Que es más eficiente en bajadas?

[Laberto]

^^Esto. En una bajada corta puede ser complicado el cálculo, pero en un puerto largo (e.j. A6 bajada desde el tunel de Guadarrama hasta el punto mas bajo antes de Villalba que tiene unos cuantos kilómetros) siempre será mas eficiente regenerar que ir a vela. Que la energía sobrante (Energía cinética - rozamientos) vaya a la batería en lugar de que se incremente el rozamiento hasta alcanzar la "velocidad barrera".

Cierto. Pero cuidado con lo que entendemos por eficiencia. Te estás refiriendo a ser eficiente exclusivamente en el consumo. Si metemos en la ecuación también el tiempo de viaje, puede convenir acercarse más a esa velocidad barrera e ir un poco más lento en el llano. Hay que tener en cuenta que si no consideramos el tiempo de viaje nos encontraríamos con que lo más eficiente es rodar a 30 Km/h todo el rato. Insisto en lo que proponía más arriba: comparar los consumos para los diferentes casos  (velocidad constante, más rápido bajando, más rápido en el llano...) suponiendo velocidades medias idénticas.

[cativo]

Efectivamente, el tiempo es otro factor a tener en cuenta a la hora de valorar la conducción. Esta claro que sí te sobra energía en la batería da igual como bajes, tienes energía. Pero en cuento cambia cuando vas más justo, ahí es donde tienes que equilibrar entre ir más rápido y recargar o ir más despacio y no parar.
Como todo en la vida es un conjunto de equilibrios que hay que valorar para tomar la decisión mejor en cada momento y situación. Lo importante es tener claro que pasa para decidir lo mejor en cada situación.



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[rodenas]

Cierto. Pero cuidado con lo que entendemos por eficiencia. Te estás refiriendo a ser eficiente exclusivamente en el consumo. Si metemos en la ecuación también el tiempo de viaje, puede convenir acercarse más a esa velocidad barrera e ir un poco más lento en el llano. Hay que tener en cuenta que si no consideramos el tiempo de viaje nos encontraríamos con que lo más eficiente es rodar a 30 Km/h todo el rato. Insisto en lo que proponía más arriba: comparar los consumos para los diferentes casos  (velocidad constante, más rápido bajando, más rápido en el llano...) suponiendo velocidades medias idénticas.

Si lo que se busca es ser lo más eficiente posible con la mayor velocidad media posible, y para ello reduces la velocidad en algún sitio, tiene más sentido reducir donde más vayas a ahorrar. Y bajando a gran velocidad es donde más se gasta energía con mucha diferencia (aunque parezca que sea gratis porque viene de la gravedad), no en la subida (teniendo siempre en cuenta que no se exija demasiado a la batería o motor y se caliente demasiado uno de los dos).

[Laberto]

Si lo que se busca es ser lo más eficiente posible con la mayor velocidad media posible, y para ello reduces la velocidad en algún sitio, tiene más sentido reducir donde más vayas a ahorrar. Y bajando a gran velocidad es donde más se gasta energía con mucha diferencia (aunque parezca que sea gratis porque viene de la gravedad), no en la subida (teniendo siempre en cuenta que no se exija demasiado a la batería o motor y se caliente demasiado uno de los dos).

@rodenas, es más bien al contrario. Se puede calcular la "velocidad barrera" para una pendiente dada, que es la velocidad máxima en la que bajando (a vela) no hay consumo, es decir cuando las fuerzas de rozamiento (rodadura y aerodinámicas) igualan a la energía cinética. Para una pendiente del 4% la velocidad barrera de un VE de 1900 Kg anda por 120 Km/h. Hasta esa velocidad, bajar es gratis, igual que bajar en bici sin dar pedales. Y si es gratis no hay ahorro. Bueno, a diferencia de una bici normal, un VE (o patinete eléctrico o bici eléctrica) recupera energía bajando a velocidades menores que la barrera, así que, hasta la velocidad barrera, bajar más rápido produce una ganancia menor. Pero, como el sistema de regeneración no es perfecto, en esa recuperación se pierde parte de la ganancia (igual más del 30%). Yo no invertiría mis ahorros donde me cobrasen tal comisión

[rodenas]

