Vehículos hibridos

Formación Integrada SISTEMAS DE PROPULSIÓN CON TECNOLOGÍA HÍBRIDA

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INTRODUCCIÓN CONCEPTOS El término propulsión híbrida es utilizado para referirse a vehículos con más de una fuente energética de propulsión. Los sistemas híbridos pueden incorporar varios tipos de acumuladores de energía y/o conversores de energía. Hay que diferenciar los vehículos híbridos de los vehículos eléctricos. Los híbridos, no requieren cargas externas de las baterías ya que el sistema controla y regenera la carga con la ayuda del motor eléctrico, aunque recientemente, se ha puesto













































INTRODUCCIÓN CONCEPTOS Existen dos tipos básicos de aplicación: Híbridos en serie e Híbridos en paralelo. Híbridos en serie: Utilizan el Motor de combustión acoplado a un generador, el que produce electricidad para el motor eléctrico que acciona el giro de las ruedas. Es llamado híbrido en serie pues el flujo de energía se mueve en línea directa. Al estar el motor de combustión desacoplado de la tracción, es posible operar a una













































INTRODUCCIÓN CONCEPTOS Híbridos en paralelo: Utilizan tanto el motor de combustión como el eléctrico para accionar la tracción, asignando la energía de cada uno de acuerdo a las condiciones de conducción. Es llamado híbrido en paralelo pues la energía fluye en líneas paralelas. En este sistema, el motor de combustión puede accionar la













































INTRODUCCIÓN CONCEPTOS

Los sistemas híbridos en paralelo pueden distinguirse en 4 tipos:

• Por combinación de fuerzas de tracción • Por combinación de Par en transmisión • Por combinación de Par en el eje • Por combinación de velocidades













































INTRODUCCIÓN CONCEPTOS Hibrido en paralelo por Combinación de fuerzas de tracción

El par producido en cada motor es entregado a distintos ejes de ruedas para la tracción, por ejemplo, el motor















































INTRODUCCIÓN CONCEPTOS Híbrido en paralelo por Combinación de par en la transmisión















































INTRODUCCIÓN CONCEPTOS Híbridos en paralelo por Combinación de par en el eje. eje .















































INTRODUCCIÓN CONCEPTOS Híbridos en paralelo por Combinación de velocidades.















































INTRODUCCIÓN CONCEPTOS Definiciones de sistemas alternativos por siglas:















































INTRODUCCIÓN Los híbridos Plug-In (PHEV) Una de las tendencias de los fabricantes son los híbridos denominados Plug-In. El principio de funcionamiento es similar si milar a un híbrido convencional, normalmente híbrido en serie (el motor térmico solo mueve al generador para recargar las

















































INTRODUCCIÓN











































INTRODUCCIÓN











































INTRODUCCIÓN











































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS



































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































SISTEMA TOYOTA THS Estados de funcionamiento del conjunto de satélites. Estado de READY encendido (A)

Arranque del motor

Si alguno de los elementos monitorizados por la ECU de HV no satisface los requisitos requis itos cuando cuando el indicador indicador READY está encen encendido dido y los cambios están en la posición “P”, o el vehículo se conduce en marcha atrás, la ECU de HV activa el MG1 para arrancar el motor de gasolina














































Arranque del motor














































Arranque del motor

En el estado siguiente, el motor motor que está en marcha empieza empieza a operar el MG1 como un generador, con lo que se empieza a generar para la batería HV














































Arranque del motor

En el estado siguiente, el motor motor que está en marcha empieza empieza a operar el MG1 como un generador, con lo que se empieza a generar para la batería HV













































SISTEMA TOYOTA THS Estados de funcionamiento del conjunto de satélites. Arranque (B)

Conduciendo con el MG2

Cuando el vehículo se ha puesto en marcha, el vehículo opera alimentado sólo por el MG2. MG2. Entonces, el motor queda parado, parado, y el MG1 vira en la dirección opuesta sin generar electricidad.
















































