Revista Nexos Científicos ISSN: 2773-7489
Enero – Junio 2019 pp. 30-34 Correo: editor@istvidanueva.edu.ec
Volumen 3, Número 1 URL: http://nexoscientificos.vidanueva.edu.ec/index.php/ojs/index
Fecha de recepción: marzo 2019 Fecha de aceptación: mayo 2019
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1.
1
INTRODUCCIÓN
El sistema star-stop fue diseñado para economizar
combustible del vehículo mediante el apagado
automático del motor de combustión interna,
durante los periodos de fases inactivas cuando no
es requerido para realizar tracción, y reiniciándole
cuando es requerido (Ozdemir & Mugan, 2013).
La desactivación del motor por parte del sistema se
realiza cortando la alimentación de la batería a las
1. Ingeniero Automotriz : laquiroz@espe.edu.ec
2. Estudiante de la carrera de Ingeniería Automotriz :
cdrumiguano@espe.edu.ec
3. Estudiante de la carrera de Ingeniería Automotriz :
jaaguilar6@espe.edu.ec
bobinas de encendido, lo que provoca que no exista
salto de chispa, apagando el motor.
Por otra parte, cuando se requiere que el motor de
combustión vuelva a funcionar es necesario activar
el motor de arranque, esta acción conlleva un
consumo de corriente que se verá aumentado de
acuerdo a la cantidad de veces que se repita este
proceso durante el funcionamiento del sistema.
Este incremento afecta la capacidad de la batería,
que debe aumentar de acuerdo a la corriente
consumida por el motor de arranque durante su
operación (Ozdemir & Mugan, 2013). Cabe
destacar que el alternador no proporciona energía
al sistema en esta fase, así que no se lo considera
para la realización de los cálculos.
Influencia del sistema start-stop respecto a la batería y sistema de carga
Leonidas Quiroz
1
; Rumiguano Cristhian
2
; Aguilar Jhonatan
3
1
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Departamento de Energía y Mecánica, laquiroz@espe.edu.ec
2
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Departamento de Energía y Mecánica, cdrumiguano@espe.edu.ec
3
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Departamento de Energía y Mecánica, jaaguilar6@espe.edu.ec
Resumen: En la presente investigación se muestra los cálculos realizados para prever como
afecta la instalación del sistema start-stop a la batería del vehículo Hyundai Getz 1.6, para
seleccionar una diferente o mantener la misma, así como los resultados de las pruebas realizadas
con el sistema en funcionamiento con el vehículo en neutro siguiendo los parámetros de pruebas
del ciclo europeo de conducción, NEDC, del cual se obtuvo el tiempo de duración de la prueba y
el número de paradas que ocurren. Los cálculos se realizaron tomando en cuenta parámetros
tales como el consumo de corriente por parte del motor de arranque durante su activación y el
amperaje que requieren los componentes electrónicos que hacen funcionar al sistema. Para esta
investigación no se tomaron en cuenta los datos de consumo de combustible ni los niveles de
emisiones de los gases de escape.
Palabras clave: Start-stop, Batería, Sistema de carga, Consumo de corriente.
Start-stop system influence regarding the battery and charging system
Abstract: The present investigation shows the calculations made to anticipate the way the start-
stop system instalation affect the Hyundai Getz 1.6 vehicle’s battery, to select a different one or
hold the same, as well as, the test results of the system working with the vehicle in neutral,
following the Europe driving test parameters, NEDC, from wich the duration test time and the
number of engine stops were obtained. The calculations were made taking into account
parameters like the starter motor electric current consumption during its activation and the
amperage required by electronics devices that control the system. In this investigation, the gas
consumption and the exhaust gases emissions level, were not taking into consideration.
Keywords: Start-stop, Battery, Charging system, Electric current consumption.