@rodenas, es más bien al contrario. Se puede calcular la "velocidad barrera" para una pendiente dada, que es la velocidad máxima en la que bajando (a vela) no hay consumo, es decir cuando las fuerzas de rozamiento (rodadura y aerodinámicas) igualan a la energía cinética. Para una pendiente del 4% la velocidad barrera de un VE de 1900 Kg anda por 120 Km/h. Hasta esa velocidad, bajar es gratis, igual que bajar en bici sin dar pedales. Y si es gratis no hay ahorro. Bueno, a diferencia de una bici normal, un VE (o patinete eléctrico o bici eléctrica) recupera energía bajando a velocidades menores que la barrera, así que, hasta la velocidad barrera, bajar más rápido produce una ganancia menor. Pero, como el sistema de regeneración no es perfecto, en esa recuperación se pierde parte de la ganancia (igual más del 30%). Yo no invertiría mis ahorros donde me cobrasen tal comisión

"Bajar es gratis"... aquí es donde está el error en tu argumentación. Bajar no es gratis, toda esa energía potencial que estás usando, transformándola en energía cinética que mueve el coche, la has generado (convertido) previamente en la subida, sacándola de la batería. Por eso he recalcado que, aunque parezca gratis porque viene de la gravedad, no lo es, ya que indirectamente viene de tu batería.

En cuanto al tema de pérdidas en la regeneración, ya lo hemos hablado antes, hay un punto hasta el que compensa más ir a vela, y pasado ese punto es mejor regenerar. Teniendo en cuenta que la mayoría de las variables son constantes o aumentan de forma lineal, y la resistencia aerodinámica es la única variable que aumenta exponencialmente (al cuadrado), probablemente se llegue a ese punto con una velocidad no demasiado alta.

[Laberto]

"Bajar es gratis"... aquí es donde está el error en tu argumentación. Bajar no es gratis, toda esa energía potencial que estás usando, transformándola en energía cinética que mueve el coche, la has generado (convertido) previamente en la subida, sacándola de la batería. Por eso he recalcado que, aunque parezca gratis porque viene de la gravedad, no lo es, ya que indirectamente viene de tu batería.

En cuanto al tema de pérdidas en la regeneración, ya lo hemos hablado antes, hay un punto hasta el que compensa más ir a vela, y pasado ese punto es mejor regenerar. Teniendo en cuenta que la mayoría de las variables son constantes o aumentan de forma lineal, y la resistencia aerodinámica es la única variable que aumenta exponencialmente (al cuadrado), probablemente se llegue a ese punto con una velocidad no demasiado alta.

Claro, antes has tenido que subir, y ese es otro cálculo, pero estamos hablando de la velocidad en la bajada, una vez acumulada la energía potencial.

Para las pendientes típicas de puertos de montaña, la velocidad del punto de equilibrio a partir del cual regeneras es bastante alta, como se puede calcular. Supongamos un tramo de 1 Km de descenso en el que se bajan 10 m de desnivel h (1% de pendiente). Un coche de masa m baja a una velocidad v constante. La diferencia de energía potencial desde el comienzo al final del tramo es m·g·h julios. Para un coche de 1817 Kg (por redondear el resultado) salen 180.000 julios, o 50 Wh. Es decir, el coche dispone de 50 Wh por Km y punto porcentual de pendiente, que se invierten parcialmente en vencer las fuerzas de resistencia (aerodinámica y rodadura). El sobrante produce aceleración, y si no llega a vencerlas el coche se va frenando. Por ejemplo, para una pendiente del 4% la energía potencial de 1 Km de descenso sale 200 Wh/Km.

Puedes calcular la velocidad a partir de esa energía. En lugar de la fórmula de la energía cinética, es más realista basarse en los consumos típicos de VEs a velocidad constante en llano, que incluyen todas las fuerzas de resistencia excepto la gravedad. 200 Wh/Km es lo que gasta un VE a 110 o 120 Km/h. A una pendiente del 3% le corresponden unos 90 Km/h, al 2% algo más de 50 Km/h... O sea, que para las pendientes típicas de un puerto, normalmente por encima del 4%, la velocidad barrera es realmente alta.

[rodenas]

Claro, antes has tenido que subir, y ese es otro cálculo, pero estamos hablando de la velocidad en la bajada, una vez acumulada la energía potencial.

