Performance Evaluation of an Electric Drive System Applied to a Three-wheel Hybrid Prototype Vehicle for Urban Mobility

Abstract

In this work, an electric traction system was implemented in a three-wheeled prototype vehicle for urban mobility. An electric motor kit including its controller and a handle-type accelerator is implemented to form a hybrid system of electric and human traction, where the human traction serves as a support when the battery is discharged. In order to move the vehicle, it is necessary to take the power from the motor to the driving wheel of the vehicle, therefore, it was designed and implemented with a transmission by sprocket and chain. Once all the mechanical and electrical components of the electric traction system have been assembled, tests are performed to determine the performance of the engine and transmission. An acceleration test is performed to determine the maximum speed and the time taken to reach, in addition to autonomy tests at a cruising speed of 30 km/h. The results of the acceleration tests show that the vehicle can go from 0 to 45 km/h in 17.6 ± 0.55 s on a maximum slope of 7.5% and in 14.8 ± 1.1 s on a straight road. The vehicle achieves a maximum range of 8.21 km with an average speed of 30 km. From the analysis of the results, it is concluded that the vehicle can perform adequately in urban environments. Keywords: electric drive, battery, electric motor, electric vehicle, range, three-wheel prototype Resumen En el presente trabajo se implementó un sistema de tracción eléctrico a un vehículo prototipo de tres ruedas para movilidad urbana. Se implementa un kit de motor eléctrico que incluye su controlador y un acelerador tipo manija para conformar un sistema híbrido de tracción eléctrica y humana, en donde la tracción humana sirve de apoyo cuando la batería está descargada. Para mover el vehículo es necesario llevar la potencia del motor a la rueda motriz del vehículo, por lo que se diseñó e implementó una transmisión mediante piñón y cadena. Una vez realizado el ensamble de todos los componentes mecánicos y eléctricos del sistema de tracción eléctrico, se procede a realizar pruebas que permitirán determinar el desempeño del motor y transmisión implementados. Se realiza una prueba de aceleración para determinar la velocidad máxima y el tiempo empleado en alcanzarla, además de pruebas de autonomía a una velocidad crucero de 30 km/h. Como resultados se obtiene que en las pruebas de aceleración el vehículo es capaz de pasar de 0 a 45 km/h en 17.6 ± 0.55 s en una pendiente máxima de 7.5% y en 14.8 ± 1.1 s en recta. El vehículo alcanza una autonomía máxima de 8.21 km con una velocidad promedio de 30 km. Del análisis de resultados se concluye que el vehículo es capaz de desempeñarse adecuadamente en entornos urbanos. Palabras Clave: Tracción eléctrica, Prototipo de tres ruedas, Batería, Motor eléctrico, Autonomía, Vehículo eléctrico.