Baterias de motores hibridos

Vehículos Híbridos

Mauricio Osses, Carlos Montero, Reinaldo Kühn

Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Casilla 2777, Santiago, Chile
Correo electrónico de contacto: maosses@cec.uchile.cl

1. Introducción

El término propulsión híbrida es utilizado para referirse a vehículos con más de una fuente de propulsión. Lossistemas híbridos pueden incorporar varios tipos de acumuladores de energía y/o conversores de energía.

El objetivo del desarrollo de las tecnologías híbridas es combinar dos fuentes de energía, de manera que las cualidades de cada sistema sean utilizadas bajo condiciones de generación variables, de tal forma que las ventajas globales del desarrollo del sistema híbrido pesen más que el costo de suconfiguración.

En este trabajo se presenta una clasificación de los vehículos híbridos, una descripción de la tecnología incluyendo ventajas y desventajas de este tipo de vehículos, experiencias realizadas, una comparación con motores convencionales y por último una descripción del sistema híbrido del tipo turbina-eléctrico.

2. Soluciones MCI-eléctricas

Aquellos híbridos que combinanun motor de combustión interna (MCI) y un motor eléctrico son los únicos sistemas híbridos que han tenido un desarrollo serio. Existen dos tipos básicos de sistema: híbridos en serie e híbridos en paralelo.
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2.1. Híbridos en serie:
Utilizan el MCI acoplado a un generador, el que produce electricidad para el motor eléctrico que acciona el giro de las ruedas. Es llamado híbrido en seriepues el flujo de energía se mueve en línea directa. Al estar el MCI desacoplado de la tracción, es posible que opere a una velocidad constante en una vecindad próxima a su punto óptimo de operación en términos de eficiencia y emisiones, mientras carga la batería.
Una desventaja del sistema es que la energía debe ser convertida varias veces, siendo la eficiencia mecánica entre el MCI y el eje detracción difícilmente superior al 55% (esto incluye la eficiencia de almacenamiento de la batería). Otra desventaja es que requiere un motor más grande y pesado que en el sistema en paralelo, lo que no presenta graves consecuencias en buses para transporte público.

Se presenta la configuración de un bus híbrido eléctrico de arreglo en serie.

Bus híbrido eléctrico en serie

Motoreléctrico
Compresor y bomba de dirección
Ventilador para motor eléctrico
Motor Diesel con alternador
Ventilador para ventilación de baterías
Control electrónico
Baterías
Equipo enfriamiento de baterías
Resistor de freno.

Dependiendo de la aplicación particular, el sistema eléctrico es diseñado para que los rendimientos sean aproximadamente similares al de un bus diesel estándar.

2.2.Híbridos en paralelo:
Utilizan tanto el MCI 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 MCI puede accionar la tracción al mismo tiempo que carga las baterías. Estos tipos de vehículos son los más populares y sobre los que más seinvestiga. Se pueden categorizar en cuatro tipos, de acuerdo a como combinan su energía, que se describen a continuación.

|Combinación de fuerzas de tracción: el torque producido en |Combinación de torques: el torque de ambos motores es combinado |
|cada motor es entregado a distintos pares de ruedas, por |mediante un arreglo de ejes antes de ser aplicado a la |
|ejemplo,el motor eléctrico entrega torque a las ruedas |transmisión. |
|traseras, mientras que el segundo motor entrega torque al | |
|tren delantero. | |
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