Introducción

El mapa de eficiencia de un motor eléctrico de tracción es una herramienta visual que describe con precisión cómo convierte la energía eléctrica en energía mecánica (par y velocidad) en todo su rango operativo. Estas cartas, también llamadas mapas de par-velocidad con isocurvas de eficiencia, condensan la relación entre variables críticas: par (Nm), velocidad (rpm), potencia (kW), corriente, tensión, pérdidas y temperaturas. Dominar su lectura permite optimizar la autonomía, seleccionar adecuadamente el inversor, dimensionar la batería, definir estrategias de control (MTPA/MTPV) y maximizar la durabilidad térmica bajo ciclos de conducción reales (WLTP, US06, ciclos personalizados de flota).

La promesa de negocio es concreta: un uso avanzado del mapa de eficiencia puede mejorar entre 5% y 15% el consumo energético del vehículo, reducir costos operativos por kilómetro, y mitigar riesgos de derating por sobretemperatura. Además, habilita decisiones de diseño más rápidas (time-to-market) y reduce iteraciones de pruebas, con impacto directo en ROI de ingeniería y competitividad del producto. Esta guía, alineada al enfoque seium, prioriza métricas, trazabilidad y transferencia al operación.

Visión, valores y propuesta

Enfoque en resultados y medición

La interpretación de mapas de eficiencia no es solo lectura de gráficos; es una metodología de decisión. Bajo el enfoque seium, conectamos el mapa con las necesidades concretas de producto y operación: autonomía, coste total de propiedad, seguridad térmica y experiencia de usuario. Creamos trazabilidad desde el banco de pruebas hasta el KPI de negocio, integrando los siguientes indicadores: leads técnicos (oportunidades viables), tasa de conversión de hipótesis de control a mejoras cuantificadas, eficiencia media ponderada por energía (no solo por tiempo), NPS de ingeniería (satisfacción del equipo por utilidad de entregables), alcance de coberturas de mapa (porcentaje del dominio par-velocidad explorado y validado) y recuerdo (capacidad del equipo de aplicar criterios sin soporte).

• Medición centrada en energía: cálculo de eficiencia media ponderada por energía y por potencia útil en ciclos objetivo para decisiones de dimensionamiento y control.
• Validación cruzada: coherencia entre límites eléctricos (corriente/tensión), térmicos (bobina, imanes, aceite), mecánicos (rodamiento/eje) y estrategias MTPA/MTPV.
• Iteración con costo/beneficio: priorización de zonas del mapa con mayor impacto en consumo y performance real (histogramas de uso por ciclo y por cliente).

Servicios, perfiles y rendimiento

Portafolio y perfiles profesionales

Una lectura experta del mapa de eficiencia requiere capacidades combinadas: pruebas en banco (dyno), modelado electro-térmico, control de máquinas (FOC, DTC), electrónica de potencia y análisis de datos. El portafolio típico incluye: generación de mapas motor-inversor (combinados), caracterización de pérdidas (cobre, hierro, mecánicas, electrónica), trazado de límites de seguridad (corriente, voltaje, par, temperatura), construcción de estrategias MTPA/MTPV y campo debilitado, interpolación y suavizado (splines/kriging) y validación en vehículo.

Perfiles clave: líder de validación de tren motriz, ingeniero de máquinas eléctricas, especialista en electrónica de potencia, analista de datos y simulación, técnico de banco de pruebas, responsable de calidad y PMO. La coordinación interfuncional asegura que el mapa no sea un artefacto aislado, sino un activo vivo en el ciclo de vida del producto, con versiones controladas, metadatos de condiciones de prueba y trazabilidad completa.

