Vehiculos que el mundo necesita para dejar de consumir petroleo en el futuro. Se puede ver como autos electricos, hibridos, las formas de generar energía electrica

1. Vehículos con energías alternativas
ING. ORLANDO RIVERA A. MSC.

2. Micro híbrido (uHEV)
• Micro Hybrid Electric Vehicle
uHEV
• Pequeñas modificaciones sobre un vehículo
convencional (mejor las emisiones de gases)
Prestaciones
• A cargo del motor de combustión exclusivamente
Tracción
• NO supera los 5KW
Potencia

3. uHEV - Funciones
Recuperación de energía
cuando el vehículo está
detenido.
Función efectuada por el
alternador (contralada por
una ECU que también
controla el estado de la
batería)
Mantener una carga del
50%
KERS
Cuando se acelera se
reduce la carga del
alternador (minimizar el
consumo del motor
térmico)
En retención , se maximiza
la carga del alternador para
recuperare energía cinética.
(ver gráfica)
KERS
Cuando se pisa el pedal del
freno (15· ) actúa el freno
eléctrico, luego el freno
mecánico
Cuando no se pisa ni el freno ni
el acelerador .
Cuando se realiza el descenso
de pendientes, se transforma
energía potencial en eléctrica
Ep= m .g . h
Disminuir emisión de CO2
30%
Todos los modelos con
energía alternativas
adaptan este sistema

4. Estrategia de funcionamiento del KERS de alternador: a) aceleración, b) retención

5. uHEV - Funciones
Start & Stop
Detener y poner en marcha
de forma automática el motor
térmico (cuando se detiene)
Supone aumentar la potencia
del motor de arranque y del
alternador o sustituir por
motor/generador
Start & Stop
Se producen caídas de
tensión(al poner vehículo en
marcha)
Por eso se pone estabilizador
de tensión
(ver gráfico)
Paneles solares
Esta electricidad puede reforzar
la corriente generada por el
alternador
El sol provee 1400 W/m2 (2 CV
por cada m2) en condiciones
ideales.
Eficiencia de las células
fotovoltaicas Ef = 0,31
Paneles solares
Energía demasiado pequeña
Las células fotovoltaicas se
formar por: dos capas de
silicio tipo P y N que provocan
el desplazamiento de
electrones

6. Caídas de tensión durante el arranque

7. Híbrido Suave mHEV
mHEV
• Mild Hybrid Electric Vehicle
Motor
eléctrico
• Motor eléctrico de tracción, en la mayoría de casos solo para alimentar sistemas auxiliares del vehículo
• Motor eléctrico menor a 15 KW
• También realiza la función de generador
Prestaciones
• Adaptación relativamente sencilla sobre el vehículo térmico
• Frenada regenerativa
• No hay costo considerable sobre el vehículo térmico

8. mHEV Funciones
Utilizar motor hibrido para
poner en marcha el motor
térmico
Incorpora sistema start &
stop
El motor generador
recupera energía en las
frenadas KERS
Posibilidad de funcionar en
modo eléctrico (distancias
cortas)
La ECU mantiene la carga de la
batería
Si la carga es baja , utiliza
motor térmico para cargar
baterías por medio del motor-
generador
El motor eléctrico puede ayudar
en la tracción al motor térmico
(se suman potencias y pares)
Motor generador está ubicado
generalmente en el volante de
inercia del motor térmico y el
buje de la rueda (All in Wheel)

9. Esquema general de elementos de un vehículo mHEV

10. Vehículo híbrido (HEV)
Hybrid Electric Vehicle (hibrido paralelo)
Mínimo 2 motores de
tracción.
M térmico y eléctrico.
M eléctrico >15KW
El esquema puede ser
semejante a mHEV
Posibilidad de propulsión con
tracción de m eléctrico, m
térmico o ambas
Recuperación de energía. Hay
casos en los que se monta un
generador separado del motor
eléctrico (Toyota Prius)
Híbridos enchufables: Hay
vehículos que pueden conectarse
a la red eléctrica para carga
(PHEV).
HEV destinados a vehículos de
turismo, los REEV están
destinados a vehículos
industriales

12. Híbrido serie (REEV)
Range Extended Electric Vehicle (híbrido serie)
Mínimo 2 motores con dos
energías diferentes (m térmico
y eléctrico).
La tracción solo lo realiza el
motor(es) eléctrico
El m térmico solo carga las
baterías (generador)
M térmico funciona en su
régimen optimo (par máximo
y mínimo consumo),
rendimiento termodinámico
máximo y gases
contaminantes mínimos.
Motor térmico se puede
mantener apagado (si baterías
tienen carga suficiente)
Motor eléctrico se comporta
también como generador para
recuperación de energía(KERS)

14. Pila de combustión (FCEV)
Fuel Cell Electric Vehicle
Sistema prometedor
Problemas a superar:
evacuación del agua generada,
arranque en frío, durabilidad,
costo
Pila de hidrogeno, Célula de
hidrogeno, Célula de
combustible
Combina hidrógeno con
oxígeno (reacción química)
para crear electricidad.
El hidrógeno no es una fuente
de energía primaria
A partir de gas natural CH4,
76%
Hidrocarburos CxH2x+2, 23%
Agua, H2O, 1% (abundante)

15. Pila de combustión (FCEV)
Fuel Cell Electric Vehicle
Una vez producido debe ser
almacenado y transportado
Estado de gas comprimido, 70
Mpa, 700 bares
Estado líquido, necesario enfriar,
20°K (-253 °C)
Estado solido: formación de
hidruros, mantenerlo absorbido
en carbón ultra poroso
Las aplicaciones en el auto se
hace con PEMFC (ver tabla)
Formada por membrana micro
porosa, permite el paso de
protones(partículas ultra
pequeñas 1000 a 1 respecto al
hidrógeno)
Reacción química
H2+O … 2H+O…2p+ 2e…+O…H2O+calor
Cada celda de la pila, 1,2 V
Flujo eléctrico 1A/cm3
Conexión serie-paralelo
Voltaje final 200 a 400 V
PEMFC 800 horas de funcionamiento
(90% de rendimiento)

17. a)Esquema de elementos que conforman una PEMFC b)Esquema de los componentes de un vehículo FCEV

18. Trabajo cooperativo
Buscar información técnica sobre vehículos híbridos y localizar la ubicación de los principales
elementos: baterías, motor eléctrico, generador, electrónica de control, etc.

19. Referencia:
Barrera , O., & Joan, R. (2016). Sistemas eléctricos y de seguridad y confortabilidad. Madrid:
Paraninfo S.A.