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Al realizar el cálculo de la corriente que consume
el motor de arranque se deben tomar en cuenta las
características eléctricas del mismo, que vienen
determinadas por la tensión nominal a la cual debe
funcionar, la potencia nominal y la potencia
máxima absorbida. No toda la potencia absorbida
se transforma en energía mecánica, una parte se
pierde en el mismo circuito del motor, rozamientos
mecánicos y la reacción del inducido, quedando
una potencia útil muy reducida, por tanto la
potencia mínima del motor de arranque es igual a
la potencia necesaria por el motor térmico, más la
consumida por el propio motor eléctrico.
La distancia recorrida por el vehículo en una
prueba bajo el ciclo de conducción NEDC es de 11
km, (Ozdemir & Mugan, 2013), dentro del cual se
considera que existen 14 periodos de ralentí con un
tiempo de parada de 340 segundos (Bent, Shayler,
& La Rocca, 2011).
2. METODOLOGÍA
Se empleó la matematización para determinar,
mediante ecuaciones y fórmulas, cuál será el efecto
de la instalación del sistema sobre la batería del
vehículo. Con el resultado obtenido se utilizó el
método analítico para verificar sobre que
característica del acumulador influyen los valores
obtenidos, para finalmente, mediante una
investigación en el mercado local de componentes
eléctricos automotrices, seleccionar el dispositivo
que mejor se adapte al nuevo régimen de trabajo,
tanto del vehículo como del sistema.
También se empleó el método empírico para
realizar pruebas de rendimiento del nuevo
acumulador, mediante el probador de baterías
DY2015a, que se muestra en la figura 1, se verificó
la caída de voltaje en los bornes durante el
arranque en un ciclo simulado con el vehículo
detenido, realizando durante 15 minutos un total de
12 paradas de 30 segundos.
Figura 1: Dispositivo de Medición
Fuente: Propia
Las características de este equipo son:
Pruebas en baterías de 12 y 24V.
Cumple con norma DIN, JIS e inglesas.
Medición de caída de voltaje en arranque.
Medición de vida útil de la batería.
Medición de resistencia interna.
Prueba del sistema de carga.
En el manual de usuario del probador de baterías
también se indica los valores mínimos y máximos
de tensión que se debe alcanzar en cada prueba
para comprobar si se encuentra en buen estado.
Para el caso de las pruebas de arranque, estos
valores se muestran en la tabla 1 (Rumiguano &
Aguilar, 2017).
Tabla 1: Estado de batería según tensión de arranque.
Tensión de arranque
Estado
10.7-12.0V
Buena
10.2-10.7V
Normal
9.6-10.2V
No está bien
<9.6V
Mal/Dañada
Fuente: Propia
Los cables del probador son de color rojo y negro,
que van conectados a la terminal positiva y
negativa de la batería respectivamente, como se
muestra en la figura 2.
Los datos obtenidos de esta prueba se tabularon y
compararon entre sí, para verificar como estaba
afectando al desempeño de la batería la realización
continua de este procedimiento. También se
acompañó cada resultado de una observación del
comportamiento del vehículo, percibida por las
personas que realizaron la prueba.
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3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El cálculo de la potencia mínima necesaria en el
motor de arranque parte de la ecuación de par
resistente del motor que se expresa en kgf*m, con
un una cilindrada de 1,6 l y un valor de K igual a 5.
A partir de este valor se obtuvo la potencia útil o
necesaria en el motor eléctrico aplicado al motor
térmico para producir el arranque en kW, tomando
una velocidad de 150 rpm, con la ecuación:
Utilizando un factor de seguridad de 2 y un
rendimiento del motor de arranque de 0.8, se
calcula la potencia del arranque con la ecuación:
Se halla la potencia mínima necesaria durante el
arranque:
De este valor se puede encontrar la corriente en
amperios, que circula por el motor de arranque
durante su activación, tomando un voltaje nominal
de 12V:
Asumiendo que cada arranque dure un segundo, y
que el número de estos procedimientos, z, sea el
indicado en el ciclo NEDC, el consumo de
corriente en el tiempo, expresado en Ah, será:
Este dato debe sumarse a la capacidad de la batería
actual del vehículo, que en el Hyundai Getz 1.6 es
55 Ah, para determinar la capacidad de reserva de
la nueva batería.