Proceso operativo

1. Definición de alcance: ciclos objetivo (WLTP, urbano, flota), temperatura ambiente, límites eléctricos y térmicos, y KPIs de negocio (kWh/100 km, autonomía, derating permitido).
2. Plan de pruebas: matriz de puntos par-velocidad, velocidades de barrido (speed sweeps) y estabilizaciones, corrientes y tensiones, y secuencias de calentamiento.
3. Instrumentación y calibración: sensores de par y velocidad, medición eléctrica en bornes del inversor, temperaturas (estator, rotor, aceite), y sincronización de adquisición.
4. Ejecución en banco: captura densa de datos, mitigación de ruido, repetición de puntos críticos, y registro de condiciones (humedad, temperatura, refrigeración).
5. Postproceso y validación: filtrado, cálculo de pérdidas, construcción de mapas (isocurvas), derivación de límites (MTPA, MTPV), y comparación con modelos.
6. Integración y transferencia: exportación a formatos para simulación (CSV, HDF5, AUTONOMIE/NREL), dashboards y entrenamiento de usuarios internos.
7. Monitoreo en campo: contraste con telemetría de vehículo, ajuste fino de estrategia de control y actualización del mapa maestro bajo control de cambios.

Cuadros y ejemplos

Representación, campañas y/o producción

Desarrollo profesional y gestión

La producción de un mapa de eficiencia exige una “campaña de ensayos” bien diseñada. Inicia con un scouting de requisitos: tensión DC nominal de la batería, límites del inversor, tipo de motor (IPMSM, PMSM, inducción, reluctancia), refrigeración (agua-aceite, aire, conductor), y objetivos energéticos del vehículo. Se define la cobertura del dominio par-velocidad con densidad mayor en las áreas de mayor probabilidad de operación (según histogramas de ciclos). Luego se prepara la negociación de slots de banco, la verificación de calibración y el plan de contingencias (reserva de sensores, redundancias, pruebas de repetibilidad). El control del proyecto se mantiene con indicadores de avance por porcentaje de puntos cubiertos, desviación de repetibilidad y R² de modelos de pérdidas.

• Checklist 1: especificación completa de límites eléctricos, mecánicos y térmicos, con tolerancias.
• Checklist 2: matriz de puntos y reglas de interpolación; criterios de suavizado y manejo de outliers.
• Checklist 3: criterios de aceptación y versiones de mapa; control de cambios y trazabilidad de condiciones.

Contenido y/o medios que convierten

Mensajes, formatos y conversiones

Para que el mapa genere impacto, debe comunicarse con claridad. Mensajes clave: qué zonas del mapa dominan el consumo, cuánto aporta cada mejora de control, qué límites impone la electrónica, y cuál es el riesgo de derating. Formatos efectivos: infografías de isocurvas con overlays de histogramas de uso; comparativas antes/después en kWh/100 km; diagramas de MTPA/MTPV; curvas de potencia constante; y “franjas de seguridad” térmica. Hooks técnicos: “+12% de autonomía en ciudad”, “-8% pérdidas de cobre en 60–80 km/h”, “derating eliminado en pendiente 6% durante 15 min”. CTA internos: adoptar la estrategia de control actualizada, planificar el redimensionamiento de relaciones de transmisión o definir setpoints térmicos.

Workflow de producción

1. Brief creativo: objetivo (consumo, autonomía, derating), audiencias (control, pruebas, producto) y métricas a resaltar.
2. Guion modular: estructura repetible de mapas comparativos, notas de límites, cifras clave y recomendaciones accionables.
3. Grabación/ejecución: generación de gráficos de alta legibilidad, uso de paletas perceptuales y niveles de anotación jerárquicos.
4. Edición/optimización: verificación numérica de etiquetas (iso-eficiencia, potencia), consistencia de ejes y unificación de leyendas.
5. QA y versiones: validación por pares, bloqueo de escala de colores y documentación de supuestos y fuentes de datos.

Formación y empleabilidad

Catálogo orientado a la demanda

• Interpretación avanzada de mapas de eficiencia motor-inversor.
• Estrategias MTPA/MTPV y control en campo debilitado.
• Caracterización de pérdidas y modelado electro-térmico.
• Integración en simulación vehicular y optimización por ciclos.