Para las pendientes típicas de puertos de montaña, la velocidad del punto de equilibrio a partir del cual regeneras es bastante alta, como se puede calcular. Supongamos un tramo de 1 Km de descenso en el que se bajan 10 m de desnivel h (1% de pendiente). Un coche de masa m baja a una velocidad v constante. La diferencia de energía potencial desde el comienzo al final del tramo es m·g·h julios. Para un coche de 1817 Kg (por redondear el resultado) salen 180.000 julios, o 50 Wh. Es decir, el coche dispone de 50 Wh por Km y punto porcentual de pendiente, que se invierten parcialmente en vencer las fuerzas de resistencia (aerodinámica y rodadura). El sobrante produce aceleración, y si no llega a vencerlas el coche se va frenando. Por ejemplo, para una pendiente del 4% la energía potencial de 1 Km de descenso sale 200 Wh/Km.

Puedes calcular la velocidad a partir de esa energía. En lugar de la fórmula de la energía cinética, es más realista basarse en los consumos típicos de VEs a velocidad constante en llano, que incluyen todas las fuerzas de resistencia excepto la gravedad. 200 Wh/Km es lo que gasta un VE a 110 o 120 Km/h. A una pendiente del 3% le corresponden unos 90 Km/h, al 2% algo más de 50 Km/h... O sea, que para las pendientes típicas de un puerto, normalmente por encima del 4%, la velocidad barrera es realmente alta.

Bueno, aquí lo más relevante creo que sería conocer la energía potencial, la velocidad barrera no nos interesa tanto ya que lo que buscamos realmente es la velocidad de equilibrio a partir de la cual sale más a cuenta regenerar.

Un caso práctico. Asumamos que vamos a circular a velocidades legales en todo momento. Y asumamos que queremos ahorrar por la razón que sea (si nuestro objetivo es ir lo más rápido posible, entonces no tiene sentido darle vueltas a esto). Pongamos una velocidad media objetivo de 110 km/h, por ejemplo.

¿Qué es más eficiente?

SUPUESTO A:
Bajar a 120 km/h durante 10 km, regenerando la energía que sobre (si la hubiera), y después en llano usar esos kWh (si los hubiera) regenerados circulando a 100 km/h durante 10 km (también se podría circular a 100 km/h durante la subida, pero hagámoslo de esta manera para simplificar y no liarnos demasiado).

SUPUESTO B:
Bajar a 110 km/h durante 10 km, regenerando la energía que sobre, y después en llano usar esos kWh regenerados circulando a 110 km/h durante 10 km (se sobreentiende que habrá que aportar más kWh de los regenerados en ambos supuestos).

Tenemos dos pérdidas principales a considerar: la de la resistencia aerodinámica y la de la regeneración. A partir de ahí ya solo es cuestión de hacer cálculos con números, si alguien tiene ganas

Ya desde una perspectiva práctica, yo reconozco que en las bajadas voy siempre a 120 y regenero el exceso de energía. Si me interesa ir lo más rápido posible, no tiene sentido bajar la velocidad. Si quiero ahorrar, no me compensa el posible pequeño ahorro teniendo en cuenta que todo el mundo baja embalado y una diferencia grande de velocidad puede crear una situación de peligro.

[Laberto]

Bueno, aquí lo más relevante creo que sería conocer la energía potencial, la velocidad barrera no nos interesa tanto ya que lo que buscamos realmente es la velocidad de equilibrio a partir de la cual sale más a cuenta regenerar.

Un caso práctico. Asumamos que vamos a circular a velocidades legales en todo momento. Y asumamos que queremos ahorrar por la razón que sea (si nuestro objetivo es ir lo más rápido posible, entonces no tiene sentido darle vueltas a esto). Pongamos una velocidad media objetivo de 110 km/h, por ejemplo.

¿Qué es más eficiente?

SUPUESTO A:
Bajar a 120 km/h durante 10 km, regenerando la energía que sobre (si la hubiera), y después en llano usar esos kWh (si los hubiera) regenerados circulando a 100 km/h durante 10 km (también se podría circular a 100 km/h durante la subida, pero hagámoslo de esta manera para simplificar y no liarnos demasiado).

SUPUESTO B:
Bajar a 110 km/h durante 10 km, regenerando la energía que sobre, y después en llano usar esos kWh regenerados circulando a 110 km/h durante 10 km (se sobreentiende que habrá que aportar más kWh de los regenerados en ambos supuestos).

