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• Maria Helena Haro Santamaria

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Combustibles vehiculares convencionales y alternativos ME742

Vehículos Híbridos

Integrantes: Natalia Rodríguez Pablo Saide Orlando Venegas

Introducción

Objetivos

Los automóviles híbridos resurgen como una necesidad para lograr 2 grandes objetivos:

•Disminución en el consumo de combustible: Esto se logra gracias a que los automóviles híbridos funcionan bajo altos niveles de eficiencia

•Disminuir las emisiones de contaminantes

Vehículos Híbridos

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Definición

Objetivos

• Los automóviles híbridos utilizan un motor eléctrico y uno de combustión interna. En función del tipo de uso para el que están diseñados, los coches híbridos pueden ser en serie o en paralelo.

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Componentes de Vehículos Híbridos

Objetivos

• Motor Eléctrico • Motor Térmico • Inversor • Almacenador de Energía • Frenos regenerativos

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Motor eléctrico

Objetivos

•Generador de energía • Generador de torque

Tipos: • Corriente Continua • Corriente Alterna Conjunto de motor Honda Insight

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Motor eléctrico

Objetivos

Tabla de comparación entre ambos tipos de motores

Continua

Alterna

Diseño

Simple

Complicado

Costo

Bajo

Alto

Controlador

Simple

Complicado

Rendimiento

Bajo(80%)

Alto(90+%)

Tamaño

Pesado y robusto

Ligero y compacto

Participación en la potencia Poca

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Alta

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Motores Térmicos

Objetivos •Motor Otto •Motor Diesel •Turbina de Gas

•Motores Stirling

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Almacenamiento de Energía

Objetivos

•Baterías Densidad de energía

Densidad de potencia

Ciclos de descarga

Costo [$ por kWh]

[Wh/kg]

[W/kg]

Acido de plomo

35

150

1000

60

Hidruro de Niquel-Metal (NiMH)

70

200

2000+

250

Ión de litito

120-150

120-150

1000+

150

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Almacenamiento de Energía

Objetivos

•Volantes de Inercia -Almacena energía cinética -Entrega rápida -Baja energía específica - Grandes Problemas de Seguridad

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Almacenamiento de Energía

Objetivos

•Ultracondensadores •Pila de Combustible Acumuladores

Potencia espec. W/Kg

Ciclos de Vida

Batería de plomoácido

300

800

Pila de Combustible

1.000

7.000

Volante de Inercia

800

3.000

Ultracondensador

2.000

5.000

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Inversor

Objetivos El inversor cambia la corriente continua de la batería en corriente alterna para mover el motor eléctrico, y cambia la corriente alterna del generador en corriente continua para cargar la batería.

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Frenos Regenerativos

Objetivos

Al desacelerar o frenar, el motor eléctrico actúa como generador, recuperando la energía cinética desde las ruedas, convirtiéndola en electricidad que puede ser guardada en la batería. •Recupera 30% energía cinética

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Transmisión

Objetivos El sistema varía dependiendo del vehículo

•Serie: Con un sólo motor hace falta un diferencial, si hubieran más, se complica el control.

•Paralelo: Mucha más complicada debido a que cada motor debe transmitir el movimiento a las ruedas

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Tipos de híbridos

Objetivos

En serie •Motor a gasolina (MCI) carga las baterías. •Motor eléctrico mueve el vehículo

Ventaja: MCI trabaja en su óptimo

Ref: www.conae.gob.mx

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Desventaja: Pérdida eficiencia en transformaciones (aprox. 55%) ME742

Tipos de híbridos

Objetivos

En paralelo

•Utilizan tanto el MCI como el motor eléctrico para accionar la tracción

•El MCI puede accionar la tracción al mismo tiempo que carga las baterías

Ref: www.conae.gob.mx

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Tipos de híbridos

Objetivos

Configuraciones en paralelo:

Combinación de fuerzas de tracción

Combinación de torques

Combinación de torque en el eje

Combinación de velocidades

Ref: cabierta.uchile.cl

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Tipos de híbridos Objetivos • Full hybrid Puede andar sólo con el MCI, sólo con el motor eléctrico, o una combinación de ambos Ej. Toyota Prius, Ford Escape

• Assist hybrid MCI entrega la mayor parte de la potencia, motor eléctrico se usa para aceleradas, para encender el MCI y para los frenos regenerativos Ej. Honda Insight Vehículos Híbridos

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Objetivos Tipos de híbridos • Mild hybrid Vehiculos convencionales, con un motor de partida grande. Motor eléctrico solo asiste la partida del MCI y regenera energía por frenos Ej. Chevrolet Silverado Hybrid

•Plug-in hybrid Análogo a un Full Hybrid, pero se puede enchufar para cargar baterías

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Objetivos Tipos de híbridos • Híbrido hidráulico Se cambia todo el sistema eléctrico por uno hidráulico. Ocupa una bomba de desplazamiento positivo y un tanque de acumulación de presión

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Ventajas Objetivos

Ventajas Autos híbridos sobre Tradicionales: •Son capaces de lograr el doble de eficiencia de un auto convencional. •El sistema de frenos es regenerativo •El motor se dimensiona para una potencia promedio.