Conduciendo con el MG2

Cuando el vehículo se ha puesto en marcha, el vehículo opera alimentado sólo por el MG2. MG2. Entonces, el motor queda parado, parado, y el MG1 vira en la dirección
















































Arranque del motor

Si se incrementa el par impulsor requerido cuando se circula sólo con MG2, se activa MG1 para arrancar el motor. Además, si alguno de los elementos
















































Arranque del motor

Si se incrementa el par impulsor requerido cuando se circula sólo con MG2, se activa MG1 para arrancar el motor. Además, si alguno de los elementos
















































Arranque del motor

En el estado siguiente, el motor que se s e ha puesto en marcha opera el MG1 como un generador, para iniciar la carga c arga de la batería HV. Si se incrementa el
















































Arranque del motor

En el estado siguiente, el motor que se s e ha puesto en marcha opera el MG1 como un generador, para iniciar la carga c arga de la batería HV. Si se incrementa el

















































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS



































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































SISTEMA TOYOTA THS Conjunto del inversor

Los primeros primeros model modelos os Toyota Toyota (siste (sistema ma THS) THS) utilizaban una tensión de trabajo de 273V.














































El sistema THS II aplicado a partir del año 2003, convierte la tensión de la batería HV (201,6V) en una tensión de alimentación trifásica de 500V para alimentar ali mentar al motor eléctrico














































El conjunto inversor dispone de: -Convertidor para elevación de tensión -Inversor para la Circulación -Conversor de CC/CC -Inversor del Aire Acondicionado -Sensor disyuntor del circuito














































Convertidor para elevación de tensión.

El convertidor para elevación de tensión integrado en el conjunto inversor, eleva la tensión nominal de 201,6V CC, que sale de la batería HV, a la tensión máxima de 500V CC.














































Convertidor para elevación de tensión.

El incremento de tensión para lograr una misma potencia, reduce la corriente, logrando menor pérdida de energía, y en consecuencia, mayor eficiencia del sistema.
















































Inversor para la Circulación

La alta tensión generada en el convertidor de elevación de 500V a corriente corri ente continua, se transforma en tensión de corriente alterna en el IPM (Modulo de alimentación Integrado) del inversor para la circulación. El propio inversor, incorpora un Transistor Bipolar que efectúa el control de conmutación de la tensión
















































Conversor CC/CC

El sistema eléctrico de todo el equipamiento auxiliar del vehiculo, como las luces, sistema de audio, confort, etc.…, se basa en una alimentación de 12V CC. El conversor conver sor CC/CC trans transforma forma la tensión tensión de la batería batería HV de 201,6V 201,6V CC a 12V CC para efectuar la recarga de la batería auxiliar. El convertidor va instalado en la
















































Inversor del Aire Acondicionado

El sistema de Climatización/Aire Cl imatización/Aire Acondicionado es gestionado por una unidad alimentada a 12V. El compresor se s e caracteriza por ser impulsado por un motor eléctrico alimentado con tensión HV de 201,6V de corriente alterna. Esta tensión de alimentación la proporciona el Conjunto inversor específico del Aire Acondicionado,
















































Sensor disyuntor del circuito

En caso de una colisión del vehículo, la ECU de HV puede recibir señales del impacto de la ECU del sistema de airbag o directamente de un sensor del disyuntor del circuito, que que está instalado en el inversor. Con alguna de las señales recibidas la ECU de HV descon el relé princ principal ipal del sistem
















































Funciones de conversión del sistema

















































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS



































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































SISTEMA TOYOTA THS Configuración del sistema de control de motor













































SISTEMA TOYOTA THS Configuración del sistema de control de motor













































SISTEMA TOYOTA THS SISTEMAS DE CONTROL

Control de marcha y cambios

En el tablero de instrumentos se ha adoptado una palanca de selección compacta (conjunto de cambios de la transmisión). Es del tipo de cambios momentáneos que retorna a la posición inicial cuando el conductor aparta la mano de la palanca de selección después de haber efectuado un cambio.