Tenemos dos pérdidas principales a considerar: la de la resistencia aerodinámica y la de la regeneración. A partir de ahí ya solo es cuestión de hacer cálculos con números, si alguien tiene ganas

Ya desde una perspectiva práctica, yo reconozco que en las bajadas voy siempre a 120 y regenero el exceso de energía. Si me interesa ir lo más rápido posible, no tiene sentido bajar la velocidad. Si quiero ahorrar, no me compensa el posible pequeño ahorro teniendo en cuenta que todo el mundo baja embalado y una diferencia grande de velocidad puede crear una situación de peligro.

Tienes esos cálculos en la página 1, aunque con otros números (porque 110 Km/h no es la velocidad media entre 120 y 100). Hay que conocer también la pendiente y el peso del vehículo, además del perfil de consumo del coche en función de la velocidad. Te puedo pasar una hoja de cálculo con las fórmulas 

También puedo compartir la hoja de cálculo, aunque tengo que ponerla presentable. Pregunta a los veteranos: ¿cuál es la recomendación para compartir estas cosas?

[rodenas]

Tienes esos cálculos en la página 1, aunque con otros números (porque 110 Km/h no es la velocidad media entre 120 y 100). Hay que conocer también la pendiente y el peso del vehículo, además del perfil de consumo del coche en función de la velocidad. Te puedo pasar una hoja de cálculo con las fórmulas 

También puedo compartir la hoja de cálculo, aunque tengo que ponerla presentable. Pregunta a los veteranos: ¿cuál es la recomendación para compartir estas cosas?

Se me había olvidado que habías puesto un caso parecido al principio 

Es cierto, sería algo cercano a 101,5 km/h. Los demás datos no creo que sean muy relevantes, se pueden tomar los datos de consumo y el peso de cualquier coche, y una pendiente cualquiera. Eso sí, haría falta saber su eficiencia regenerando, esto veo complicado averiguarlo.

En fin, yo creo que, como decía antes, lo más práctico es poner el control de crucero a 120 y olvidarse del tema. Aunque supongo que, cuanto más baja sea la velocidad media deseada, más importante debe de ser intentar mantener una velocidad constante para que el consumo sea menor.

[Laberto]

Se me había olvidado que habías puesto un caso parecido al principio 

Es cierto, sería algo cercano a 101,5 km/h. Los demás datos no creo que sean muy relevantes, se pueden tomar los datos de consumo y el peso de cualquier coche, y una pendiente cualquiera. Eso sí, haría falta saber su eficiencia regenerando, esto veo complicado averiguarlo.

En fin, yo creo que, como decía antes, lo más práctico es poner el control de crucero a 120 y olvidarse del tema. Aunque supongo que, cuanto más baja sea la velocidad media deseada, más importante debe de ser intentar mantener una velocidad constante para que el consumo sea menor.

La eficiencia en la regeneración es el parámetro que me falta. Debería superar el 70% en condiciones ideales. Yo aun no tengo un VE para comprobarlo (por eso estoy en un plan tan teórico  ). Si alguien pudiera aportar datos sería genial. La prueba consistiría en medir la energía regenerada en una cuesta abajo a velocidad constante, conociendo desnivel, distancia, tiempo y peso del coche. El peso es muy determinante, tanto en la energía generada en la bajada como en la gastada al subir.

[cativo]

Como es nomal no siempre es uno el primero en preguntarse cosas.

En este foro se habla del freno regenerativo y de las eficiencias de los componentes
http://www.mykonaev.com/forum/viewtopic.php?t=21&start=10

La pena es que este en la lengua de Sakespeare.

[rodenas]

La eficiencia en la regeneración es el parámetro que me falta. Debería superar el 70% en condiciones ideales. Yo aun no tengo un VE para comprobarlo (por eso estoy en un plan tan teórico  ). Si alguien pudiera aportar datos sería genial. La prueba consistiría en medir la energía regenerada en una cuesta abajo a velocidad constante, conociendo desnivel, distancia, tiempo y peso del coche. El peso es muy determinante, tanto en la energía generada en la bajada como en la gastada al subir.

Por lo que he leído por ahí, la regeneración es en general bastante eficiente, las pérdidas suelen ser parecidas a las que hay en la aceleración. Es decir, alrededor del 10-20 %. Al juntar ambas pérdidas, de acelerar y de regenerar, vuelve a la batería alrededor del 70 % de la energía gastada en un principio. Aunque en este caso solo habría que tener en cuenta la pérdida respecto a la energía potencial, por lo que estaríamos hablando de un 80-90 % de eficiencia. Como comentabas en la publicación del principio, cuanta mayor sea la eficiencia, más ventaja para la opción de llevar una velocidad constante. Faltaría saber hasta qué punto vale la pena tanta adaptación de la velocidad.

