LANCEI : Laboratorio Nacional CONAHCYT en Electromovilidad Inteligente

Seminario: Infraestructura de recarga para vehículos eléctricos pesados

2025-08-14T03:20:11+00:00

El autotransporte federal representa 6.1% del PIB con 1.3 millones de vehículos de carga, lo que convierte su electrificación en un desafío para cumplir el compromiso de reducir 35% de emisiones GEI para 2030. Actualmente, México solo tiene 24.3% de generación limpia contra una meta de 45% para 2030. La capacidad energética no crece al ritmo requerido, dificultando la implementación de estaciones de recarga con energías limpias, a la par de que no se cuenta con regulación específica. El contexto internacional es importante, lo que se realiza en EU, América Latina y Estados Unidos, ya que, puede ayudar a incorporar modelos que permitan mejorar la normativa y la adopción de la Electromovilidad en México.

https://www.youtube.com/watch?v=JEaIZ-DmEGg&t=20s

Experimental Assessment of Hydrogen Combustion Cells in a Four-Stroke Engine

2025-08-13T16:10:51+00:00

Los objetivos de desarrollo sostenible están actualmente orientados a reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) generadas a nivel mundial. El hidrógeno es una ruta energética de gran impacto, que puede obtenerse mediante la electrólisis del agua y cumplir la función de combustible. El propósito de este trabajo es desarrollar una plataforma experimental para obtener oxihidrógeno a través del proceso de electrólisis de agua salina para la alimentación híbrida de un motor de cuatro tiempos.

Los casos de estudio analizan un par de celdas de hidrógeno configuradas con 9 y 37 placas, mostrando que la eficiencia energética puede mejorarse manteniendo un flujo constante de suministro a la celda de 37 placas, mientras se mantiene el funcionamiento estable de un motor de cuatro tiempos con una mezcla de combustible fósil y oxihidrógeno.

Los resultados muestran el funcionamiento del motor, obteniendo un gráfico de eficiencia energética frente a valores de potencia, y un gráfico de eficiencia energética frente a corriente. Este proyecto de investigación demostró que la plataforma experimental puede utilizarse para obtener los valores correctos de oxígeno necesarios para encender un motor de cuatro tiempos.

Relevancia en la descarbonización del transporte

Este trabajo es relevante para la descarbonización del transporte por varias razones:

Reducción del uso de combustibles fósiles
El uso de oxihidrógeno como complemento al combustible fósil en motores de combustión interna permite disminuir el consumo total de gasolina o diésel, reduciendo proporcionalmente las emisiones de CO₂.
Aplicabilidad a vehículos híbridos de transición
Dado que la electrificación total del parque vehicular es un proceso gradual, tecnologías como la inyección de oxihidrógeno pueden actuar como soluciones intermedias para mejorar la eficiencia de motores actuales mientras se avanza hacia vehículos cero emisiones.
Producción de hidrógeno a partir de electrólisis
La obtención de oxihidrógeno mediante electrólisis de agua salina es una vía potencialmente sostenible si la electricidad utilizada proviene de fuentes renovables (solar, eólica, etc.), contribuyendo así a una cadena energética libre de carbono.
Eficiencia y viabilidad técnica
El estudio demuestra que es posible optimizar la eficiencia energética manteniendo un flujo constante en celdas con mayor número de placas, lo que abre la posibilidad de adaptar esta tecnología a motores existentes con modificaciones relativamente simples.

Numerical and Experimental Assessment of the Impact Test on Liteon Batteries

2025-08-13T16:17:27+00:00

Esta investigación presenta simulaciones numéricas y evaluaciones experimentales de la deformación estructural de baterías de litio después de un impacto mecánico con un objeto sólido. Se diseñó una batería utilizando el método CAD, y su impacto mecánico fue evaluado en un programa de simulación numérica (Ls-Dyna®). La simulación numérica consistió en la caída libre de una esfera de acero (25 mm de diámetro) impactando a 9 m/s sobre la superficie de una batería prismática de 20 C.

