima es aba limi ada a 45 km/h.
Ac ualmen e la mo ocicle a eléc ica es á comple amen e ins au ada en el me cado de la au omoción. La
ma iculación de es e ipo de ehículo ha enido una subida exponencial, pasando de las 9614 unidades eléc icas
en 2012 a las 43463 en 2018. Es e mo imien o ha conlle ado a la apa ición de múl iples ab ican es, donde
des acan emp esas como Ze o Mo o cycles, Be eco, B ammo o Vol a. Además, debido a la demanda en el
me cado, g andes ab ican es legenda ios de mo ocicle as como BMW o Ha ley-Da idson no han dudado en
inclui un modelo eléc ico en sus escapa a es.
Ilus ación 4: Peugeo Scoo ’elec
22
La Ha ley-Da idson Li eWi e es el mejo ejemplo de e olución y desa ollo eléc ico. El modelo de 2020
cuen a con 105 CV ó 78 KW, pe mi iendo pasa de 0 a 100 km/h en solamen e 3 segundos. Po o o lado, ha
conseguido ala ga la au onomía del ehículo, llegando a 158 kilóme os en ciudad. Pe o lo más in e esan e es
la op imización del iempo de ca ga de la ba e ía, implemen ando un modelo de ca ga ápida DC que pe mi e
pasa del 0% al 80% de ca ga de ba e ía en solamen e 40 minu os [2].
1. 3. 3 Ven ajas y des en ajas
Una ez in oducida y desa ollada la his o ia de las mo ocicle as eléc icas, es impo an e conoce los aspec os
posi i os y nega i os que es as conlle an, siemp e compa ándolas con las mo ocicle as con encionales o de
combus ión:
Ven ajas
• Necesi an un meno man enimien o: Es e man enimien o es más sencillo y económico, e i ando los
cambios de acei es y p o ocando epa aciones más higiénicas.
• La ca ga eléc ica es más ba a a que la gasolina: una de las en ajas más impo an e es que sale más
económico ealiza una ca ga eléc ica que llena el depósi o de una mo o de combus ión.
• No desp ende olo es en uncionamien o: al no unciona con gasolina, no deja la es ela de olo es p opios
de es e combus ible.
• No hacen uido: una de las mayo es quejas de la sociedad con a las mo os es el uido excesi o que
gene an. La mo o eléc ica es silenciosa y debido a la p opulsión eléc ica no necesi a ubos de escape.
• No gene an emisiones con aminan es: al no expulsa gases noci os, el impac o medioambien al del
ehículo dec ece d ás icamen e.
Des en ajas
Ilus ación 5: Ha ley-Da idson Li eWi e
• Aho a mismo es más ca a: pese a que exis en sub enciones, aho a mismo el p ecio de media de una
mo ocicle a eléc ica es mucho más al o que el p ecio de una de combus ión. Al lle a escaso iempo
implan ada en el me cado, aho a mismo la op imización de la ecnología eléc ica es mucho meno que
la de combus ión, ele ando su p ecio.
• Es di ícil encon a pues os de ca ga: en e a las nume osas es aciones de se icio exis en es, oda ía
se hace cos oso encon a en ca e e a o ciudad pues os que e puedan da oma de co ien e.
• El epos aje es más la go: la di e encia en e ambos mé odos es abismal, a dando al ededo de una ho a
la mo ocicle a eléc ica y es minu os la de combus ión.
• Meno elocidad: Po egla gene al las mo os eléc icas no consiguen llega a elocidades pun as muy
al as.
• Ba e ías con ida limi ada: Al igual que las ba e ías de los mó iles, pueden baja su endimien o y
pe de capacidad debido a ac o es ex e nos como el ío. Es o es una g an des en aja ya que la ba e ía
puede se el elemen o más ca o de la mo ocicle a.
• El silencio: pa adójicamen e pa a muchas pe sonas puede esul a una des en aja. El mundo del mo o
siemp e ha es ado asociado al sonido, además, la al a de uido puede ocasiona acciden es de los
pea ones.
1. 3. 4 Mo oE
Las mo os eléc icas ya son una ealidad en las ciudades, pe o ambién es án c eciendo en el mundo de la
compe ición.
En 2019, la FIM (Fede ación In e nacional de Mo ociclismo) c ea el p ime campeona o del mundo o mado
po p o o ipos o almen e eléc icos. Es e campeona o se llama Mo oE Wo ldchampionship y es una inicia i a
pa a publici a la mo o eléc ica en la sociedad ac ual. Es a nue a ca ego ía iene un escapa e inmejo able,
compa iendo paddock y ci cui o con Mo oGP, Mo o2 y Mo o3. Además, los equipos posee án boxes llamados
E-Paddock, con odos los se icios y he amien as eléc icas necesa ias.
La mo ocicle a se á la misma pa a odos los equipos, la Ene gica Ego Co sa de la ma ca i aliana Ene gica. Es e
modelo es á desa ollado exclusi amen e pa a es a compe ición y se segui á e olucionando pa a mejo a las
p es aciones de los p o o ipos. Compues o con un mo o eléc ico de imanes pe manen es, o ece una po encia
de unos 160 CV con solo 260 kilog amos de peso. Se es ima que puedan llega a elocidades pun as de 270
km/h. En cuan o a la ba e ía, su capacidad onda en unos 20 kWh. Es un p o o ipo o almen e diseñado y
ab icado pa a la compe ición, mon ando sis ema de enos B embo, suspensiones Ohlins y llan as Ma chesini
[3].
Las ca e as du a án en e 8 y 10 uel as, dependiendo de la longi ud del ci cui o. La au onomía de las ba e ías
se á uno de los pun os cla es de la ca ego ía, donde se á undamen al encon a el equilib io en e elocidad y
ges ión pa a llega a la línea de me a.
24
1. 4 Obje i o y alcance
El p opósi o p incipal de es e abajo es el desa ollo de un sis ema de baja ensión adap ado al p o o ipo de
mo ocicle a eléc ica que se p esen a á en la VI edición de Mo os uden po el equipo US Racing.
Es e abajo se e á supedi ado po el eglamen o de la compe ición, el cual es ablece las unciones mínimas que
debe desempeña el sis ema. Po o o lado, in lui á no ablemen e en el abajo de o os depa amen os del equipo
como el depa amen o de es uc u al o el depa amen o de luidodinámica, pa a así consegui un esul ado inal
equilib ado y óp imo al implan a se ísicamen e en el p o o ipo.
