la tecnologÍa del vehÍculo elÉctrico: configuraciones y … · 2012-02-14 · requerimientos de...
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Instituto Universitario de Investigación del Automóvil
martes, 03 de mayo de 2011
LA TECNOLOGLA TECNOLOGÍÍA DEL VEHA DEL VEHÍÍCULO CULO ELELÉÉCTRICO: CONFIGURACIONES Y RETOSCTRICO: CONFIGURACIONES Y RETOS
TECNOLTECNOLÓÓGICOSGICOS
JosJoséé MMªª LLóópez Martpez Martííneznez
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VEHVEHÍÍCULOS HCULOS HÍÍBRIDOS Y ELBRIDOS Y ELÉÉCTRICOS: TECNOLOGCTRICOS: TECNOLOGÍÍAS Y RETOSAS Y RETOS
1.1. INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN
2.2. VEHVEHÍÍCULOS HCULOS HÍÍBRIDOS (VHE)BRIDOS (VHE)
3.3. VEHVEHÍÍCULOS ELCULOS ELÉÉCTRICOS (VE)CTRICOS (VE)
4.4. BATERBATERÍÍASAS
5.5. MOTORES ELMOTORES ELÉÉCTRICOSCTRICOS
6.6. REQUERIMIENTOS DE DISEREQUERIMIENTOS DE DISEÑÑO ESTRUCTURALO ESTRUCTURAL
7.7. SUMINISTRO DE ENERGSUMINISTRO DE ENERGÍÍA ELA ELÉÉCTRICA.CTRICA.
8.8. CONCLUSIONESCONCLUSIONES
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INTRODUCCIÓN
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INTRODUCCIÓN
10% Gas Natural, 8% Biocombustible, 5% Hidrógeno …2020
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UNA COMBINACIÓN DE UN SISTEMA DE PROPULSIÓN CONVENCIONAL Y UN SISTEMA DE PROPULSIÓN ELÉCTRICO, INCLUYENDO UN DISPOSITIVO DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
•CONFIGURACIÓN EN SERIE
•CONFIGURACIÓN EN PARALELO
•CONFIGURACIÓN COMPLEJA
GRADO DE HIBRIDACIÓN:BAJAMEDIA ALTAVHE ENCHUFABLES
INCREMENTA LA EFICIENCIA DEL CONJUNTO
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Configuración de un VHE en serie.
Generadory
Convertidor
BATERÍA
Motory
Convertidor
Tra ns
mis ión
DIF
MOTOR TÉRMICO
Las flechas en negro corresponden a conexiones mecánicas
FUNCIONAMIENTO ÓPTIMO DEL MCITRANSMISIÓN MECÁNICA MÁS SIMPLEINSTALACIÓN SEPARADA DE AMBOS MOTORES
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Configuración de un VHE en paralelo.
Las flechas en negro corresponden a conexiones mecánicas
BATERÍAMOTOR
ELÉCTRICO
Tran smisi
ónDIF
EMBRAGUES
MENORES REQUERIMIENTOS DE POTENCIA PARA AMBOS MOTORES.MAYOR COMPLEJIDAD DEL CONTROL Y ACOPLAMIENTOS MECÁNICOS.
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Configuración de un VHE compleja.
Las flechas en negro corresponden a conexiones mecánicas
Generadory
Convertidor
BATERÍAS
Motory
Convertidor
Tra nsm isió n
DIF
•COMBINACIÓN SERIE-PARALELO•ENGRANAJE PLANETARIO•VENTAJAS DE AMBAS CONFIGURACIONES•MAYOR COMPLEJIDAD
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Principales ventajas e inconvenientes de los vehículos híbridos.
VENTAJAS INCONVENIENTES
Recuperación de parte de la energía durante las
deceleraciones (frenado regenerativo)
Mayor peso que un vehículo convencional debido,
fundamentalmente, al peso añadido por el motor
eléctrico y las bateríasMenor consumo y
emisiones de CO2
Más complejo, más posibilidad de averías
El motor térmico tiene una potencia más ajustada al
uso habitual.