Dado que no se dispone comercialmente de una
batería de esta capacidad, se selecciona el valor
próximo existente. Localmente existen baterías de
60Ah, y se seleccionó una de la marca EXIWILL.
Las pruebas de arranque se hicieron
aproximadamente 6 meses después de instalar la
nueva batería, de este tiempo, durante casi un mes
se hicieron pruebas con el sistema instalado,
funcionando en ciudad y en vacío. La
comprobación con el probador de baterías se
realizó únicamente con el vehículo detenido. En la
figura 3 se muestra el resultado de la primera
prueba.
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Comparando este resultado con los datos
proporcionados con el dispositivo se puede deducir
que la batería se encuentra en buen estado. En la
tabla 2 se encuentra el resumen de las demás
pruebas:
Tabla 2: Pruebas de arranque con la batería seleccionada
Medición (V)
Estado
Observación
11.29
Buena
11.40
Buena
11.10
Buena
El radio se apagó
11.29
Buena
10.97
Buena
El radio se apagó
11.24
Buena
11.57
Buena
11.57
Buena
11.48
Buena
11.49
Buena
10.94
Buena
El radio se apagó
11.30
Buena
El radio se apagó
Fuente: Propia
La realización de estas pruebas demuestra que la
selección de la batería ha sido adecuada, dado que
la caída de tensión durante el arranque nunca
desciende a un valor que no sea bueno, pese a que
cuando desciende de 11.30V se siente como
algunos de los consumidores, como el radio, tienen
un comportamiento diferente al normal.
En la gráfica de la figura 3 se puede apreciar la
variación de los resultados en el tiempo:
Se puede apreciar como después de transcurrido un
tiempo la caída de tensión durante el arranque es
más uniforme, a pesar de que cerca del final de la
prueba existe un último valor que no sigue la
tendencia.
4. CONCLUSIONES
El cálculo de la demanda adicional de corriente
que provoca el uso del sistema Start-stop,
permitió seleccionar una que cuya capacidad no
se vea afectada de durante el uso continuo del
motor de arranque.
El nivel de tensión de la batería no desciende
por debajo del nivel de tensión señalado como
“bueno” por el fabricante, al realizar el proceso
de arranque de forma repetitiva, a pesar de
haber presentado algunos inconvenientes con el
funcionamiento de otros elementos que utilizan
la energía del acumulador.
El tiempo de recuperación entre cada arranque,
tiempo que el motor estuvo encendido más el
tiempo que estuvo apagado, si influyó en el
nivel de caída de tensión de la batería, pues
este valor era alcanzaba un valor más bajo
cuando el lapso antes de activarse era menor.
El sistema de carga respondió de manera
adecuada ante el aumento del consumo de
Figura 2: Primer resultado de la prueba de arranque
Fuente: Propia
Figura 3: Variación de la tensión durante la prueba de
arranque
Fuente: Propia
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
10.6
10.8
11
11.2
11.4
11.6
11.8
Número de prueba
Caída de tensión
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corriente, proporcionando suficiente energía
durante el lapso en que el motor se mantenía
encendido, para recargar la batería hasta el
momento en que se detuviera de nuevo el
motor.
REFERENCIAS
Ozdemir, A., Mugan, A. (2013). Stop/Start System
Integration to Diesel Engine and System
Modelling & Validation, Istanbul Technical
University.
Bent, E., Shayler, P., La Rocca, A. (2011). The
effectiveness of stop-start and thermal
management measures to improve fuel
economy. University of Nottingham.
Universidad Tecnológica Equinoccial – Santo
Domingo (2011). Estudio del motor de
arranque.
Rumiguano, C., Aguilar, J. (2017). Investigación
de la eficiencia energética en relación al
consumo de combustible y emisiones al
implementar el sistema start-stop en el vehículo
Hyundai Getz 1.6, Universidad de las Fuerzas
Armadas – ESPE.