Den o de es e sis ema, des acan es pa es:
1. Implemen ación de la eleme ía.
2. Ci cui o de a anque y desconexión manual de la mo ocicle a.
3. Conec i idad de la eleme ía con el BMS (Ba e y Managemen Sys em) median e el p o ocolo CAN.
Ilus ación 6: Mo ocicle a Mo oE
2 ESTADO DEL ARTE
2. 1 Teleme ía
La eleme ía se de ine como ecnología capaz de p opo ciona la medición emo a de magni udes ísicas y
en ia la in o mación hacia un disposi i o. El é mino iene del g iego: ele, dis ancia y me on, medida.
Hoy en día, la elec ónica iene mucho peso den o del mundo del mo o y de la compe ición. Se ha p oducido
al desa ollo de po encia en los mo o es, que ha su gido la necesidad de con ola e implemen a un po en e
sis ema eléc ico que con igu e y mues e el compo amien o del p o o ipo de compe ición en pis a.
Aquí apa ece la eleme ía, donde median e di e sos senso es ins alados en la mo ocicle a, el ingenie o es capaz
de mejo a las p es aciones de la mo ocicle a a pa i de los da os ecibidos.
Es a ecnología ha su ido una inc eíble e olución, po lo que es necesa io analiza y sin e iza su desa ollo en
el mundo del mo ociclismo de compe ición.
2. 1. 1 O igen de la eleme ía en el mo ociclismo de compe ición
Pese a que el inicio del mo ociclismo de compe ición se emon a al inicio del siglo XX, no ue has a 1990 cuando
se empezó a implemen a la eleme ía. Aquí es cuando apa ece un ingenie o ca alán llamado An onio Cobas,
pad e de la eleme ía en el mundial de mo ociclismo. Él y su pupilo, Ramón Au ín, ue on los p ime os en
ealiza in es igaciones y comenza a in oduci es a ecnología en los p o o ipos de compe ición. Es os dos
ingenie os españoles implemen a on con éxi o oda la ecnología de sis emas elemé icos que ya exis ían en el
mundo de la a iación o au omoción come cial.
An onio Cobas (1952-2004) e a un adelan ado a su iempo, isiona io y que nunca pa ó de p opone
inno aciones en el mundo del mo o y de la compe ición. Realizó múl iples es udios y abajos de los elemen os
es uc u ales de una mo ocicle a, des acando el chasis. E a un apasionado de la ecnología y en 1982 adqui ió su
p ime o denado y comenzó a desa olla se como p og amado . Su obje i o e a implemen a odos los a ances
que exis ían en la Fo mula 1 en el mundo del mo ociclismo [4].
En 1989 sus in es igaciones die on la uel a al mundo. Puso en uncionamien o un equipo de senso es epa idos
po oda la es uc u a de la mo ocicle a e hizo campeón del mundo de 125 c.c a un Alex C i illé de an solo 17
años. Sin duda alguna había encon ado la o ma pe ec a, nunca an es is a, de pe ecciona la pues a a pun o
de la máquina.
32
o Race Sense:
So wa e con cobe u a pa a iOS y And oid. Cuen a con como colabo ado con el ex pilo o de
Mo oGP An hony Wes . Su p ecio es de 9,90 eu os y es capaz de egis a los da os básicos de una
eleme ía come cial. Velocidades, acele aciones lineales y la e ales, inclinaciones y posiciones
son da os que la aplicación nos mues a. A pa e de b inda la posibilidad de compa i con o os
usua ios los p opios egis os, la aplicación a acompañada de un p og ama de o denado que
pe mi e ealiza un análisis más comple o de las medidas [9].
Sis emas p o esionales de eleme ía
Son u ilizados en las g andes compe iciones del mundo del mo o como Fo mula 1 y Mo oGP. Es os sis emas
es án o mados po múl iples senso es ( empe a u a, acele óme os, lambda,e c) que en ían las señales a una
cen ali a que si e de almacenamien o de los da os. Adquie en la in o mación con la máxima esolución y
p ecisión posible, do ando a los ingenie os de mucha in o mación del es ado del ehículo en la pis a.
Debido a es o, los ingenie os pueden u iliza es os da os pa a egula pa áme os. Pueden cambia
compo amien os como el con ol de acción, el an i-wheelie o la en ega de po encia, esul ando muy ú il pa a
p opo ciona a los pilo os los eglajes con los que se sien en más segu os y cómodos.
o 2D:
Ilus ación 13: Race Sense
2D & Diebold es una de las emp esas de ecnología elec ónica más pun e as del au omo ilismo
de al o ni el. Es a emp esa alemana o ece un sopo e especializado pa a los equipos de Fo mula
capaz de adqui i , g aba y e alua los da os medidos. Posee un amplio ca álogo de senso es, da a
logge s y ex ensiones pa a aumen a las mediciones. Además, odos los canales de comunicación
lle an implemen ado el bus CAN, mejo ando la iabilidad de las medidas. En la siguien e imagen
se mues a mejo el sis ema de adquisición de da os:
2D o ece un so wa e p opio llamado WinaRace, compues o po es p og amas que acili an la
con igu ación del sis ema e in e p e ación de los da os. Es os p og amas son [10]:
-Explo ado de e en os: pe mi e ges iona las ci as
-WinI : con igu a los módulos de comunicación
-Analizado : mues a los da os almacenados
Ilus ación 14: Teleme ía 2D
34
o AIM:
AIM es la p o eedo a elec ónica o icial del campeona o del mundo de Mo oGP. Al igual que 2D,
o ece en su ca álogo odos los disposi i os necesa ios pa a mon a una eleme ía p ecisa de
compe ición. Des acan sus ki s plug and play, acili ando en g an medida al clien e la
implemen ación de su ecnología. P opo ciona un so wa e p opio, Race S udio 2, median e el cual
pe mi e al usua io p og ama las comunicaciones y isualiza los da os.
Ilus ación 15: In e az 2D
Ilus ación 16: In e az AIM
Es e es un ejemplo de eleme ía AIM implemen ada en una Yamaha R6 en el ci cui o de elocidad
de Je ez de la F on e a. Los senso es u ilizados has sido los siguien es:
-Senso lambda: in o ma de la can idad de oxígeno p esen e en el gas de escape p oceden e de la
combus ión del mo o .
-Senso de e oluciones del mo o : mues a las e oluciones po minu o del mo o .
-Senso gas: es e senso , ambién llamado TPS, indica de mane a ins an ánea el eco ido del
acele ado del puño.
-Senso suspensión delan e a: en la g á ica se co esponde con HORQUILLA, ú il pa a sabe el
eco ido de la suspensión delan e a, con igu a la p eca ga de es a y ma ca los pun os de enada.
-Senso suspensión ase a: se co esponde con AMORTIGUADOR. Da o impo an e pa a
conoce las p es aciones de la mo ocicle a acele ando y que se p oduzca un caballi o (wheelie).