El escenario experimental se ejecutó de la misma manera para obtener los estados de esfuerzo, las deformaciones y los desplazamientos de una batería tipo pouch, validando los resultados del modelo numérico. Las pruebas experimentales se realizaron para evaluar la huella generada por el indentador.

Los resultados muestran la diferencia entre ambos métodos: las deformaciones obtenidas por los extensómetros (colocados en la carcasa de la batería) y la solución numérica en la misma configuración no difieren más de 0.5 mm.

Relevancia para la electrificación del transporte

Este estudio es relevante para la electrificación del transporte por las siguientes razones:

Seguridad estructural de baterías de litio
La electrificación de vehículos depende en gran medida de la fiabilidad y seguridad de las baterías. Evaluar cómo responden ante impactos mecánicos es crucial para prevenir fallos catastróficos, incendios o explosiones en accidentes.
Validación de modelos numéricos
La correlación estrecha entre simulaciones y resultados experimentales (diferencia menor a 0.5 mm) confirma que los modelos numéricos pueden predecir de forma fiable el comportamiento mecánico de las baterías, lo que reduce el costo y tiempo de pruebas físicas.
Diseño más seguro de baterías para vehículos eléctricos
La información obtenida puede emplearse para diseñar carcasas y módulos de batería más resistentes, optimizando la ubicación de celdas y protecciones para minimizar daños por impactos durante accidentes de tráfico.
Cumplimiento de normativas internacionales
Las regulaciones para la homologación de vehículos eléctricos incluyen pruebas de seguridad mecánica de baterías. Este tipo de estudios respalda el desarrollo de baterías que cumplan con estándares como los establecidos por la UNECE R100 o UL 2580.

Experimental Testbed for Nondestructive Analysis of Curtain Airbags in Child Safety Applications

2025-08-13T00:07:48+00:00

Los impactos laterales tienden a producir lesiones más graves que las colisiones frontales, particularmente en ocupantes vulnerables como los niños. A pesar de ello, existe un número limitado de estudios y desarrollos enfocados en sistemas de protección ante impactos laterales, y las evaluaciones de airbags disponibles suelen basarse en métodos destructivos y de alto costo. Este estudio presenta una nueva plataforma experimental, económica y no destructiva, diseñada para evaluar airbags de cortina en vehículos de los segmentos B, C, D y E. El objetivo principal es desarrollar una estructura mecánica ajustable que replique la geometría del marco lateral de múltiples vehículos, permitiendo el montaje y la evaluación de diversos airbags de cortina en condiciones realistas. El prototipo, capaz de resistir fuerzas de despliegue de hasta 7000 N, fue probado con un maniquí equivalente a un niño de 3 años, registrando una aceleración máxima en la cabeza de 136.17 g, correspondiente al nivel 2 en la escala AIS. Las velocidades de despliegue alcanzaron 7.77 m/s, con tiempos de inflado entre 29 y 36 ms, valores que se encuentran dentro del rango reportado en estudios experimentales y numéricos previos. La plataforma demostró consistencia en sus métricas de desempeño y ofrece una herramienta valiosa para mejorar la seguridad de los ocupantes infantiles en impactos laterales. Además, proporciona un rango medible del Head Injury Criterion (HIC) que puede emplearse para interpretar la gravedad de las lesiones en niños. Este trabajo contribuye de manera significativa al desarrollo de metodologías de ensayo flexibles y seguras para sistemas de airbags laterales, reduciendo la dependencia de pruebas de choque a escala completa.

Heuristic-machine learning models for solar radiation forecasting in Köppen climate zones