[Laberto]

Como es nomal no siempre es uno el primero en preguntarse cosas.

En este foro se habla del freno regenerativo y de las eficiencias de los componentes
http://www.mykonaev.com/forum/viewtopic.php?t=21&start=10

La pena es que este en la lengua de Sakespeare.

Gracias @cativo!

Veo que en ese foro también coquetean con la cifra del 70%, en su caso para el Kona. Yo había leído (https://core.ac.uk/download/pdf/41777424.pdf) el 69% como media de un conjunto de mediciones publicadas al respecto, en terrenos diversos, e incluyendo camiones. Aunque se trata de trabajos de hace unos años, no con vehículos actuales, así que la puse en cuarentena.

Parece que el 70% puede ser una cifra prudente y razonable. Es una buena eficiencia e invita a no comerse demasiado la cabeza, reforzando la idea de mantener velocidades constantes. He metido la nueva cifra en mi simulador (antes tenía el 50%).  Antes había algo de ahorro bajando una pendiente del 6% a 100 Km/h y reduciendo la velocidad a 80 en el llano frente a hacer todo a velocidad constante, pero ahora sale igual. Seguramente habrá un óptimo estrechando el rango de las velocidades. Por ejemplo, para 100 y 90 Km/h se gana de media 1,5 Wh/Km con respecto a una velocidad constante de cerca de 95, lo que supone un 1% del consumo medio del coche. Con una eficiencia del 50% salía un 3%. (Cuidado, estas cifras de ahorro son solo para una combinación de tramos de llano y bajada de igual distancia.)

Una cifra alta de eficiencia son buenas noticias y anima a usar bien las levas para conseguir esa máxima eficiencia en la regeneración (que no es lo mismo que conseguir la máxima regeneración).

[DGM73]

Yo insisto en mi libro: lo más eficiente es no tener que "pisar" el freno, sea regenerativo o no (obviamente si no lo es, aún es peor). Otra cosa es que sea posible o no. De ahí que no solo la orografía importe sino el propio trazado (a más curvas pronunciadas, más ineficiente)

Después, en todos los análisis hay que tener en cuenta las pérdidas de la propia batería, que siempre serán más acusadas cuanto más esfuerzo (kW) le exijas. Ejemplo: en un M3 LR AWD ir a 140 km/h en llano genera el doble de pérdidas que ir a 120 km/h (aprox un 10% vs. 5%). Ir a 90 km/h en esas mismas condiciones apenas genera pérdidas. Pero si la cosa se pone cuesta arriba... (ah, y ahí también influye el calor ambiental)

La verdad es que como ensayo y discusión este tema es apasionante pero su aplicación práctica... bueno, hay infinitas "realidades" 

[deebass]

(...)

Después, en todos los análisis hay que tener en cuenta las pérdidas de la propia batería, que siempre serán más acusadas cuanto más esfuerzo (kW) le exijas. Ejemplo: en un M3 LR AWD ir a 140 km/h en llano genera el doble de pérdidas que ir a 120 km/h (aprox un 10% vs. 5%). Ir a 90 km/h en esas mismas condiciones apenas genera pérdidas. Pero si la cosa se pone cuesta arriba... (ah, y ahí también influye el calor ambiental)

La verdad es que como ensayo y discusión este tema es apasionante pero su aplicación práctica... bueno, hay infinitas "realidades"

Correcto... es lo que indicaba más arriba. Las pérdidas por la resistencia interna de la batería, que aumentan más que linealmente con la velocidad (probablemente sean lineales con la potencia exigida y por tanto cuadráticas con la velocidad). Y curiosamente los que tienen menos resistencia interna (y por tanto más fácil que su eficiencia regenerativa sea mayor) son los que cargan mejor/más rápido.

Y como combo final, para añadir una variable más, la resistencia interna de la batería es menor con la temperatura de la batería más alta (hasta dentro de unos límites lógicamente). Con lo cual, si hace frío, no sólo tienes más resistencia aerodinámica en el aire por su mayor densidad, sino que tienes más resistencia interna en la batería, doble combo por el cual los coches eléctricos gastan más en invierno (y eso suponiendo que no calientas el habitáculo  )