Po o o lado, el so wa e pe mi e ex ae los da os GPS a Google Ea h, pe mi iendo al pilo o y
écnicos conoce la azada exac a ealizada po la pis a.
Ilus ación 17: Señal GPS ci cui o de elocidad de Je ez en Google Ea h
36
2. 2 Ci cui o de a anque y desconexión de una mo ocicle a eléc ica
El ci cui o de a anque de una mo ocicle a eléc ica iene muchas simili udes con el de una de combus ión. No
obs an e, al apa ece un mo o eléc ico sus i uyendo al de gasolina, apa ecen nue os componen es ineludibles
pa a el uncionamien o de la máquina.
Pa a in oduci es e sis ema se explican los componen es elec ónicos de mayo ele ancia indispensables pa a
el uncionamien o del ehículo.
2. 2. 1 Componen es des acados de al a ension
Ba e ía
La ba e ía es el elemen o más ca o, pesado y de mayo amaño encima de la mo ocicle a, po lo que adquie e
una impo ancia undamen al.
Ilus ación 18: Señal GPS cu a D y Sha k en Google Ea h
Una ba e ía, po de inición es un acumulado de elec icidad. Almacena ene gía eléc ica u ilizando p ocesos
elec oquímicos. En el caso de los ehículos eléc icos, hace al a que es as ba e ías engan un p oceso
elec oquímico e e sible, habili ando la opción de ca ga las y eca ga las.
Como gene ado eléc ico del mo o , la elección o ab icación de la ba e ía conlle a un complejo es udio écnico.
Cada p o o ipo iene su unción y es dis in a la ba e ía que necesi a una scoo e eléc ica que una mo o del
mundial de Mo oE. Po ello, hay a ios pa áme os de la ba e ía que hay que conoce :
§ Tensión que p opo ciona cada celda (V). Es a ensión se puede modi ica añadiendo is as en se ie o
pa alelo a la ba e ía pa a consegui la caída de ensión necesa ia.
§ Capacidad. Puede se el ac o de e minan e a la ho a de elección de una ba e ía. Su unidad es Ampe ios-
ho a (Ah). No obs an e, la e e encia en iempos de ca ga y desca ga se mide en Culombios (C), siendo necesa ia
la siguien e con e sión:
1𝐴ℎ = 3600(𝐶
§ Ene gía capaz de suminis a la ba e ía. Su unidad es Va ios-ho a y simplemen e es el p oduc o de es as
dos magni udes.
§ Tiempo de ca ga y desca ga. En unción de la u ilidad de la ba e ía, es muy impo an e conoce y
op imiza el iempo que a da en ca ga se y desca ga se.
Es e es un ejemplo de ba e ía u ilizada en bicicle as y scoo e s eléc icas. Fo mada po 320 pilas, posee
Ilus ación 19: Ba e ía de 72 V
38
una capacidad de 40 Ah y p opo ciona una ensión de 72 V.
Con olado
Es e disposi i o es el enca gado de ges iona la en ega de ene gía p oceden e de la ba e ía al mo o eléc ico.
Es una de las pa es más complejas de con igu a ya que el con olado pe mi e se p og amado pa a deja pasa
la co ien e deseada al mo o . Además, abaja como in e so DC/AC. Es e es el obje i o p imo dial del
con olado , ans o ma la co ien e con inua de las ba e ías en al e na pa a pode alimen a el mo o .
A con inuación, se mues a el ejemplo de un con olado des inado al uso de una mo ocicle a eléc ica:
Mo o eléc ico:
Es la máquina mo iz del ehículo. T ans o ma la ene gía eléc ica en o ma de co ien e al e a en ene gía
mecánica de o ación.
El mo o asínc ono de imanes pe manen es es el más u ilizado en es e ámbi o. Es e mo o u iliza un campo
magné ico gi a o io gene ado en el es a o y una se ie de imanes pe manen es ins alados en el o o que gi an
con el campo del es a o . Al se asínc ono, la elocidad de gi o del o o es dis in a a la del campo magné ico
del es a o .
En el mundo de la compe ición, el obje i o p imo dial es llega an es que el i al a la línea de me a, po lo que
es os mo o es son lle ados a su máximo endimien o en busca de ob ene sus máximas p es aciones. Po ello
sus ensiones e in ensidades nominales son muy al as, de al ededo de 150 A y 100 V. G acias a es o pueden
llega a gene a una po encia de 40 kW.
Ilus ación 20: Con olado in e so DC/AC
2. 2. 2 Sis ema de baja ensión
T as explica los g andes bloques elec ónicos de al a ensión que odo ehículo eléc ico con iene, llegamos al
sis ema de baja ensión. Es e sis ema se enca ga del ci cui o de a anque y desconexión y ambién de la
implemen ación de di e sos elemen os elec ónicos como puede se la eleme ía o alumb ado.
Al se es e sis ema de baja ensión, la ensión de alimen ación de es e ci cui o oscila en e los 5 y 15V. La
ob ención de es e ol aje se suele ealiza de dos o mas dis in as:
Con e so DC/DC
En odo ehículo eléc ico o ien ado a la compe ición coexis e un sis ema de al a ensión y o o de baja.
Po ello, una o ma muy exi osa de consegui esa bajada de ol aje es implemen ando un con e ido
DC/DC que disminuya el ol aje de al a al ni el deseado. Po ejemplo, muchas scoo e s eléc icas
inco po an es e con e ido y un elé pa a ans o ma la ensión de 72V a 12V.
Ba e ía ex e na de 12 V
Es e mé odo e pe mi e sepa a al máximo el ci cui o de al a ensión y el de baja. En unción de los
disposi i os que alimen e, puede se que se necesi e un con e ido DC/DC ex a. Al sepa a es os
ci cui os se consigue una mayo segu idad pues el uncionamien o de ambos es casi independien e. No
obs an e, la ocupación del sis ema c ece conside ablemen e al ene que implan a una ba e ía ex e na.
Ilus ación 21: Mo o eléc ico
40
Realmen e el ci cui o de a anque y pa ada se asemeja bas an e al de las mo ocicle as de combus ión ya que los
elemen os es uc u ales y geome ía son p ác icamen e idén icos. Sin emba go, iene cie as di e encias po que
el mé odo de a anque es dis in o, p escindiendo en es e caso de mo o de a anque y bujía.
