BENEFICIOS DEL USO DEL SISTEMA HÍBRIDO MOTRIZ EN LOS AUTOMÓVILES

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Características que Influyen en la Elección de un Sistema de Propulsión en un HEV

La elección de un sistema de propulsión de un HEV depende mayormente de 3 características que son las siguientes.

En el diseño del accionador donde se analizan los métodos de control y se utiliza el que satisfaga los requisitos dinámicos que sean necesarios.

Las restricciones del vehículo se refieren a la capacidad del vehículo (carga o transporte), velocidad, peso, etc.

Las fuentes de energía, es necesario analizar la que se utilizará como fuente principal, pueden ser celdas de combustible o un motor de combustión interna y las fuentes secundarias que pueden ser baterías o supercapacitores.

Los sistemas de propulsión eléctrica para vehículos terrestres generalmente caen en el intervalo de potencias entre 10 y 100 kW, dependiendo de la configuración. Hasta el momento no existe un consenso internacional sobre cuál es la máquina idónea para un sistema de tracción en un vehículo, por ejemplo la MI (máquina de inducción) es preferida en América y Europa, mientras los investigadores japoneses prefieren la MSE (máquina síncrona sin escobillas) (Ramírez 2004).

En general, las especificaciones que se requieren del motor de tracción son: alta densidad de potencia, masa y volumen pequeño, gran par, alta eficiencia, facilidad de control, hardware y software sencillos y bajo mantenimiento.

Ramírez, (2004) Menciona que en el caso de los HEVs, el tamaño del accionador eléctrico está minimizado debido a lo que se denomina “hibridación débil”: la máquina eléctrica contribuye con un par y una potencia significativa, durante los eventos de mayor carga como son aceleración y desaceleración.

Una de las partes más importantes en un HEV es el control supervisor el cual busca satisfacer un gran número de objetivos dentro de un HEV, se puede nombrar cuatro objetivos principales que son: Lograr economizar al máximo el combustible, minimizar las emisiones contaminantes, minimizar los costos del sistema y un buen desempeño en el manejo de los accionadores.

Funcionamiento y Tipos de Sistemas Híbridos Motrices en un Automóvil en la Actualidad

El funcionamiento de un vehículo híbrido se basa en la combinación de dos tipos de motores, uno eléctrico y otro convencional o de combustión interna, a través de un sofisticado sistema de control híbrido y de un paquete de baterías (FITSA 2007).

En general, un vehículo híbrido funciona como uno convencional al que se le ha unido un motor eléctrico cuya misión es bien ayudar al motor de combustión cuando se precise una mayor potencia o bien impulsar él solo al vehículo, con el motor de combustión desconectado, cuando la potencia requerida sea pequeña, por ejemplo en condiciones favorables de conducción.

FITSA, (2007) Relata que los vehículos híbridos se clasifican en tres tipos atendiendo al modo en que se conectan ambos motores: híbridos en serie, híbridos en paralelo e híbridos mixtos.

Arquitectura en serie: En los híbridos en serie el vehículo es impulsado enteramente por el motor eléctrico gracias a la electricidad suministrada por el motor de combustión, el cual arrastra a su vez un generador eléctrico. La batería actúa por lo tanto como acumulador de la electricidad (energía) sobrante y, cuando está cargada, permite la desconexión temporal del motor de combustión, de forma que el vehículo puede impulsarse momentáneamente de manera totalmente eléctrica.

Arquitectura en paralelo: En los híbridos con arquitectura paralela tanto el motor de combustión como el motor eléctrico trabajan simultáneamente para impulsar las ruedas del vehículo. El sistema de tracción no es excesivamente complejo mecánicamente en esta arquitectura, puesto que el motor eléctrico simplemente trabaja en paralelo con el motor de combustión. Esto supone una notable simplificación a la hora de desarrollar una hibridación por parte de cualquier fabricante.

Arquitectura mixta: Esta configuración proporciona la posibilidad de propulsar al vehículo enteramente mediante el motor de combustión, enteramente mediante el motor eléctrico o mediante una combinación de ambos motores.

El concepto de un vehículo mixto es el de un vehículo híbrido con arquitectura serie en el que se ha conectado el motor de combustión directamente a las ruedas. Así, tanto el motor de combustión como el generador y el motor eléctrico están todos ellos interconectados a través de un sistema de engranajes diferencial el cual, a su vez, está conectado a la transmisión del vehículo.

Baterías Implementadas en el Sistema Híbrido Motriz Para el Beneficio del Medio Ambiente

Casaravilla, y otros, (2012) Hablan sobre los diferentes tipos de baterías implementadas como las siguientes.

Primarias: Estas baterías no son fácilmente recargables eléctricamente y, por lo tanto, una vez descargadas se descartan. La batería primaria es una fuente de energía conveniente, usualmente barata y liviana para dispositivos electrónicos y eléctricos portátiles.

Celdas o baterías Secundarias o Recargables: Estas pueden ser recargadas eléctricamente, a su condición original, después de una descarga, haciendo pasar corriente a través de esta en dirección opuesta a la dirección de la corriente de descarga. Son dispositivos de almacenamiento para energía eléctrica comúnmente conocidas como baterías de almacenamiento o acumuladores.

Baterías de Níquel - Hidruro Metálico: Las baterías de Hidruro de Níquel-Metal se han convertido en la tecnología de baterías de avanzada dominante para aplicaciones en EV y HEVs por tener el mejor comportamiento en su conjunto para satisfacer los requerimientos impuestos por la USABC1.

Ventajas Obtenidas en el Uso del Sistema Híbrido Motriz en los Automóviles

Este tipo de vehículos presenta sobre los tradicionales las siguientes ventajas:

Son capaces de conseguir una eficiencia doble, lo que se consigue por la supresión de la mayor parte de las pérdidas de potencia que se producen en los vehículos tradicionales (Martínez 2005).

Martínez, (2005) Dice que el sistema de frenado tiene a su vez capacidad regenerativa de la potencia absorbida, lo que reduce las pérdidas de eficiencia.

El motor se dimensiona solo para una

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