Interruptor de estacionamiento















































Sensor de la posición de cambios. El sensor de la posición de cambios consta de un sensor de selección, que detecta el movimiento lateral de la l a palanca de selección y de un sensor s ensor de cambios que detecta el movimiento longitudinal. Una combinación de estas dos señales se emplea para detectar la posición de cambios, y transmiten las posiciones a la ECU de HV.















































Actuador de control de cambios. Cuando se presiona el interruptor de estacionamiento, opera el actuador de control de cambios para aplicar el bloqueo de estacionamiento estacionamiento en el el transeje híbrido. Cuando la posición posición de cambios es la “P” y se pisa el pedal pedal del freno, si el conductor acciona la palanca de selección, opera este actuador para desbloquear el bloqueo de estaciona estacionamiento miento en el transeje transeje híbrid híbrido. o. Este actuador detecta su propia posición después de un corte de alimentación. Es autoadaptable. El actuador del control de

















































El actuador actuador del del control control de cambios cambios está está monta montado do en el el lado del del transeje transeje híbr híbrido. ido. Al recibir una señal de accionamiento procedente de la ECU de control de la transmisión, el motor del actuador vira para mover la barra de bloqueo de estacionamiento, que desliza el trinque de bloqueo de estacionamiento, haciendo

















































Interruptor de estacionamiento. Al activarse y desactivarse desactivarse este interrupt interruptor, or, transmite transmite la misma opera operación ción que realizaría el conductor insertando insertando la posición posición P y la envía a la ECU de HV. Es un interruptor del tipo momentáneo, e indica un estado siempre que se aplica o















































SISTEMA TOYOTA THS SISTEMAS DE CONTROL Interruptor EV para uso exclusivo del motor eléctrico















































SISTEMA TOYOTA THS SISTEMAS DE CONTROL Interruptor EV para uso exclusivo del motor eléctrico El sistema se desactiva en las siguientes condiciones:















































SISTEMA TOYOTA THS SIST SI STEM EMAS AS DE CO CONT NTRO ROL L

Sens Se nsor or de la po posi sici ción ón de dell ped pedal al de ac acel eler erad ador or

El pedal de acelerad acelerador or activa un sensor sensor Hall IC que convierte convierte el flujo magnétic magnéticoo en 2 señales eléctricas. Estas señales se envían al sistema de gestión de la UCE de HV.

















































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS











































SISTEMA TOYOTA THS



































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































SISTEMA HONDA IMA INTRODUCCIÓN El sistema de transmisión también contribuye a que el coche sea muy silencioso, porque hace que el motor funcione (siempre que se pise poco el acelerador) a un régimen régim en muy bajo (si (si está puest puestaa la posición posición «D» «D» de la palan palanca ca de cambios cambios). ). Si se pisa súbitamente el acelerador, aumenta mucho el ruido del motor (porque alcanza un régimen muy alto) sin que se note una gran aceleración. Es una característica de los coches coc hes que tienen transmisión por variador (CVT) y motores poco potentes. Analizando la arquitectura del IMA, cabe señalar que una de las principales caract car acterí erístic sticas as del del Civic Civic Hyb Hybrid rid es la colo colocaci cación ón













































SISTEMA HONDA IMA INTRODUCCIÓN Con relación relación al anterior anterior Civic IMA, éste tiene tiene cambios cambios en la parte mecánica mecánica y en la parte eléctrica, que hacen posible un funcionamiento más eficiente y que le dan capacidades que no tenía el anterior. El motor eléctrico es solidario con el térmico y estáá en el lug est lugar ar que que ocuparía el volante del motor. El cambio es de tipo variador y no tiene ningún elemento

El nuevo nuevo Civic hibrido. hibrido. Modelo antiguo

Par

Potencia (KW)













