Explicado odo es o se pueden enume a los disposi i os que se u ilizan en es e ipo de sis emas:
o In e up o /bo ón de a anque y lla e:
Se localizan en el manilla de echo o izquie do y su nomb e ulga es “piña”. La lla e acciona á
odo el ci cui o de baja ensión, ac i ando la pan alla, alumb ado y senso es de caballe e. Una
ez gi ada la lla e, al pulsa el bo ón de a anque la mo o es á lis a pa a el mo imien o. En es a
piña se suelen inclui bo ones que aumen en la segu idad del ehículo, como bo ones de
desconexión o apa a os luminosos. Es e elemen o se llama ci cui b eake y consis e en un
pulsado que al se accionado co a po comple o la baja ensión del ci cui o. Casi odas las
mo ocicle as eléc icas de compe ición inco po an es e bo ón.
o Pan alla o display:
Pe mi e mos a el compo amien o de la mo ocicle a al pilo o. Sin duda, es uno de los
elemen os más impo an es ya que sin es a pan alla la conducción del ehículo se ía o almen e
a ciegas. En mo ocicle as eléc icas se les suele añadi da os adicionales como ensión en e
bo nas de la ba e ía, po cen aje de ba e ía o algún indicado de al a ensión. Hay de muchos
ipos, pe o hoy en día las más u ilizadas son las digi ales que con un llama i o con as e de
colo es acili a la isión y comp ensión de sus imágenes.
o Teleme ía:
Ya comen ada an e io men e, es o o de los elemen os más ú iles den o del mundo de la
compe ición.
Ilus ación 22: In e up o es de a anque
o P o ecciones:
Pa a el co ec o uncionamien o del sis ema es indispensable implemen a elemen os de
p o ección. No malmen e se u ilizan usibles capaces de co a aguas a iba de los disposi i os
in ensidades supe io es a las máximas pe mi idas po es os. De es a o ma se e i a daña los en
un e o del sis ema. Los usibles ins alados suelen es a si uados jun os en un po a usibles y,
así, la ex acción de los dañados es mucho más ácil.
A con inuación, se mues a el esquema eléc ico comple o de baja ensión de una mo ocicle a eléc ica. La
ba e ía p incipal es de 72 V y 60Ah, y pa a el sis ema de baja ensión se ha op ado po la ins alación de una
ba e ía de 12 V. Es a úl ima alimen a odo el ci cui o de a anque, senso es, luces y display [11].
Ilus ación 23: Esquema eléc ico de una mo ocicle a eléc ico
48
La implemen ación de es e sis ema en una mo ocicle a de compe ición no es nada ácil. El p o o ipo es p openso
a mo e se a g andes elocidades y su i mo imien os b uscos, po lo que consegui una señal sin uido y ú il
es di ícil. P ecisamen e en el equipo se han ealizado con an e io idad a ios diseños de eleme ía usando el
en o no A duino y nunca se ha conseguido implemen a debido a los p oblemas an e io men e mencionados.
Pa a ello, es e año se a a abaja con una eleme ía o almen e especí ica pa a su uso en la compe ición. Pese
a se bas an e más ca a que el mon aje de una eleme ía de A duino o Texas Ins umen , es una in e sión de
u u o ya que puede llega a se i pa a los siguien es modelos.
3. 3. 2 An eceden es
Inicialmen e la idea e a c ea la eleme ía desde ce o u ilizando so wa e de lib e con igu ación. De es a o ma,
se aba a a ía en g an medida odo el sis ema y a la misma ez se pod ía cus omiza pe ec amen e al p o o ipo.
A duino Mega 2560 ADK (R3)
La a je a de adquisición de da os elegida ue la placa A duino Mega ADK (R3). Es a a je a
mic ocon olado a es una de los más po en es del ab ican e A duino, y ue elegida debido a la g an
can idad de da os que se p e endían p ocesa . Su g an núme o de pines y su educido amaño pe mi i ía al
sis ema abaja de mane a fluida y segu a. Además, el en o no de p og amación A duino es de los más
in ui i os y acili a ía bas an e la p og amación de los senso es [14].
Ilus ación 29: A duino Mega 2560
A con inuación se enume an las ca ac e ís icas p incipales de es e mic ocon olado :
• Vol aje de alimen ación: 5V
• Vol aje de en ada: 7-12V
• Vol aje lími e de en ada: 6-20V
• Pines digi ales: 54
• Pines PWM: 15
• Pines analógicos: 16
• Co ien e po pin: 40 mA
• Memo ia Flash: 256 KB
• SRAM: 8KB
• EEPROM: 4 KB
• Reloj: 16 Mhz
• Dimensiones: 10,16 x 5,33 cm
Senso es
Pa a es e p oyec o de eleme ía, se adqui ie on dis in os ipos de senso es. Al se la p ime a ez que se
ealizaba una eleme ía en el equipo, se mon a on solamen e los senso es capaces de cuan ifica las
magni udes de la mo ocicle a básicas. Es os senso es ue on:
• 2 Senso es de empe a u a:
50
El modelo elegido ue el LM35DZ del ab ican e Texas Ins umen s. Sus p incipales ca ac e ís icas
son:
o Tipo de salida: analógica
o Tempe a u a ope a i a mínima: -55 C
o Tempe a u a ope a i a máxima: 150 C
o Co ien e de salida: 10 mA
• 2 Senso es de desplazamien o lineal (LVDT):
Pa a es os senso es se omó la decisión de ecicla los pa a aba a a el p esupues o. Se mon a ían
uno pa a medi la suspensión delan e a y o o pa a la ase a. El amaño de ambos e a de 150 mm.
• 1 acele óme o:
El modelo elegido ue el acele óme o ADXL345 de Spa k un. Sus p incipales ca ac e ís icas son:
o Tipo de salida: analógica
Ilus ación 30: Senso empe a u a LM35DZ
o Tensión de alimen ación: 2-3,6 V
o Resolución de 13 bi s
o Mide en los ejes X,Y,Z
• Senso GPS:
El disposi i o escogido ue el modelo Venus del ab ican e Spa k un. T abaja con una ecuencia de
mues eo de 10 Hz, su icien e pa a conoce los da os de longi ud, la i ud, al i ud y elocidad de la
mo ocicle a.
Ilus ación 31: Acele óme o ADXL345
Ilus ación 32: GPS Venus
52
Código del A duino
T as in oduci la a je a de adquisición de da os y los senso es, se desa olla el código pa a
consegui mos a po pan alla los da os de los senso es ins alados. Se ealizó uno pa a lee los
senso es de empe a u a, suspensión y acele óme o, y o o sepa ado solo pa a el GPS. Se i á
explicando de alladamen e el uncionamien o de cada código median e el uso de comen a ios.
Código 5 senso es
1. in senso ;// a iable pa a gua da los da os de los senso es
2. unsigned long iempo; // almacena el iempo del mic op ocesado
3.
4. oid se up() {
5. // Ab e el pue o se ie y espe a que se ab a
6. Se ial.begin(9600);
7.