Metodología

Los módulos cubren teoría aplicada, prácticas con datasets reales, evaluaciones con casos de negocio y feedback individual. Se incluye una bolsa de trabajo técnico con perfiles de validación y control. La evaluación combina quizzes, ejercicios de postproceso, y un proyecto final de “mapa a decisión”: un informe con mejora demostrada en un ciclo objetivo y recomendaciones verificables.

Modalidades

• Presencial/online/híbrida para adaptarse a equipos distribuidos.
• Grupos/tutorías con sesiones de revisión de mapas y decisiones.
• Calendarios e incorporación por cohortes para facilitar mentoría y networking.

Procesos operativos y estándares de calidad

De la solicitud a la ejecución

1. Diagnóstico: brecha entre mapa disponible y necesidades de decisión (dominio de operación, densidad de puntos, condiciones térmicas).
2. Propuesta: plan de cobertura, KPIs, costo/tiempo y riesgos con mitigaciones.
3. Preproducción: preparación de banco, validación de sensores, templates de adquisición, protocolos de seguridad.
4. Ejecución: captura, control de estabilidad térmica, verificación de repetibilidad y registro de incidencias.
5. Cierre y mejora continua: postproceso, informe con decisiones, lecciones aprendidas y backlog de mejoras.

Control de calidad

• Checklists por servicio: adquisición, postproceso, visualización y transferencia a simulación.
• Roles y escalado: ownership claro de datos, modelos y contenido; rutas de escalado técnico.
• Indicadores (conversión, NPS, alcance): eficiencia media ponderada, reducción de derating y adopción de recomendaciones.

Casos y escenarios de aplicación

Optimización en ciclo urbano denso

Un vehículo urbano con motor IPMSM operaba mayoritariamente entre 0–1500 rpm y 40–120 Nm. El mapa mostraba una meseta de baja eficiencia por operación fuera de la curva MTPA en arranques frecuentes. Acción: recalibración MTPA con control de corriente q-d y ajuste de limitadores de rampa del inversor para reducir picos no productivos. Resultado: -11% en kWh/100 km (de 16,2 a 14,4), +8% autonomía, y -15°C en punto caliente del estator en congestión (derating eliminado).

Rango en autopista y pendiente sostenida

En un crossover, la operación predominante era 2500–5000 rpm con 60–140 Nm, adentrándose en campo debilitado. El mapa evidenciaba pérdidas elevadas en hierro por excitaciones y un control MTPV conservador. Acción: estrategia MTPV revisada, optimización de ángulo de avance y setpoints de tensión DC bajo variaciones de SOC. Resultado: -7% kWh/100 km a 120 km/h estabilizado y +12% de margen antes de derating en pendientes del 6% durante 20 minutos.

Aplicación industrial con ciclos transitorios severos

Un vehículo industrial ligero enfrentaba picos de par (200–300 Nm) en bajas rpm, provocando calentamiento súbito y limitaciones del inversor. El mapa conjugan límites de corriente y térmicos con histograma de uso. Acción: redistribución de relación de transmisión, amortiguación de picos vía control, y ventilación dirigida en camisa del estator. Resultado: -18% energía por ciclo de tarea, -40% de eventos de limitación y +25% de vida útil estimada de imanes (reducción de temperatura en 20–25°C).

Guías paso a paso y plantillas

Guía para leer un mapa de eficiencia motor-inversor

• Identificar ejes y unidades: par (Nm), velocidad (rpm) y potencia (kW). Recordar: P(kW) ≈ T(Nm) × ω(rad/s) / 1000; ω = 2π × rpm / 60.
• Localizar isocurvas: franjas de eficiencia (por ejemplo, 70%–96%). Identificar el “sweet spot” (islas de máxima eficiencia) y su desplazamiento con rpm.
• Reconocer límites: curva de par máximo (limitación de corriente), región de potencia constante (limitación de tensión) y fronteras térmicas (temperatura de estator/rotor).