SISTEMA HONDA IMA MOTOR COMBUSTIÓN El motor térmico térmico del Civic es básicament básicamentee un cuatro cilindros cilindros de 1,3 l de doble doble encendido secuencial con la distribución variable (VTEC) de tres fases. En el caso de este Civic, las tres fases de la distribución corresponden a condiciones de funcionamiento de "carga baja", "carga alta" o "retención". " retención". Para carga baja hay unas levas que dan poca alzada a las válvulas. Para carga alta hay levas de mayor perfil, que dan más alzada. Cuando el conductor suelta el













































SISTEMA HONDA IMA MOTOR COMBUSTIÓN

Motor Motor eléctrico eléctrico

Lo que se consigue al cerrar las válvulas es que el motor no bombee aire y, por tanto, haga menos retención. Según Honda, al dejar las válvulas cerradas se disminuye la retención del motor en un 66%; en esas condiciones, el aire que queda en las cámaras se













































SISTEMA HONDA IMA MOTOR COMBUSTIÓN Este motor proporciona 95 CV de potencia poten cia máxima máxima a 6.000 rpm y 123 Nm de par máximo a 4.500 rpm. Son unos valores normales para un motor de su su cilindrada; la máxima presión media efectiva que alcanza es 11,5 bar.
















































Sistema i-VTEC de tres fases

La nueva generación de motores Civic IMA presenta un sistema de funcionamiento funcionamiento con válvula de 3 fases, denominado i-VTEC, las tres fases son las siguientes: •Funcionamiento de la válvula de admisión con velocidad v elocidad baja del motor (VTEC BAJO).

















































Como en los otros sistemas VTEC, se aplica presión de aceite para desplazar los pasadores sincronizadores para bloquear o desbloquear los balancines de dos piezas según sea necesario. En el modo de bajas RPM, se aplica presión de aceite para bloquear los balancines primarios con los secundarios después de que los

















































Cuando el estado de funcionamiento del motor permite el modo VTEC con altas RPM, la presión de aceite bloquea los balancines del lado de admisión con los balancines secundarios después de que los lóbulos del árbol de levas se eleven altos aumentando aumentando así la potencia del motor. Con los cilindros al ralentí, la presión

















































Como acabamos de explicar, el nuevo sistema i-VTEC de tres etapas, simplemente combina en diferentes fases una tecnología ya conocida. Las nuevas piezas incluyen un conjunto de válvula solenoide de VTEC con dos válvulas de carrete y un eje de balancines de tres conductos en la culata para acomodar las tres etapas

















































Como hemos mencionado antes, la aplicación de la l a pausa de válvulas a los cuatro c uatro cilindros se hace usando combinaciones a prueba de fallos. Esto es posible al usar dos solenoides separados y válvulas de carrete. Como muestra la tabla, ambas válvulas de carrete están activadas sólo en el modo de pausa de válvulas. Si el

















































SISTEMA HONDA IMA











































SISTEMA HONDA IMA











































SISTEMA HONDA IMA











































SISTEMA HONDA IMA











































SISTEMA HONDA IMA



































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































SISTEMA HONDA IMA Información al conductor El Civic 2006, como los modelos modelos híbridos anteriores anteriores tiene una pantalla pantalla que muestra muestra la actividad del sistema IMA. El medidor muestra el nivel de asistencia del motor IMA, la regeneración de la carga de la batería IMA, y el estado de carga de la misma. El indicador de parada automática parpadea en aquellos momentos de parada de ralentí.













































SISTEMA HONDA IMA Red de comunicación (IMA-CAN) El Civic híbr híbrido ido usa tres tres buses de comunicaci comunicación ón que se conocen conocen como: como: B-CAN (destinado al habitáculo); el F-CAN que se usa para los sistemas de funcionamiento del vehículo; y el IMA-CAN que se usa para la comunicación del sistema IMA.