8. oid loop() {
9.
10. S ing da aS ing = "";// c ea una s ing pa a gua da los
da os leídos de los senso es
11.
12. o (in analogPin = 0; analogPin < 5; analogPin++) {// bucle
pa a lee los 5 senso es, conec ados a los pines analógicos:
0,1,2,3,4,5
13. i (analogPin<2){// los pines 0 y 1 lee an los da os de los 2
senso es de empe a u a
14. in senso = analogRead(analogPin);
15. senso =(5.0 * senso * 100.0)/1024.0;// con e sión de
la medida analógica a g ados cen íg ados
16. da aS ing += S ing(senso );
17. }
18. else i (analogPin==2||analogPin==3){ // senso es de
suspensión
19.
20. in senso = analogRead(analogPin);
21. senso =senso *(150.0/1023.0);// con ie e el alo de 0 a
1023 en milíme os de elongación
22. da aS ing += S ing(senso );
23. }
24. else i (analogPin==4){//acele óme o
25. in senso = analogRead(analogPin);
26. senso =(senso -190.0)/490.0*100.0;// con ie e la señal
a un alo en e 0 y 100
27. da aS ing += S ing(senso );
28. }
29.
30. i (analogPin < 5) {
31. da aS ing += ",";
32. }
33.
34. }
35. iempo = millis();//pe mi e conoce el iempo ac ual del mic o
36. da aS ing+= iempo;
37. da aS ing += ";";
38.
39. }
Código GPS
1. #include <So wa eSe ial.h>
2.
3. So wa eSe ial gpsSe ial(11,10); // RX, TX (TX no se usa)
4. cons in sen enceSize = 80;
5.
6. cha sen ence[sen enceSize];
7.
8. oid se up()
9. {
10. Se ial.begin(9600);
11. gpsSe ial.begin(9600);
12. }
13.
14. oid loop()
15. {
16. s a ic in i = 0;
17. i (gpsSe ial.a ailable())
18. {
19. cha ch = gpsSe ial. ead();
20. i (ch != ' n' && i < sen enceSize)
21. {
22. sen ence[i] = ch;
23. i++;
24. }
25. else
26. {
27. sen ence[i] = ' 0';
28. i = 0;
29. displayGPS();
30. }
31. }
32. }
33.
34. oid displayGPS()
35. {
36. cha ield[20];
37. ge Field( ield, 0);
38. i (s cmp( ield, "$GPRMC") == 0)
39. {
54
40. Se ial.p in ("La : ");
41. ge Field( ield, 3); // da o la i ud
42. Se ial.p in ( ield);
43. ge Field( ield, 4); // N/S
44. Se ial.p in ( ield);
45.
46. Se ial.p in (" Long: ");
47. ge Field( ield, 5); // da o longi ud
48. Se ial.p in ( ield);
49. ge Field( ield, 6); // E/W
50. Se ial.p in ln( ield);
51. }
52. }
Da os ob enidos y p oblemas encon ados
En es e subapa ado se mues a pa e de los da os ob enidos a pa i de los dos códigos an e io es.
Se mos a án pa es de los da os, ya que el núme o de in o mación almacenada e a desmesu ada
pa a mos a la po comple o.
Tabla 2: Da os ob enidos senso es
La : 3724.8196N
Long: 00600.0581W
La : 3724.8201N
Long: 00600.0581W
La : 3724.8209N
Long: 00600.0580W
La : 3724.8249N
Long: 00600.0599W
La : 3724.8300N
Long: 00600.0626W
La : 3724.8360N
Long: 00600.0648W
La : 3724.8425N
Long: 00600.0662W
La : 3724.8507N
Long: 00600.0664W
La : 3724.8594N
Long: 00600.0663W
La : 3724.8689N
Long: 00600.0658W
La : 3724.8784N
Long: 00600.0654W
La : 3724.8880N
Long: 00600.0652W
La : 3724.8976N
Long: 00600.0649W
La : 3724.9070N
Long: 00600.0647W
La : 3724.9165N
Long: 00600.0643W
La : 3724.9256N
Long: 00600.0642W
La : 3724.9339N
Long: 00600.0641W
La : 3724.9412N
Long: 00600.0635W
La : 3724.9476N
Long: 00600.0623W
La : 3724.9534N
Long: 00600.0611W
La : 3724.9589N
Long: 00600.0616W
La : 3724.9640N
Long: 00600.0644W
La : 3724.9691N
Long: 00600.0692W
La : 3724.9752N
Long: 00600.0736W
La : 3724.9826N
Long: 00600.0770W
56
La : 3724.9906N
Long: 00600.0803W
Tabla 3: Da os ob enidos GPS
T as comp oba el co ec o uncionamien o del sis ema de mane a es á ica, el siguien e paso al que debía
en en a se la eleme ía e a abaja co ec amen e bajo las condiciones p opias de una mo ocicle a de
compe ición. Una mo ocicle a en un ci cui o expe imen a odo ipo de ib aciones, mo imien os anómalos y
uido elec ómagne ico. De es a o ma, el sis ema ue some ido a b uscos mo imien os en los senso es y en la
a je a con el obje i o de imi a una si uación eal en la pis a.
T as a ias p uebas del sis ema, los da os leídos comenza on a alsea se debido a que es as señales exci adas
e an muy suscep ibles a a iaciones. Llegado a es e pun o y iendo que el sis ema no unciona ía co ec amen e
implemen ado en el p o o ipo, se plan ea on dos posibles soluciones:
• Realiza la in eg ación de oda la elec ónica en un único ci cui o y segui desa ollando p o o ipos
• Adqui i un sis ema especí ico de eleme ía pa a mo ocicle as de compe ición
Finalmen e, se omó la decisión de adqui i una eleme ía especí ica, ya que no exis ían ga an ías de que pese a
segui desa ollando la eleme ía inicial se consiguie an da os álidos. Además, pese a aumen a el p esupues o
del p oyec o, es a nue a eleme ía pod ía eu iliza se e implemen a se en u u os p o o ipos del equipo.
T as ealiza un g an es udio de me cado, se eligió el da alogge MXm del ab ican e i aliano AIM.
3. 3. 3 AIM MXm
MXm es una a je a de adquisición de da os y a la misma ez una pan alla dashboa d de 5 pulgadas. Es e modelo
combina unas dimensiones pequeñas con una amplia capacidad de almacenaje de da os [15].
