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Funcionamiento Hibrido. Electiva III, Electrnica Automotriz
Chiliquinga Toro Vctor Alfonso
Ramn Chvez Juan Gabriel
Ingeniera Electrnica, Universidad Politcnica Salesiana, Quito,
Ecuador
[email protected]
[email protected]
ABSTRACT. - In this document the results obtained when
performing the practice concerning hybrid technology in
which mainly the basics of how hybrid technology and its
main elements that make detailed met.
KEYWORDS. - Hybrid, electric, combustion.
RESUMEN.- En el presente documento se detalla los resultados
obtenidos al realizar la practica referente a
tecnologa hibrida en la cual principalmente se conoci los
fundamentos bsicos del funcionamiento de la tecnologa
hibrida y sus principales elementos que los conforman.
PALABRAS CLAVE.- Hibrido, Elctrico, Combustin.
I. INTRODUCCIN
Un vehculo hbrido elctrico es un vehculo que combina
un motor elctrico y un motor de combustin. Los modelos ms
recientes y usados se fundan en patentes del ingeniero Vctor
Wouk, llamado el "Padre del coche hbrido".
A nivel mundial en 2009 ya circulaban ms de 2,5 millones
de vehculos hbridos elctricos livianos, liderados por
Estados
Unidos con 1,6 millones, seguido por Japn (ms de 640 mil) y
Europa (ms de 235 mil). A nivel mundial los modelos hbridos
fabricados por Toyota Motor Corporation sobrepasaron la
marca histrica de 2 millones de vehculos vendidos en agosto
de 2009, que es seguida por Honda Motor Co., Ltd. con ms de
300 mil hbridos vendidos hasta enero de 2009, y Ford Motor
Corporation, con ms de 122 mil hbridos vendidos hasta
finales de 2009.
II. CUERPO DEL INFORME
A. Objetivos
i. General:
Conocer el accionamiento hibrido en el motor que posee el
automvil y analizar las formas de onda obtenidas.
ii. Especficos:
Armar los circuitos en los mdulos educativos y probar su
funcionamiento.
Reconocer que tipos de energa se ven involucradas en un
sistema hibrido.
Estudiar el funcionamiento principal que tiene un sistema
hibrido con respecto a un sistema convencional de un
automvil.
B. Materiales
Software, Labsoft
Panel UniTrain de Airbag
Accesorios de medicin UniTrain-I
C. Marco terico
Sistema Hbrido de Bosch
El sistema hbrido de Bosch a diferencia de otros, es un
sistema
que se puede utilizar en distintos modelos y fabricantes de
vehculos. Se trata de un sistema hbrido de configuracin en
"paralelo" a diferencia de otros sistemas como el del famoso
Toyota Prius que tiene una configuracin "paralelo-serie".
El sistema hbrido de Bosch est compuesto (figura inferior)
por un Generador Motor Integrado (IMG), un sistema
electrnico de potencia tambin refrigerado y una batera de
nquel metal hidruro (NiMH) que tambin cuenta con un
sistema de refrigeracin.
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Figura 1. Sistema hibrido
Como hemos dicho antes el sistema hbrido de Bosch tiene
una configuracin "paralela", lo que representa una gran
exigencia tcnica, puesto que en lugar de desviar la potencia
a
travs de un engranaje planetario, el sistema de control y de
regulacin distribuye los pares de accionamiento entre el
motor
elctrico y el motor de combustin. Con ello se reducen costes
y complejidad a la hora del montaje.
Figura 2. Parte mecnica - Sistema hibrido
El sistema electrnico de potencia es un componente central
que hace de puente entre el alto voltaje del accionamiento
elctrico y los 12 V de la red de a bordo, y cuyo inversor
transforma la corriente continua de la batera en corriente
alterna trifsica para el motor elctrico y viceversa.
Generador: No es una pieza sino una funcin. Recupera energa en
las frenadas, retenciones y aceleraciones en las
que el motor trmico entregue potencia de ms. Lo normal
es que el mismo motor elctrico desempee esta funcin
siempre que no est empujando.
Bateras: Suelen ser de plomo-cido (Pb), nquel-metal hidrido
(NiMh), nquel-cadmio (NiCd) o in litio, en
orden de eficiencia. Se almacenan normalmente en la
parte trasera y aaden mucho peso al coche. Necesitan un
sistema de refrigeracin pero no mantenimiento por parte
del usuario. Van aparte de la batera de 12V de siempre.
Sistema de gestin: Independientemente de que se habla de un
modelo manual o de uno automtico, para que un
hbrido sea ms eficiente debe est gestionado por un
ordenador con mltiples sensores, que decida qu
combinacin es ms eficiente en cada momento.
Carga y descarga de las bateras para el motor elctrico.
Excepto en los modelos recargables mediante red elctrica
(PHEV o REHEV) las bateras se recargan nicamente con el
movimiento. El motor trmico trata de trabajar siempre a un
rgimen mximo de eficiencia, as que el sonido que
percibimos es fundamentalmente el mismo, como un
ciclomotor pero ms agradable.