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Ventajas Objetivos

•Cuando el vehiculo está parado o se encuentra a bajas velocidades se apaga. •Menores emisiones: 90% para NOx, 70% para VOC, 30% para CO 100% PM. Vehículos Híbridos

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Desventajas Objetivos

• Mayor peso que un auto convencional.

• Mayor complejidad. • Emisiones aumentan con el tiempo, • Alto costo. • Baterías sujetas a altas cargas especificas.

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Modelos de la actualidad: Toyota Prius Objetivos Especificaciones: •Motor I-4 de 1.5 litros •Motor eléctrico de 50 kw con 67 hp •Potencia Conjunta 106 hp • Sistema: Hybrid Synergy Drive • Consumo: 5.1 lts/100 km Gasolina • Emisiones: - 104 g/km CO2 - 0.63 g/km CO - 0.05 g/km HC - 0,05 g/km Nox • Velocidad Max: 160 km/h • Aceleración: 0 a 100 km/h en 10 s

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Modelos de la actualidad: Honda Civic Objetivos Especificaciones: • Tipo de motor: motor en linea de 4 cilindros. •Block / Cabeza del cilindro: Aleación de Al •Cilindrada: 1339 cc •Torque: 123 Lb-ft 1000-2500 rpm

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Modelos de la actualidad: Honda Civic Objetivos

Especificaciones: • Motor: I-Vtec •4 cilindros •1.3 litros •8 válvulas •Motor eléctrico IMA •Los dos motores : •Potencia: 110 hp, 6000 rpm

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Modelos de la actualidad: Lexus RX400h Objetivos

Especificaciones: • Motor: V6 3.3 litros •2 motores eléctricos. •Potencia combinada: 268 hp •Rendimiento: 44.8 Km /galón •Consumo Urbano:9.1 L/100Km •Consumo Extraurbano: 7.6 L/100Km •Emisiones de CO2 192 gr/Km •Potencia Máxima Combinada: 272 CV

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Modelos de la actualidad: Ford Escape Hybrid Objetivos

Especificaciones: Potencia Motor de Gasolina: 133 Hp a 6000 rpm Potencia Motor 94 Hp Torque: 124 Lb-ft a 4500 rpm Motor : 4 cilindros y 4 valvulas por cilindro

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Comparación Objetivos

Honda Accord

Honda Civic

Honda Insight

Toyota Prius

Tipo Combustible

Gasolina

Gasolina

Gasolina

Gasolina

Tipo Transmisión

Auto

Auto

Auto/Man (5 Vel)

Auto

Costo de Recorrer 25 Millas

US$2,48

US$1,39

US$1,24/1,1

US$1,26

Combustible para 25 Millas

0,89 gal

0,5 gal

0,45/0,4 gal

0,45 gal

Costo de Llenado

US$42,78

US$30,77

US$26,52/26,52

US$29,77

Millas por Tanque

431

554

534/601

589

Capacidad Tanque

17,1 gal

12,3 gal

10,6/10,/ gal

11,9 gal

Costo Anual Combustible

US$1489

US$834

US$746/663

US$759

Emisión Anual (Invernadero)

6,8 tons

3,9 tons

3,5/3,1 tons

3,5 tons

3 lts

1.3 lts

1 lt

1,5 lts

6

4

3

4

Tamaño de Motor Cilindros

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Comparación Objetivos Ford Escape

Lexus RX 400h

Mazda Tribute

Mercury Mariner

Toyota Highlander

Tipo Combustible

Gasolina

Gasolina

Gasolina

Gasolina

Gasolina

Tracción

FWD/4WD

2WD/4WD

4WD

4WD

2WD/4WD

Auto

Auto

Auto

Auto

Auto

Costo de Recorrer 25 Millas (US$)

2,11/2,24

2,32/2,4

2,24

2,24

2,32/2,4

Combustible para 25 Millas (gal)

0,76/0,81

0,83/0,86

0,81

0,81

0,83/0,86

Costo de Llenado (US$)

37,53/37,5 3

43,03/43,0 3

-

-

47,79/47,79

446/419

464/449

-

-

516/499

15/15

17,2/17,2

-

-

19,1/19,1

1264/1347

1389/1439

1347

1347

1389/1439

5,8/6,2

6,3/6,6

6,2

6,2

6,3/6,6

2,3

3,3

2,3

2,3

3,3

4

6

4

4

6

Tipo Transmisión

Millas por Tanque Capacidad Tanque (gal) Costo Anual Combustible (US$) Emisión Anual (Invernadero) (ton) Tamaño de Motor (lts) Cilindros

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Futuro de la Tecnologia Hibrida Objetivos

•Motor Eléctrico •Almacenador de Energía •Componentes Electrónicos •Mercado

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