Las ca ac e ís icas más des acadas de AIM MXm son:
o Pe mi e conexión con la ECU del ehículo, en es e caso el in e so
o 2 en adas pa a elocidades
o 4 en adas analógicas
o 2 salidas digi ales
o Pan alla con igu able
o GPS, acele óme o y gi oscopio in eg ados
o Amplia base de da os de ci cui os
o Conexión WIFI
o 10 LEDs RGB p og amables
o 4 Gigaby es de memo ia in e na
o Pe mi e p o ocolo CAN
o Posee 4 canales de comunicación
o Pe mi e expansiones del sis ema
Ilus ación 33:Ta je a/display AIM MXm
64
pa a co a el sis ema de al a ensión [17].
3. 4. 2 De inición del ci cui o de a anque y desconexión
• Ci cui o de con ac o y a anque:
El con ac o de la mo ocicle a consis i á en un in e up o que enciende únicamen e el sis ema de baja ensión,
alimen ando es e a su ez el BMS, el Bende y la eleme ía. Mien as an o, el a anque se p oduci á pulsando
o o bo ón igual, habiendo ac i ado el con ac o p e iamen e, conec ado a su ez el sis ema de al a ensión. Si
el sis ema se encuen a en co ec o uncionamien o, un LED ojo se encende á indicando que la mo o es á
p epa ada pa a pone se en ma cha.
• Ci cui o de desconexión:
El ci cui o de desconexión se puede di idi en dos pa es cla amen e di e enciadas: el ci cui o de ape u a en
caso de eme gencia y el ci cui o de ea me. A con inuación, se de alla á cada uno de ellos.
o Ape u a del ci cui o en caso de eme gencia
La ape u a del ci cui o en caso de eme gencia puede da se po dos azones. Puede se una ape u a
manual, po acción de los mecánicos o el p opio pilo o, o puede se una ape u a accionada po el Ba e y
Managemen Sys em (BMS en adelan e).
o Ape u a manual
La ape u a del ci cui o en caso de que el pilo o o los mecánicos lo p ecisen necesa io se ealiza á
median e la pulsación de una se a de eme gencia que, como indica el eglamen o, se á de colo ojo.
La se a de eme gencia unciona según el mé odo más ex endido, es deci , pulsa pa a ab i y gi a pa a
Ilus ación 41: Esquema Bende
ce a . Al pulsa la se a de eme gencia se co a po comple o la alimen ación de oda la ci cui e ía de la
mo ocicle a, quedando así aisladas las ba e ías del es o de componen es, al y como indica el
eglamen o, el cual ci a que la se a de eme gencia debe ab i los con ac o es del acumulado de ba e ías.
También el T ac i e Sys em Mas e Swi ch (TSMS en adelan e) debe ealiza es a a ea.
En cuan o a la opología de la se a de eme gencia, consis i á en un con ac o u ilizado pa a co a la
pa e de G ounded Low Vol age Sys em (GLVS en adelan e). Además, al co a el ci cui o de baja
ensión, co a á el BMS y po an o el ci cui o de al a ensión. Así, cuando se pulse la se a de eme gencia,
ambos ci cui os queda án desconec ados de sus espec i as alimen aciones. De es a mane a se cumple
el equisi o p incipal del eglamen o, el cual exige que la se a de eme gencia ab a los con ac o es del
acumulado de ba e ías.
Además de la p opia se a de eme gencia pa a ab i el ci cui o, se án necesa ios o os componen es
necesa ios pa a e i a posibles sob eca gas o sob e ensiones en caso de allos de aislamien o o al as
co ien es/ ensiones. Es os componen es se án usibles pasi os.
Como se puede obse a en la igu a 37, se dispone de es in e up o es c uciales en el ci cui o de
desconexión:
§ Shu down Bu on (SERVICE): es la se a de eme gencia que se enca ga de aisla
el acumulado de ba e ías del es o del sis ema.
§ T ac i e Sys em Mas e Swi ch (Pilo ): bo ón de a anque que pe mi e, como su
p opio nomb e indica, el a anque de la mo ocicle a.
§ GLV Mas e Swi ch (Pilo ): lla e de con ac o de baja ensión.
o Rea me
El ea me de la mo ocicle a se ealiza á jun o al a anque de la misma. Es deci , cuando se pulsa la se a
de eme gencia se desconec an las alimen aciones del sis ema GLVS y HVS de sus espec i os
componen es. Con es o, una ez que se haya pulsado la se a, pa a ea ma el sis ema se han de segui
los siguien es pasos:
§ Ce a la se a de eme gencia gi ándola pa a que se cie e el con ac o .
§ Se ab e el con ac o y se a anca la mo o. De es a mane a, es a ol e á a se
alimen ada y es a á lis a pa a ol e a unciona .
3. 4. 3 Esquema eléc ico
66
En p ime luga , odo el sis ema de baja ensión se encon a á compues o de cables con p o ección IP 65, que
o ece p o ección comple a con a pol o (dígi o 6) y p o ección en e a cho os de agua (dígi o 5).
Pa a la desconexión del sis ema se ha u ilizado de base el siguien e esquema:
Se ha modi icado el esquema de mane a que se incluyan los elemen os que o man pa e del sis ema en baja
ensión, el cual es a á aislado gal ánicamen e del sis ema de al a ensión (HSV). El esquema comple o puede
obse a se en la igu a 6.
Además, en el modelo ep esen ado en la igu a 38 se añade el sis ema de adquisición de da os o eleme ía
( igu a 39), undamen al en el sis ema de baja ensión. Es a ayuda á al pilo o a conoce en iempo eal, g acias a
la dashboa d, la si uación de la ca ga de las ba e ías y su empe a u a, la elocidad, e c. Pa a ello se usa án los
senso es necesa ios, ep esen ados en la igu a 39 median e señales de en ada/salida a la eleme ía.
En la abla se pueden e las señales que o man pa e de la igu a 38 y que ayuda en el en endimien o del
ci cui o.
Ilus ación 42: Ci cui o de desconexión base
Ilus ación 43: Ci cui o de baja ensión
Ilus ación 44: Señales de eleme ía
68
Señales
Elemen o/in o mación
A
Po encióme o del puño de echo (acele ado ).
B
Ac i ación LED ojo que indica el encendido del mo o .
C
Tempe a u a de las ba e ías.
D
Vol íme o pa a la ensión en bo nes de la ba e ía.
E
De ección de ugas al chasis (masa local) del ci cui o de baja
ensión.
F
De ección de ugas al chasis (masa local) del ci cui o de al a
ensión.
Tabla 4: Señales
En p ime luga , se ha in oducido el po encióme o del acele ado , colocado en el puño de echo de la
mo ocicle a, cuyo alo se á ansmi ido al in e so (e ique a A de la igu a 38). Con más de alle puede e se en
la igu a 40.
