El equipo UPM RACING dependiente del INSIA en la Universidad Politécnica de Madrid ha comenzado en este pasado mes de noviembre a editar una newsletter de contenido variado para seguir la actualidad del equipo, así como para dar a conocer más de cerca sus avances y presentar artículos técnicos donde poder descubrir como se diseña un ‘formula student’. De esta nueva revista hemos seleccionado el artículo que, por su interés reproducimos aquí.

Sus autores, Celia Manzano, Jaime Álvarez y Otón Peñuelas, nos aclaran primeramente que el salto del UPM Racing a la senda de la tecnología eléctrica en sus monoplazas de la ‘Formula Student’ vino acompañado de ambiciosos objetivos, entre los cuales se encontraba el uso de un sistema de tracción

más complejo, ‘4-in-wheel-drive’, que consiste en embarcar en cada mangueta el conjunto de transmisión de planetarios y el propio motor eléctrico.

Esta selección de sistema de tracción requiere la creación de un control acorde a sus capacidades. Ya no existe diferencial mecánico, sino que se debe configurar un diferencial electrónico u otro tipo de controlador que mejore la dinámica del vehículo.

El hecho de tener un motor en cada rueda permite ajustar el par en cada una, independientemente de las demás, adaptándose a las necesidades del conductor en todo momento. Por lo tanto, poniendo un ejemplo de curva a izquierdas para un vehículo con tendencia subviradora, nos interesaría dar mayor par a las ruedas exteriores (lado derecho) y menor a las interiores (lado izquierdo), facilitando así la inscripción en curva. Este fenómeno que altera el par de las ruedas e induce un giro se denomina Torque Vectoring.

El Torque Vectoring o Vectorización del Par permite crear un momento de par en el eje vertical del vehículo al aplicar un par diferente en cada lado del monoplaza, lo cual permite inducir un cambio de trayectoria complementario al que proporciona el sistema de dirección. Además, el Torque Vectoring se encargará de buscar la máxima tracción posible, analizando el Slip Ratio de cada rueda y adaptando la entrega de par para mantener la rueda en su punto de máxima adherencia. Por tanto, su funcionamiento se puede dividir en dos partes: Yaw Rate Control & Traction Control.

En la parte de Yaw Rate Control se calcula el yaw rate (velocidad de guiñada) objetivo deseada por el piloto. Este cálculo es fruto de ecuaciones de dinámica vehicular que se ejecutan a tiempo real en la centralita del monoplaza. A continuación, se compara el YR objetivo vs YR real que tiene el vehículo, a través de un sensor embarcado. Tras realizar esa comparación y pasar por un PID, cuyo factor multiplicativo es adaptable al gusto del piloto, se aplica mayor par a la ruedas exteriores o interiores. Cabe destacar, que dicha corrección será siempre función de la demanda de acelerador, con motivo de evitar aceleraciones indeseadas. Este sistema nunca sustituye al piloto ni a la dirección, sino que les apoya en su labor de llevar al vehículo al punto deseado de la manera más rápida posible.

Por último, el control de tracción calcula el ratio de deslizamiento (slip ratio) de cada rueda. Eso, unido a las curvas de adherencia frente a deslizamiento que se obtienen del Tyre Test Consortium, y a la estimación de la fuerza vertical que existe en cada rueda, se calcula el maximo par admisible en cada neumático antes de sobrepasar el punto de máximo grip. Es decir, el Traction Control limitará la entrega de par en rueda al máximo que es capaz de entregar cada compuesto. Además, a fin de evitar inducir giros indeseados en recta, establecerá para ambas ruedas de un mismo eje, el mismo límite de par.

Si quieres leer la versión completa de este artículo, lo puedes hacer entrando en la revista de UPM Racing, según el idioma que desees, con los enlaces: español o inglés.