Guía para aplicar el mapa a un ciclo de conducción

• Obtener histogramas de operación (par, rpm) para el ciclo objetivo (WLTP, urbano, flota) y superponerlos al mapa.
• Calcular eficiencia media ponderada por energía: suma(Pout × η)/suma(Pout) o equivalente por Pout=Torque×ω.
• Cuantificar mejoras: simular variantes MTPA/MTPV, cambios de relación de transmisión o límites del inversor y reportar impacto en kWh/100 km y autonomía.

Checklist adicional para campañas de mapa

• Condiciones controladas: temperatura de refrigerante, tensión DC nominal, estabilidad de lubricación.
• Densidad de muestreo: más puntos en zonas críticas del ciclo; repetibilidad del 95% en puntos clave.
• Validación: coherencia con modelos; verificación con ensayos de transitorio y confirmación térmica.

Recursos internos y externos (sin enlaces)

Recursos internos

• Catálogos/guías/plantillas de campañas de ensayo, postproceso y visualización estandarizada.
• Estándares de marca y guiones de comunicación técnica para reportes y dashboards.
• Comunidad/bolsa de trabajo de especialistas en máquinas eléctricas y validación de tren motriz.

Recursos externos de referencia

• Buenas prácticas y manuales sobre determinación de pérdidas y eficiencia en motores de tracción.
• Normativas/criterios técnicos para ensayos en banco y medición de potencia/eficiencia.
• Indicadores de evaluación de consumo energético vehicular y metodologías de ciclos de conducción.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre el mapa del motor y el mapa motor-inversor?

El mapa del motor refleja eficiencia mecánica-eléctrica del motor solo; el mapa motor-inversor añade las pérdidas del inversor. Para decisiones de vehículo, el combinado es más representativo del consumo real.

¿Cómo identificar la región de potencia constante?

Es el área donde, al aumentar las rpm, el par disminuye de forma que P ≈ constante. Está limitada por tensión y control MTPV en máquinas síncronas y se visualiza como una frontera descendente de par.

¿Qué es MTPA y MTPV en un mapa?

MTPA (Maximum Torque Per Ampere) maximiza el par por corriente en baja y media velocidad; MTPV (Maximum Torque Per Voltage) optimiza el par en alta velocidad bajo limitación de tensión. Ambas rutas aparecen como curvas guía en el mapa.

¿Cómo ponderar la eficiencia en un ciclo real?

Usar ponderación por energía/potencia (no solo por tiempo). Calcular la media de eficiencia según Pout en cada punto del histograma de uso, reflejando el impacto real en kWh/100 km.

Conclusión y llamada a la acción

Interpretar con precisión el mapa de eficiencia de un motor de tracción permite conectar datos de banco con métricas de negocio: consumo, autonomía, derating y fiabilidad. Integrar límites MTPA/MTPV, fronteras térmicas y comportamiento por ciclo convierte un gráfico complejo en decisiones con retorno medible. El siguiente paso es institucionalizar la práctica: campañas de ensayo diseñadas por KPI, mapas motor-inversor actualizados por versión, y control de cambios. Con ello, se consolidan mejoras de 5–15% en consumo, mayor margen térmico y menor tiempo de validación hasta producción.

Glosario

Mapa de eficiencia

Representación par-velocidad con isocurvas de eficiencia que muestran el porcentaje de conversión eléctrica a mecánica del conjunto motor (y, si aplica, inversor).

MTPA

Maximum Torque Per Ampere. Estrategia que maximiza el par por unidad de corriente, típica en bajas/medias velocidades para reducir pérdidas de cobre.

MTPV

Maximum Torque Per Voltage. Estrategia para alta velocidad bajo limitación de tensión; prioriza mantener par útil dentro de los límites del inversor.

Derating

Reducción automática de capacidad (par/potencia) para proteger elementos térmicos o eléctricos al alcanzarse límites internos de seguridad.