Mayor coste en comparación con los
vehículos convencionales
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Esquema de una configuración de VEHÍCULO ELÉCTRICO.
αSISTEMA PROPULSIVO
BATERÍAConvertidor
PotenciaMotor
Eléctrico
Tran
smis
ión
FUENTECARGA
Tracción
Freno regenerativo
ControladorElectrónico
Inverter
UTILIZA EXCLUSIVAMENTE ENERGÍA ELÉCTRICAFUENTE EXTERNA DE ENERGÍAALMACENAMIENTO EN BATERÍAS (ELECTROQUÍMICA)
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ME
1
E CC D ME R D
2 3
ME
R
D
4
R
ME
ME
R
5
R
R
ME
ME
6
ME
ME
ME
E
R
D
CC
Motor eléctrico
Caja de Cambios
Embrague
Diferencial
Reductor
12
Configuraciones
Fuente: “The state of the art of electric and hybrid vehicles”
Configuraciones vehículos eléctricos
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RENDIMIENTO DE LA PLANTA DE POTENCIA
Pozo al tanque Combustible
(η =80%)
Motor Térmico
(η= 18%)
Motor Térmico
(η = 22%)
Generador (η = 90%)
Batería Carga
(η =85%)
Batería Descarga (η =85%)
Motor Eléctrico (η= 90%)
Pozo al tanque Electricidad
(η =37%)
VEHÍCULO CONVENCIONAL
VEHÍCULO HÍBRIDO
VEHÍCULO ELÉCTRICO
ETAPA 1
Pozo al Tanque
0.80 0,80 0,37
ETAPA 2
Tanque a Rueda
0,16 0,24 0,80
1⊗ 2 0,13 0,19 0,30
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Impacto en el ciclo de vida
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Ventajas y requerimientos para el futuro de los VE.
Ventajas de los VE Requerimientos de los VE para su penetración
en el mercado
CO2
neutro
utilizando
energía renovableAseguramiento
de
un
nivel
autonomía adecuadoAlto
rendimiento
del
sistema
propulsorSeguridad
en
el
sistema
de
almacenamiento
de
energía eléctrica
Bajo coste de operación Amplia
disponibilidad
de
puntos
de carga
Funcionamiento silencioso Tiempos de carga aceptablesPosibilidad
de
utilización
de
la
red eléctrica existenteDisponibilidad
de
energías
renovables para
el
suministro
a
vehículosEmisiones
cero
en
el
punto
de
usoReducción
del
coste
inicial
de
las
baterías y otros componentes.
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AUTONOMÍA
BATERÍAS•DENSIDAD DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA•TIEMPOS DE RECARGA•NÚMERO DE CICLOS DE RECARGA•SEGURIDAD, PESO Y COSTE
MOTORES•MÁS ADAPTADOS A APLICACIONES VEHÍCULARES•MAYOR EFICIENCIA
ASEGURAMIENTO DEL SUMINISTRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA•PUNTOS DE RECARGA•(“MIX” ENERGÉTICO)
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REQUERIMIENTOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL
Rueda-Motor de Siemens Rueda-Motor de Michelin
Fuente: GM
Fuente: MICHELINFuente: WorldAutoSteel
Fuente: WorldAutoSteel
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Vehículo pila de combustible
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CONCLUSIÓN: Áreas de aplicación de los sistemas convencionales y alternativos
PILA DE COMBUSTIBLEPILA DE COMBUSTIBLE
PURO ELÉCTRICO
VEHÍCULO PLUG-IN
VEHÍCULO HÍBRIDO
VEHÍCULO CONVENCIONAL
Fuente: EUCAR
URBANOCOMARCALAUTOPISTA
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Proyecto EPISOL
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GRACIAS POR SU ATENCIGRACIAS POR SU ATENCIÓÓNN
JosJoséé MMªª LLóópez Martpez Martííneznez