2025-08-13T00:35:40+00:00

Este estudio analiza la efectividad de un enfoque integrado heurístico–aprendizaje automático para predecir la radiación solar en distintas zonas climáticas de Köppen. El objetivo fue optimizar el proceso de selección de modelos para zonificación solar, caracterizando patrones de radiación en diversas regiones geográficas. Se evaluaron 107 modelos heurísticos en 1 216 estaciones meteorológicas automáticas distribuidas en zonas tropicales, áridas y templadas. El desempeño de los modelos se midió con base en criterios como similitud de datos y distancia, para determinar los más efectivos. De los 107 modelos probados, 98 resultaron óptimos para al menos una estación; sin embargo, solo el 35.4 % de las estaciones alcanzaron el umbral mínimo de desempeño (38.7 % en clima A, 31.5 % en clima B y 26.3 % en clima C). Se emplearon Kmeans++, Hierarchical Clustering y Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise (DBSCAN) para clasificar regiones según la irradiancia solar, integrando datos climáticos (tipos de clima Köppen y variables meteorológicas) con ubicación geográfica. Los resultados muestran patrones de agrupamiento significativos vinculados a climas específicos, evidenciando la correlación entre la radiación solar, la dispersión de datos y los subtipos climáticos. En el clima A, los clústeres se formaron principalmente en subtipos tropicales con precipitaciones irregulares, favoreciendo modelos lineales y polinomiales multivariados. En clima B, se agruparon en desiertos cálidos con lluvias invernales, prefiriendo modelos lineales multivariados diarios. En clima C, los modelos óptimos se identificaron solo en estaciones con clima templado, baja dispersión y condiciones suaves. Hubo diferencias claras entre el agrupamiento basado en clima y el basado en dispersión de datos: el primero se alineó con subtipos climáticos, mientras que el segundo captó dependencias geográficas. El método DBSCAN fue especialmente eficaz en climas áridos y templados. Esta investigación no solo aclara la relación entre tipos de clima y rendimiento de los modelos, sino que también perfecciona la metodología para seleccionar modelos apropiados en regiones con datos limitados, contribuyendo de forma significativa al avance de modelos gray-box para la predicción de radiación solar.

Impacto en la electrificación del transporte:

La mejora en la predicción de radiación solar por zonas climáticas optimiza la ubicación y dimensionamiento de sistemas fotovoltaicos para la recarga de vehículos eléctricos, reduciendo costos y aumentando la confiabilidad de la infraestructura.
Permite integrar pronósticos más precisos en redes inteligentes de energía, facilitando la gestión eficiente de la demanda y el almacenamiento para el transporte eléctrico.

Waste expanded polystyrene/zinc ferrite nanoparticles films: degradation by visible light photocatalysis and use in composites with rice husk reinforcement

2025-08-13T16:30:44+00:00

Se desarrolló una película de poliestireno expandido residual (PSw) incorporando nanopartículas fotocatalíticas de ferrita de zinc, sintetizadas mediante un método verde simple. Las nanopartículas se caracterizaron utilizando difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de transmisión (TEM), mientras que las películas fueron analizadas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR).

Se prepararon tres conjuntos de muestras de película de poliestireno (PS): poliestireno puro (PSw), PS con nanopartículas de hierro y zinc (PSw-ZnO+FeO) y PS con ferrita de zinc (PSw/ZnFe₂O₄). Después de 40 días de exposición a la luz solar, la pérdida de masa varió significativamente entre ellas. Las películas PSw/ZnFe₂O₄ se degradaron 3.7 veces más rápido que el PS puro, con una reducción máxima de 14.08%, lo que indica la fuerte influencia de las nanopartículas de ferrita de zinc en la degradación.

La resistencia a la tracción de las muestras se midió según la norma ISO-527–4:2023. Las pruebas de tracción revelaron que la muestra B3, con refuerzo de cascarilla de arroz, resistió tres veces más tensión antes de romperse en comparación con el poliestireno expandido virgen con una densidad de 120 g/L. Estos resultados demuestran el potencial de los compuestos PSw/ZnFe₂O₄ reforzados con cascarilla de arroz como materiales con mayor resistencia mecánica y menor persistencia ambiental frente al poliestireno expandido convencional.