Se han integrado en un solo módulo las ECUs del motor motor de combustió combustiónn y de de la transmisión que anteriormente estaban separados. Este módulo ECM/PCM está ubicadoo bajo ubicad bajo el capó y se pued puedee













































SISTEMA HONDA IMA Red de comunicación (IMA-CAN) Como se puede ver en el diagrama siguiente, el IMA-CAN se usa para compartir información entre las ECUS ubicadas dentro del IPU y para la información de reles entre el sistema IMA y el ECM/PCM:

Compresor A/C

IMPULSOR COMPRESOR A/C

CONVERTIDOR CC A CC

Motor IMA

DATOS EN SERIE

IMA-CAN













































SISTEMA HONDA IMA Frenado regenerativo El sistema IMA recupera y convierte la energía que normalmente se pierde en una desaceleración o al frenar y la acumula para asistir al motor cuando sea necesario. Al desacelerar, el motor eléctrico actúa como generador, convirtiendo energía cinética en eléctrica que se utiliza utiliz a para recargar el modulo de baterías de alta tensión. Los anteriores vehículos híbridos de Honda mantenían la frenada regenerativa en una cantidad fija y usaban el sistema s istema de freno hidráulico para proporcionar la mayor parte de la potencia de freno.













































SISTEMA HONDA IMA Frenado regenerativo El Civic híbrido 2006 2006 presenta un nuevo sistema de freno, freno, diseñado para cumplir con las necesidades únicas de los vehículos híbridos. El nuevo sistema de freno integrado permite la fuerza de freno regenerativo variable ajustando la asistencia al freno hidráulico para ajustar las dos fuerzas de freno. Esto maximiza la carga c arga de la batería de IMA recapturando la energía que antes se perdía como calor de freno freno..















































SISTEMA HONDA IMA Componentes adicionales El Civic Híbri Híbrido do 2006 incluye incluye un control automático automático del del aire acondicionad acondicionadoo que mantiene su funcionamiento durante la parada al ralentí. Esto es posible gracias al compresor híbrido. En realidad hay dos compresores en una sola carcasa. Un espiral es del tipo convencional impulsado desde el cigüeñal por por la















































SISTEMA HONDA IMA Componentes adicionales También hay una bomba eléctrica de agua de 12 voltios que proporciona circulación de refrigerante al núcleo del calentador según se vaya v aya necesitando. Estas dos adiciones permiten al sistema HVAC continuar funcionando durante la parada al ralentí.















































SISTEMA HONDA IMA Seguridad Como el sistema IMA y el compresor de A/C usan potencia de alta tensión, se han añadido algunos elementos de seguridad. Los componentes y cableados de alta tensión se han marcado usando cableados, tapas o clips de retención de color naranja. Es obligatorio seguir todas las precauciones de seguridad y poner la la















































SISTEMA HONDA IMA Seguridad Girar el interruptor principal de potencia del IPU a su posición de DESACTIVACIÖN antes de realizar un servicio en el sistema IMA, y esperar 5 minutos o más para dejar que los condensadores del PDU se descarguen.















































SISTEMA HONDA IMA Transmisión

El cambio es un variador continuo (CVT), como en el anterior Civic, pero con una apertura mayor.

Se han hecho varios cambios internos para aumentar aumentar la eficiencia eficiencia y capacidad de par de la CVT. Estos cambios incluyen: Un mayor número número de discos discos en los embragues embragues de arranque arranque y hacia delante delante

















































SISTEMA HONDA IMA











































SISTEMA HONDA IMA











































SISTEMA HONDA IMA











































SISTEMA HONDA IMA











































SISTEMA HONDA IMA



































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































OTROS SISTEMAS Opel Op el Amp mpeera (C (Che hevvro role lett Vo Volt lt))