Si la potencia suministrada por el motor es excesiva se
almacena el excedente en las bateras, pasando el motor
elctrico a ser un generador. Si en cambio la potencia del
motor trmico es insuficiente, el motor elctrico utiliza la
energa previamente almacenada para realizar la asistencia.
D. Procedimiento y Resultados
Lo que en el laboratorio se estudio fue las caractersticas
de
las tarjetas de simulacin utilizadas para el desarrollo de
la
prctica as como aspectos de seguridad que se tiene que tener
en cuenta cuando se trabaja con un sistema elctrico de alto
voltaje. A continuacin se puede ver las grficas relacionadas
a
caractersticas tcnicas y aspectos de seguridad bsicos.
Figura 3. Caractersticas principales de la tarjeta del
rectificador
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Figura 4. Caractersticas principales de la tarjeta del
inversor
Figura 5. Caractersticas principales de la tarjeta del Motor
Una parte de la prctica desarrollada fue la medicin de la
tensin del sistema hibrido cuya medicin se dio en el
condensador de la parte del inversor teniendo como resultado
la figura 6. La cual se puede observar a continuacin, de
igual
forma con los conocimientos adquiridos se detallan ciertas
ventajas y desventajas del sistema hibrido del automvil.
Figura 6. Carga y descarga del condensador
En los hbridos en serie, el vehculo se mueve con la
potencia que suministra el motor elctrico, utilizando la
electricidad suministrada por el generador accionado por el
motor de combustin interna. La ventaja de este tipo de
vehculos reside en las prestaciones y autonoma que aporta el
motor elctrico en ciudad, a travs del generador y de las
propias bateras.
Figura 7. Configuracin en serie
En el caso de los hbridos en paralelo, tanto el motor
elctrico como el de combustin interna estn conectados a las
ruedas del vehculo, pudiendo trabajar de forma conjunta o
por separado. Esta particularidad los hace especialmente
interesantes desde el punto de vista del consumo y las
emisiones.
Figura 8. Configuracin en paralelo
Figura 9. Configuracin en serie y paralelo
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Figura 10. Circuito y Medicin en estrella
Figura 11. Medicin y conexin en triangulo.
Se pudo observar que la conexin en estrella tiene un menor
consumo de corriente en comparacin a la conexin de estrella,
esto se debe a que en la conexin estrella requiere una menor
corriente para vencer la inercia del movimiento del rotor,
en
cambio en la conexin triangulo se necesita una diferente
fuerza para vencer la inercia del rotor.
III. CONCLUSIONES:
Ramn Juan:
- El voltaje de las bateras de los coches hbridos operan con
voltajes que estn en el rango entre 50v a 500v. Las bateras
nquel e hidruro metlico tienen tensiones de celda de
aproximadamente 1,2 V pero son trmicamente inestables.
- Si una persona entra en contacto con una tensin exterior,
entre los puntos de contacto fluye una corriente que influye
totalmente sobre el cuerpo de la persona. En el momento en
que
se aplica esta tensin externa, los miembros por los que
circula
la corriente se ven forzados a realizar movimientos
espontneos
e incontrolados. El cuerpo humano puede soportar corrientes
inferiores a los 50mA.
Chiliquinga Vctor:
- Teniendo en cuenta que la mayora de los automviles son a
gasolina se puede concluir que el sistema hibrido es una de
las
mejores opciones para el mejoramiento del medio ambiente ya
que al tener un sistema que combina la tecnologa elctrica,
electrnica y mecnica va a hacer menor uso de combustibles
fsiles como la gasolina o el disel. .
- Se pudo apreciar que mediante el uso de los motores
elctricos
se puede realizar una mejor calidad de conduccin y puede
aportar a la generacin de energa para ser utilizada por el
automvil y as seguir el trayecto de forma continua y sin
necesidad de una recarga de energa elctrica que en el caso
de
los autos netamente elctricos se necesita. .
IV. RECOMENDACIONES:
Ramn Juan:
- Tener en cuenta que el sistema dispone de una batera de
alta
tensin y que se debe tener mucho cuidado al momento de la
manipulacin.
- Se recomienda realizar las conexiones tal y cual como lo
muestra las instrucciones ya que los mdulos que se tienen en
el laboratorio estn diseados para operar con tensiones
bajas,
por lo que utilizar otro tipo de alimentacin puede causar
daos
en los equipos.
Chiliquinga Vctor:
-Se recomienda tener suma precaucin con el sistema de
generacin ya que una falla en la conexin puede provocar un
cortocircuito y daar la tarjeta.
-Es necesario conocer acerca de los sistemas de inversin que
utilizan los automviles hbridos para poder realizar de forma
correcta la prctica.
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REFERENCIAS
[1] J. Costas, " Como funciona un coche hibrido ", Motor Pasion,
SAGE Publications, 2009. [Online]. Available:
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-
alternativos/como-funciona-un-coche-hibrido
[2] J. Bustillos, " Introduccin al sistema hibrido ",
Departamento de Ingeniera Mecnica, CISE Electronics Corp,
2012. [Online]. Available:
http://www.taaet.com/pdf_ivan/Vehiculos%20HI.pdf
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