Además, se incluye un LED ojo que indica el encendido del mo o . Es e LED depende de la señal B de la igu a
38, que es en iada po el BMS al in e up o que con ola el encendido de es e. Puede obse a se de alladamen e
en la igu a 41.
O o de los elemen os añadidos es el senso de empe a u a de las ba e ías (señal C de la igu a 38), cuya
in o mación se á ansmi ida al BMS pa a que es e ealice co ec amen e la ges ión de ca ga de las ba e ías. Se
añade ambién pa a el es udio de la ca ga de la ba e ía un ol íme o pa a la ensión en bo nes de es a. Como
ocu e con el senso de empe a u a, es a in o mación ambién se á en iada al BMS (señal D de la igu a 38).
Ambos elemen os pueden obse a se en las igu as 42 y 43.
Finalmen e, el disposi i o de igilancia de aislamien o ecibe las señales E y F de la igu a 6, que son la
in o mación sob e si ha ocu ido uga eléc ica al chasis (masa local) en el ci cui o de baja ensión y al a ensión,
espec i amen e. En la igu a 44 se pueden e es e y el BMS, con las en adas y salidas mencionadas
an e io men e.
En la igu a 45 se puede obse a la p ocedencia de la señal F de la igu a 44, medida en bo nes del mo o (al a
ensión).
Pa a conclui , cabe des aca el usible colocado, que se i á pa a p o ege la ed de baja ensión an e sob eca gas
y co oci cui os. Además, la se a de eme gencia (colocada p e ia al usible) se i á pa a co a la co ien e del
ci cui o eléc ico de la mo ocicle a, es ando al alcance del pilo o pa a se usada con acilidad. La se a y el usible
se mues an en la igu a 45.
Ilus ación 42: Led ojo
Ilus ación 46: Senso de empe a u a
Ilus ación 47: Vol íme o de la ba e ía p incipal
Ilus ación 45: Po encióme o
70
3. 4. 4 Dimensionamien o y di eccionamien o del cableado
Se debe ma ca la di e encia en e baja ensión y eleme ía.
• Teleme ía
El dashboa d/mic ocon olado se coloca á en la pa e supe io delan e a de la mo ocicle a, isible pa a
el pilo o. El cableado i á desde BMS y ba e ía pequeña has a el dashboa d.
• Ci cui o de a anque y desconexión
Ilus ación 48: Señales del con olado
Ilus ación 49: Señales del Bende y BMS
Ilus ación 50: Fusible, in e up o y ba e ía de baja ensión
El ci cui o de desconexión consis e en el cable que a desde la ba e ía has a la caja de dis ibución,
donde se conec a á a la se a de eme gencia. La se a i á si uada ce cana al dashboa d de mane a que el
pilo o pueda pulsa la con acilidad en caso de que sea necesa io.
P e io a la in oducción de la de inición de los elemen os de baja ensión se ha de hace un es udio del
di eccionamien o de los cables, su colocación en la mo ocicle a y qué ipos de cables se án necesa ios. Pa a
e i a g andes di icul ades en el abajo manual de la mo ocicle a, se ha lle ado a cabo una idea pa a soluciona
ácilmen e p oblemas con los elemen os de baja ensión: una caja de dis ibución delan e a.
Es a consis e en una pequeña caja de polica bona o anspa en e, ideada pa a pode se obse ada sin necesidad
de se abie a, y que se á el luga donde se coloquen los siguien es elemen os:
• Teleme ía
• Se a de eme gencia
• Po a usibles
• Bende
Es a caja acili a el mon aje y desmon aje de los elemen os p e iamen e mencionados, así como consegui que
la ins alación o desins alación de los usibles sean lo más cómodas posible. Además, se i á de paso pa a el
cableado desde el po encióme o al in e so . En la igu a 47 puede obse a se el modelado en CATIA de dicha
caja de dis ibución.
Ilus ación 51: Caja de dis ibución
72
En la siguien e abla se puede obse a el ipo de cables que se usa á en cada elemen o jun o con su
di eccionamien o, la in ensidad máxima eó ica y la que puede ci cula po el cable, usada pa a dimensiona los.
Tipo de cable
O igen
Des ino
Diáme o
In ensidad
máxima
In ensidad
máxima po
el cable
CAN BUS
Teleme ía
LVDT delan e o
Cada conexión se
compond á de dos
cables, uno de
0.5(𝑚𝑚9y o o de
0.8 𝑚𝑚9
(diáme o de 8 y
11.5 mm
espec i amen e)
100 mA
120 mA
LVDT ase o
BMS
In e so
Po encióme o
(puño)
In e so
Baja ensión
(Nega i o)
Polo nega i o
de la ba e ía de
12 ol ios
BMS
Cable de 4,9 𝑚𝑚9
(Diáme o 2,5
mm)
3 A *
𝑓
:
5 A * 𝑓
:
Caja de
dis ibución
delan e a
3 A *
𝑓
:
5 A * 𝑓
:
Caja de
dis ibución
delan e a
Teleme ía
Cada pin de
cada canal
de
eleme ía: 3
A *
𝑓
:
(Veáse
igu a 5)
Cada pin de
cada canal
de
eleme ía: 5
A * 𝑓
:
(Veáse
igu a 5)
Bende
2 A *
𝑓
:
4 A * 𝑓
:
Baja ensión
(Posi i o)
Polo posi i o de
la ba e ía de 12
ol ios
Se a de
eme gencia
(In e io a la
caja de
dis ibución
delan e a)
3 A
5 A
Con ac o
Bende
2 A
4 A
BMS
3 A
5 A
Teleme ía
Cada pin de
cada canal
de
eleme ía: 3
A
(Veáse
igu a 5)
Cada pin de
cada canal
de
eleme ía: 5
A
(Veáse
igu a 5)
A anque
Relé con ac o
del BMS
3 A
5 A
Caja de
dis ibución
delan e a (desde
la se a)
Piña (Con ac o
+ a anque)
8 A
12 A
Tabla 5: Cables,di eccionamien o, Imáx
El é mino
𝑓
:
es un ac o de co ección de alo elegible en e 1.1 y 1.2, ya que el cable nega i o debe sopo a
un poco más de in ensidad que el posi i o.
3. 4. 5 P o ecciones
Tabla 6:Fusibles
80
5 PRESUPUESTO
En es e capí ulo se de alla á el p esupues o empleado en el p oyec o. Cabe des aca que elemen os
secunda ios al p oyec o como in e so , ba e ía o el p opio mo o no apa ece án debido a que se encuen an
den o de o as compe encias. El p esupues o se di idi á en ma e iales, mano de ob a, gas os gene ales y
bene icio indus ial.