Híbrido en serie

Sistema Voltec

Voltec es como denomina denomina GM al sistema de propulsión propulsión eléctrico eléctrico que equipa equipa el Opel Ampera. Amper a. Básicamente Básicamente está compu compuesto esto por un motor eléctrico eléctrico de 150 CV, una batería de ion-litio de 16 kWh y un motor motor generador de electricidad alimentado por gasoli gas olina na o bioe bioetan tanol ol E85 E85..














































Híbrido en serie

Sistema Voltec

El grupo de baterías formado 220 células de Ion-litio en forma forma de T está está alojado en el chasis del vehículo. El tiempo de recarga total de las baterías enchufadas a la red eléctrica es de unas tres horas aproximadamente. Hay que destacar que cuando el vehículo funciona con la autonomía de las baterías (primeros 60km) las emisiones de CO2 son igual a cero.














































Híbrido en serie

El motor de combustión

El motor de combustión es un motor de gasolina de 1.4 litros y 75cv de potencia funcionando a unas revoluciones fijas. Cuando se utiliza el motor de combustión interna para suministrar electricidad al motor, este funciona a una velocidad fija, maximizando la eficacia más que la de un motor normal. En el modo de autonomía autonomía extendida el Ampera consume (según el fabricante) solamen sola mente te 1,6 1,6 l/100 l/100 km y emite emite menos menos de de 40g/km 40g/km de CO2. CO2.













































OTROS SISTEMAS Opel Op el Za Zafi fira ra Hy Hydr drog ogen en 3

Vehículo eléctrico por célula de hidrogeno (FCEV)

Introducción El hidrógeno es el elemento más ligero, más básico y más ubicuo del universo. Cuando se utiliza como fuente de energía, se convierte en el combustible eterno. Nunca se termina y, como no contiene un solo átomo de carbono, no emite dióxido di óxido decarbono.















































La fuente más común de hidrógeno es el agua. Se obtiene por la descomposición química del agua en oxígeno e hidrógeno partir de la acción acc ión de una corriente eléctrica (electrólisis) generada por fuentes de energía renovable (solar fotovoltaica, eólica, etc.). Este proceso divide el agua, produciendo oxígeno puro e hidrógeno

















































Vehículos de Hidrógeno Un vehículo de hidrógeno es un vehículo de combustible c ombustible alternativo que utiliza hidrógeno diatómico diatómico (H2) como su fuente primaria de energía para para propulsarse. Estos vehículos utilizan generalmente el hidrógeno en uno de estos dos

















































El vehículo con pila de combustible se considera un vehículo de cero emisiones porque el único subproducto del hidrógeno consumido es el agua, que adicionalmente puede también mover una micro-turbina (automóvil de vapor). El vehículo con motor de combustión interna además produce emisiones de dióxido

















































La pila de combustible se compone esencialmente de dos electrodos porosos, un electrodo llamado ánodo (el polo negativo) para el combustible (el hidrógeno) y otro electrodo, denominado (cátodo) el polo positivo donde se aplicará el oxigeno, con un electrolito interpuesto, que es una sustancia especial que deje

















































La célula de combustible en GM Desp De spué uéss de dell El Elect ectro rova vann qu quee GM cre creóó en 196 1966, 6, la la evol evoluc ución ión de la la célu célula la de de combustible en GM ha tenido su mayor impulso en los últimos años. La creación del Hydrogen1 en 2001 supuso un auténtico hito, consiguiendo con él la obtención

















































El Hydro Hydrogen gen 1 tenía tenía una una pote potencia ncia constant constantee de 80 kw con un pico pico de 120 kw kw , equivalentes a 109 y 163 CV respectivamente. Aunque ha habido referencias respecto a un Hydrogen2, su tecnología era exacta al Hydrogen1, siendo si endo por tanto otra unidad del mismo prototipo.

















































OTROS SISTEMAS











































OTROS SISTEMAS











































OTROS SISTEMAS











































OTROS SISTEMAS











































OTROS SISTEMAS







































































































































































































































































































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