Relevancia para el diseño vehicular y la electrificación del transporte

Sustitución de materiales plásticos convencionales en vehículos eléctricos
El poliestireno expandido se usa ampliamente en interiores, paneles aislantes y componentes de absorción de impactos. Sustituirlo por un material más resistente mecánicamente y con degradación acelerada reduce el impacto ambiental del ciclo de vida del vehículo.
Alineación con la movilidad sostenible
La incorporación de nanopartículas fotocatalíticas permite que las piezas plásticas del vehículo se degraden más rápido bajo exposición solar, reduciendo la acumulación de residuos plásticos al final de la vida útil del vehículo, algo clave para la descarbonización y economía circular en el transporte.
Optimización del peso y seguridad
El aumento en resistencia a la tracción, especialmente con el refuerzo de cascarilla de arroz, permite fabricar piezas más ligeras y delgadas sin comprometer su integridad estructural, lo que se traduce en menor consumo energético y mayor autonomía en vehículos eléctricos.
Integración de materiales renovables
El uso de cascarilla de arroz como refuerzo introduce un componente de origen agrícola renovable, disminuyendo la dependencia de polímeros 100% fósiles y mejorando el balance de emisiones en la cadena de producción.

Impact Testing of Aging Li-Ion Batteries from Light Electric Vehicles (LEVs)

2025-08-13T16:49:26+00:00

El creciente uso de Vehículos Eléctricos Ligeros (LEVs) en zonas urbanas, impulsado por la ola de micromovilidad, plantea importantes preocupaciones de seguridad, particularmente en relación con incidentes de incendio en baterías. Esta investigación analiza el rendimiento electromecánico de baterías de iones de litio (LIB) 18650 envejecidas, procedentes de LEVs, bajo condiciones de impacto mecánico.

Para este estudio, se desensambló un módulo de batería de un patinete eléctrico usado y sus celdas se reconfiguraron en módulos compactos para realizar pruebas. Para caracterizar su condición inicial, las celdas fueron sometidas a ciclos de prueba para evaluar su estado de salud (SOH). Aunque una ligera mayoría de las celdas conservaba un SOH superior al 80 %, también se observó un notable aumento en su resistencia interna (IR), lo que indica degradación por envejecimiento.

Las pruebas de impacto mecánico se llevaron a cabo siguiendo la norma UL 2271:2018, empleando un pulso de aceleración semisinusoidal. Durante estas pruebas, se analizaron las cinemáticas lineales mediante videogrametría y se monitorearon parámetros eléctricos y térmicos clave. Además, se instalaron galgas extensométricas en las celdas centrales para medir esfuerzos y deformaciones.

Los resultados de las pruebas de choque mecánico revelaron patrones característicos de aceleración y velocidad. Estos hallazgos clarifican el comportamiento electromecánico de las LIB envejecidas bajo impacto, proporcionando datos críticos para mejorar la seguridad y confiabilidad de estos vehículos.

Impacto en la electrificación del transporte

Seguridad en baterías para micromovilidad eléctrica
Los LEVs —como patinetes, bicicletas y motocicletas eléctricas— dependen de baterías de alta densidad energética que, al envejecer, pueden presentar riesgos de incendio y fallas mecánicas. Esta investigación aporta datos concretos sobre cómo responden las celdas degradadas a impactos, lo que es esencial para mejorar normas de seguridad y evitar accidentes en entornos urbanos.
Diseño y validación de sistemas de protección
Comprender las respuestas electromecánicas de baterías envejecidas permite optimizar carcasas, sistemas de absorción de impactos y estrategias de encapsulado, asegurando que incluso baterías en segunda vida o parcialmente degradadas operen dentro de parámetros seguros.
Extensión de vida útil y reciclaje seguro
El estudio ofrece un marco para evaluar si baterías recuperadas pueden seguir usándose de forma segura, lo que es clave para la economía circular en transporte eléctrico y para reducir la demanda de extracción de litio y cobalto.
Normativas y estandarización
La referencia a la norma UL 2271:2018 y la aplicación de pruebas reproducibles facilitan la armonización de requisitos de seguridad para fabricantes, operadores y autoridades reguladoras, contribuyendo a la aceptación masiva de la micromovilidad eléctrica.

Experimental Study on Using Biodiesel in Hybrid Electric Vehicles

2025-08-13T16:58:15+00:00

Los vehículos eléctricos híbridos (HEV) son esenciales en la industria automotriz. Combinar la propulsión eléctrica con biocombustibles para alimentar el motor eléctrico y el motor de combustión interna ofrece un enorme potencial para reducir el consumo de combustible y las emisiones contaminantes. Sin embargo, para operar de manera eficiente, los HEV requieren un sistema de gestión de energía (EMS) que decida si el vehículo es propulsado por el motor de combustión o el motor eléctrico, mientras gestiona la generación de energía y el estado de carga de la batería.