5. 1 Cos e de los ma e iales
Componen e
Modelo
Can idad
Cos e
uni a io (€)
Cos e o al (€)
Ta je a de adquisición de
da os
AIM MXm
1
950,00 €
950,00 €
Senso de suspensión
delan e o
Po encióme o lineal AIM
150 mm
1
185,00 €
185,00 €
Senso de suspensión
ase o
Po encióme o lineal AIM
75 mm
1
185,00 €
185,00 €
Senso de empe a u a
PT100 AIM
2
74,00 €
148,00 €
Ba e ía 12 V
ADNAu o HJTX9L-FP
1
66,51 €
66,51 €
Bo ón de a anque
YGL 12V 16A
1
11,99 €
11,99 €
Bo ón de con ac o
YGL 12V 16A
1
11,99 €
11,99 €
Se a de eme gencia
ZB2-BE102C
1
16,87 €
16,87 €
Led ojo
LAOMAO 5mm 12V DC
1
0,80 €
0,80 €
Fusible gene al
15A
1
1,78 €
1,78 €
Fusible Bende
3A
1
1,78 €
1,78 €
Fusible baja ensión
4A
1
1,78 €
1,78 €
Funda cable
6,4MM2
1
0,83 €
0,83 €
Cable de conexión
H07Z1-K 6MM2
5
0,74 €
3,70 €
To alidad de cos es
ma e iales
1.586,03 €
Tabla 8: Cos e de los ma e iales
5. 2 Cos e de la mano de ob a
Tabla 9: Cos e de la mano de ob a
5. 3 Cos e o al del p oyec o
Desc ipción
Can idad
Cos e uni a io (€)
Cos e o al (€)
Tiempo de diseño
150
20,00 €
3.000,00 €
Tiempo de con igu ación
20
20,00 €
400,00 €
Tiempo de
implemen ación
35
15,00 €
525,00 €
Tiempo de análisis
15
25,00 €
375,00 €
To al cos e mano de ob a
4.300,00 €
82
Desc ipción
Cos e o al (€)
To al cos e de ma e iales (MT)
1.586,03 €
To al cos e de mano de ob a (MO)
4.300,00 €
Gas os gene ales: 6%(MT+MO)
353,16 €
Bene icio indus ial: 13%(MT+MO)
765,18 €
Cos e o al del p oyec o
7.004,38 €
Tabla 10: Cos e o al del p oyec o
6 ANEXO
6. 1 Ins alación del so wa e ace s udio 3 y con igu ación de la a je a de
adquisición MXm
Race S udio 3 es un so wa e desa ollado po el ab ican e AIM. En es e apa ado se mos a á los pasos pa a
ins ala lo y con igu a lo pa a la a je a que se u iliza en es e p oyec o. Es impo an e menciona que es e
p og ama solo es compa ible pa a el sis ema ope a i o de Windows, po lo que si se desea u iliza en o o sis ema
ha á al a accede a el median e una máquina i ual.
Los pasos son los siguien es:
1. Lo p ime o es desca ga se el p og ama, pa a ello hay que accede a su p opia página web y en a en la
ca pe a de so wa es. Su di ección es: h ps://www.aim-spo line.com/en/sw- w-download.h m . Una
ez en es a página, podemos ins ala la úl ima e sión del p og ama, Race S udio 3 Ve sión 3.31.06.
2. Una ez ins alado el p og ama y conec ado la a je a ía USB al o denado comenzamos con su
con igu ación.
i. Se clickea en el icono Con igu a ions si uado a iba a la de echa.
ii. En la nue a en ana, se busca en el panel MXm y se pulsa OK.
3. Es el momen o de con igu a los canales de comunicación. Inicialmen e es án odos en deshabili ados
po de ec o.
Ilus ación 53: Po al de desca ga de Race S udio
Ilus ación 54: Elección de a je a
84
En es a en ana apa ecen odas las señales y canales disponibles. Ac i ando el s ick se ac i a la señal
indicada y pulsando sob e ella apa ece un panel donde puedes modi ica los pa áme os de
con igu ación como nomb e, unción, ecuencia o unidad de medida.
Ilus ación 55: Lis a de senso es y canales
Ilus ación 56: Con igu ación de una señal
7 BIBLIOGRAFÍA
[1] S eemi : La e olución de las mo ocicle as eléc icas
h ps://s eemi .com/s eemschools/@juanpablo420/la-e olucion-de-las-mo ocicle as-elec icas
[2] Ha ley Da idson: Li eWi e2020
h ps://www.ha ley-da idson.com/es/es/mo o cycles/li ewi e.h ml
[3] ePaddock: La copa del mundo de Mo oE
h ps://www.epaddock.i /es/mo oe-wo ld-cup/
[4] Wikipedia: An onio Cobas
h ps://es.wikipedia.o g/wiki/An onio_Cobas
[5] Box Repsol: San i He nández y Ramón Au ín
h ps://www.box epsol.com/es/san i-he nandez- amon-au in/
[6] Al oni el: Usos emp esa iales de eleme ía
h ps://www.al oni el.com.mx/ ecnologia/47490-7-usos-emp esa iales-de-la- eleme ia/
[7] Mo o Pasión Mo o: Diablo Supe Bike la aplicación pa a IOS
h ps://www.mo o pasionmo o.com/ ecnologia/diablo-supe -bike -la-aplicacion-de-pi elli-pa a-ios
[8] Apkpu e: Digihud
h ps://apkpu e.com/es/digihud-speedome e /o g.m chops.and oid.digihud
[9] Mo o Pasión: Race Sense
h ps://www.mo o pasion.com/coches-hib idos-al e na i os/ ace-sense-de-an wes -la-aplicacion-pa a-mo e os- acing
[10] 2D:
h p://2d-da a eco ding.com/
86
[11] Used Mo o Pa s: Esque básico de la mo o eléc ica
h p://usedmo opa s.es/esquema-basico-de-la-mo o-elec ica/
[12] Reglamen o O icial Mo os uden 2019-2020 Ca ego ía Elec ic
[13] HBM: ¿Qué es un acondicionado de señal?
h ps://www.hbm.com/es/7339/que-es-un-acondicionado -de-senal- unciones/
[14] A duino: A duino Mega 2560 REV3
h ps://s o e.a duino.cc/a duino-mega-2560- e 3
[15] AIM Racing S o e: AIM MXm
h ps://www.aim- acings o e.com/es/dash-logge s/56-aim-mxm.h ml
[16] AIM MXm Use Guide:
h ps://www.aim-spo line.com/download/doc/eng/mxm/MXm_use _guide_100.pd
[17] Bende : Insula ion moni o ing, he concep
h ps://www.bende .de/en/know-how/ echnology/i -sys em/insula ion-moni o ing
88