Este trabajo analiza el uso de biodiésel como combustible en vehículos eléctricos híbridos. Para ello, se determinó experimentalmente el comportamiento mecánico de un motor diésel utilizando una mezcla B10 para evaluar su potencia, par, emisiones y comportamiento operativo, como temperaturas y presiones. El motor empleado fue un cuatro tiempos de 2.5 L con 131 hp a 3600 rpm, para completar el mapa de eficiencia considerando potencia, par y combustión. Finalmente, se propone una estrategia de gestión de energía basada en un mapa de eficiencia.

Los resultados muestran que es posible utilizar un rango específico de operación del motor de combustión con máxima eficiencia, mientras se mantiene un estado de carga (SOC) óptimo de la batería.

Importancia en la descarbonización del transporte

Reducción de emisiones
Al combinar electricidad con biodiésel (B10), se disminuye el uso de combustibles fósiles puros, reduciendo las emisiones netas de CO₂ y otros contaminantes. Esto contribuye directamente a los objetivos de neutralidad de carbono en el transporte.
Eficiencia energética optimizada
El uso de un EMS que seleccione automáticamente el modo de operación más eficiente garantiza que el motor de combustión solo funcione en condiciones óptimas, disminuyendo el consumo de combustible y aumentando la eficiencia total del sistema.
Flexibilidad tecnológica en la transición energética
Esta estrategia permite una transición gradual hacia la electrificación total, manteniendo la autonomía y reduciendo la dependencia exclusiva de estaciones de carga, lo cual es clave en regiones donde la infraestructura eléctrica aún es limitada.
Aprovechamiento de biocombustibles sostenibles
El biodiésel utilizado puede provenir de fuentes renovables como aceites vegetales reciclados o grasas animales, integrando economía circular en la cadena de suministro del transporte.

Problems and Design of a Powered Mechanism-Based Car Child Restraint System

2025-08-13T17:06:06+00:00

Las colisiones vehiculares pueden causar lesiones graves o incluso la muerte de los pasajeros, especialmente en niños de 1 a 12 años. Por ello, los sistemas de retención infantil están sujetos actualmente a requisitos legislativos para el desarrollo de mejores soluciones. Este artículo presenta un diseño innovador para un mecanismo de asiento infantil que cubre la carencia en las soluciones existentes, específicamente en lo referente a la protección de niños ante el impacto de accidentes.

El mecanismo propuesto se despliega en 5 segundos y está diseñado para niños de 75 a 150 cm de altura y hasta 36 kg, aproximadamente de 1 a 12 años de edad. El mecanismo se eleva y rota en 0.1 segundos en situaciones inesperadas, como un choque vehicular. El diseño del mecanismo del asiento para el sistema de retención infantil se ha desarrollado mediante análisis cinemático, para corroborar el desplazamiento correcto, y análisis de fuerzas, para determinar las cargas aplicadas al mecanismo por un actuador que lo mueve, validado mediante simulación. Todo ello de acuerdo con los requisitos de la Comisión Europea.

Este artículo sugiere que los mecanismos de asientos plegables son innovadores y prácticos, aunque su potencial requiere más investigación para ofrecer una mejor protección infantil en choques.

Impacto en el diseño vehicular

Seguridad infantil mejorada
Este desarrollo propone un sistema que combina velocidad de respuesta (0.1 s) y adaptación de posición para minimizar daños en caso de impacto, integrando un mecanismo activo que se anticipa al momento del choque. Esto va más allá de los sistemas pasivos tradicionales, alineándose con tendencias hacia la seguridad preventiva.
Cumplimiento y superación de normativas
Al cumplir con los estándares de la Comisión Europea y proponer mejoras funcionales, el diseño podría servir de referencia para futuras regulaciones globales, fortaleciendo la competitividad de fabricantes que lo adopten.
Integración en plataformas modulares
La cinemática y el análisis de fuerzas documentados permiten adaptar el mecanismo a distintas plataformas de vehículos sin rediseñar toda la estructura del asiento, optimizando tiempos y costos de implementación.
Valor agregado para el mercado familiar
En el contexto de la electrificación del transporte, donde los fabricantes buscan diferenciarse no solo por eficiencia energética sino también por seguridad, integrar este tipo de mecanismos en vehículos eléctricos familiares podría mejorar su aceptación y percepción de valor.

Clasificación de patrones de conducción para su implementación en gemelos digitales

2025-08-13T17:10:24+00:00

Este trabajo desarrolla una metodología para la clasificación de patrones de conducción, que incluye el aprendizaje automático, profundo y no supervisado, orientada a su implementación en gemelos digitales vehiculares.

La metodología implementada utiliza datos vehiculares recopilados de 10 sujetos (cinco hombres y cinco mujeres) para el entorno en pista y 5 sujetos (tres hombres y dos mujeres) para el ambiente urbano. Se emplearon equipos especializados de adquisición de datos instalados en un vehículo Kia Rio 2018. Se registraron variables como velocidad, revoluciones por minuto del motor (RPM), ángulo de giro del volante, entre otras.

Se implementaron y evaluaron múltiples algoritmos de clasificación, incluyendo métodos tradicionales de aprendizaje automático (K-Nearest Neighbors) y técnicas de aprendizaje profundo (Long Short-Term Memory – LSTM y Gated Recurrent Unit – GRU). La evaluación experimental se realizó mediante diferentes técnicas de validación, que incluyen la validación cruzada K-fold (K=5), Hold-out (80/20) y Walk-forward cross validation para mantener el orden temporal, utilizando métricas de precisión, recall y F1-score.

Los resultados obtenidos muestran la efectividad de las técnicas de aprendizaje profundo para la clasificación de maniobras de conducción. Los algoritmos LSTM y GRU mostraron un rendimiento superior en la identificación de patrones temporales en los datos vehiculares. El análisis mediante matrices de confusión reveló que estos modelos pueden distinguir efectivamente entre diferentes tipos de maniobras, proporcionando una base sólida para la implementación en sistemas de gemelos digitales.

Adicionalmente, se desarrolló un análisis no supervisado utilizando técnicas de agrupamiento (K-means y agrupamiento jerárquico) para identificar grupos en los datos de conducción, complementado con análisis de componentes principales (PCA) para la reducción de dimensionalidad. Estos enfoques permitieron identificar patrones latentes en el comportamiento de conducción que no son evidentes mediante análisis supervisado.

La investigación contribuye al campo de los gemelos digitales vehiculares, proporcionando una metodología validada para la clasificación de patrones de conducción que puede ser integrada en sistemas de monitoreo. Los modelos desarrollados tienen aplicaciones potenciales en sistemas de asistencia al conductor, análisis de seguridad vial, optimización de rutas y desarrollo de vehículos autónomos.

Mapa de Ruta para las Tecnologías de Hidrógeno en el Transporte

2025-08-14T18:05:49+00:00

El hidrógeno es una de las tecnologías más prometedoras para transformar el transporte hacia un modelo sostenible. Este gas, conocido por su alta densidad energética y capacidad para ser producido de manera renovable, se posiciona como un vector energético esencial para descarbonizar sectores críticos como el de la movilidad y la industria. En el contexto de las ciudades, su aplicación en transporte urbano puede reducir significativamente la contaminación, mejorar la calidad del aire y mitigar los efectos del cambio climático. La aplicación del hidrógeno como vector energético para mover vehículos eléctricos ligeros como coches y autobuses ya es una realidad. Pero también empieza a estudiarse como alternativa a los combustibles fósiles para realizar trayectos de media y larga distancia por mar y aire. A pesar de que ya existen algunos prototipos para estos modos de transporte, aún continúan planteando desafíos técnicos significativos. Dentro del desarrollo de esta investigación se describe como se ha implementado e investigador está tecnología dentro del territorio mexicano, además, se propone una hoja de ruta que permita planificar el desarrollo a corto, mediano y largo plazo el hidrógeno como una alternativa a la transformación tecnología del sector transporte en sus diferentes modos.