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CURSO DE INTRODUCCIÓN AL

Í ÉVEHÍCULO ELÉCTRICO

D. Luis Monzón Jaso

25 de mayo de 2011

COLEGIO OFICIAL DE INGENIEROS INDUSTRIALES DE NAVARRA

Arrieta 11bis, 5º -TL 948 22 86 00 - Fax 948 22 95 32 - 31002 Pamplona

Curso de Introducción al Vehículo Eléctrico

Luis Monzón JasoLuis Monzón Jaso

ZEVNA - Zero Emission Vehicles Navarra -

www.zevna.es

Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Navarra

Pamplona, 25/05/2011

1

Índice de contenidos

1. Historia y antecedentes del vehículo eléctrico. Del siglo XIXdía nuestros días

2. Introducción a los vehículos eléctricos. Definición yconceptos básicos

3. Elementos constructivos exclusivos del vehículo eléctrico

4. Situación actual del vehículo eléctrico

5 Caso práctico Estudio de viabilidad distintas alternativas5. Caso práctico. Estudio de viabilidad distintas alternativas

6. Vehículo eléctrico 2.0. Desarrollos actuales a partir de hojaen blancoen blanco.

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1 Hi t i t d t d l hí l lé t i D l1. Historia y antecedentes del vehículo eléctrico. Del siglo XIX a nuestros días.

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Presentación

Luis Monzón Jaso

Ingeniero Industrial Director y fundador de Zevna Zero Director y fundador de Zevna – Zero Emission Vehicles NavarraDi t d O i Ci d d Director de Operaciones Ciudad Agroalimentaria de Tudela

Service Engineer Rolls – Royce Marine España.

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´1.- Historia y antecedentes del vehículo eléctrico. Del Siglo XIX a nuestros días

Prrimer vehículo eléctrico d l hi i 1838 R b

Experimento de Jedlik (1828 i )de la historia 1838. Robert

Davidson consigue mover una locomotora a 6 kmh sin

(1828, en imagen)

una locomotora a 6 kmh sin usar vapor ni carbón.

Entre 1832-39 Robert A d i t l iAnderson inventa el primer carruaje eléctrico con pila no recargableno recargable

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1.- Historia y antecedentes del vehículo eléctrico. Del Siglo XIX a nuestros días

1880. Invención y i li ió d l

“La Jamais Contente”. P i hí l lcomercialización de las

baterías recargables. Comienzo del desarrollo

Primer vehículo en el mundo en superar los 100 Kmh 1899 ELÉCTRICOComienzo del desarrollo

del vehículo eléctricoKmh. 1899. ELÉCTRICO

En los primeros momentos d l t ió lde la automoción, los coches eléctricos superaban en relación 10:1superaban en relación 10:1 a los de gasolina

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Thomas Alva Edison, 1912. En 1912 Henry Fordintroduce el motor de arranquey la producción en cadena alos vehículos de gasolinalos vehículos de gasolina,consigiuiendo la implantacióndefinitiva de los vehículos decombustión.Hasta entonces, los vehículoslé t i h bí deléctricos habían superado a

los ruidosos, contaminantes,difíciles de manejar y pocodifíciles de manejar y pocofiábles vehículos de gasolina.

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Los híbridos aparecieron a l l lé i

1898. Autobús híbrido E ñ l E ili d lla vez que los eléctricos y

gasolina.Español. Emilio de la Cuadra

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Lohner-Porsche. Vehículo híb id i

Lohner – Porsche. 1899-1906 “S Vi ”híbrido serie.

Primer vehículo construido

1906 “Semper Vivus”

por Porsche

Primer vehículo hibrido de producción (300 unidades).

Primer vehículo tracción delantera

64 Km autonomía sólo eléctrico. (igual que Chevrolet Volt, 2010)

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GM EV1. 1990

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Toyota RAV4 EV 1997Toyota RAV4 EV 1997

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Toyota Príus 1997

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Renault Kangoo Elect´road-El i i é

Citroen Saxo ElectriqueElectricité

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Reva-i. 200180 K h

T!ink City. 2008110 K h80 Kmh

80 Km autonomía. 110 Kmh160 Km autonomía

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Nissan Leaf. 2010 Renault twizzy, 2011

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2. Introducción a los vehículos eléctricos. Definición y2. Introducción a los vehículos eléctricos. Definición y conceptos básicos

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2. Introducción a los vehículos eléctricos. Definición y conceptos básicos

Vehículo eléctrico:

vehículo.(Del lat vehicŭlum)(Del lat. vehicŭlum).1. m. Medio de transporte de personas o cosas eléctrico, ca.(Del lat electrum y este del gr ἤλεκτρον(Del lat. electrum, y este del gr. ἤλεκτρον,

ámbar).1 adj Que tiene o comunica electricidad1. adj. Que tiene o comunica electricidad.2. adj. Que funciona mediante ella.

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Tipos de vehículo eléctrico

Vehículo eléctrico de baterías (BEV) Aquel cuya electricidad proviene de baterías Aquel cuya electricidad proviene de baterías

situadas en el propio vehículo y que se recargan mediante una fuente externa

Vehículo eléctrico pila combustible ¿Es propiamente un vehículo eléctrico? ¿Es propiamente un vehículo eléctrico?

Vehículo eléctrico de alimentación externa Aquellos alimentados por catenaria. (trenes,

trolebuses y afines)

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Tipos de vehículo eléctrico

Vehículo eléctrico de rango extendido (EREV)( )

Es aquel vehículo eléctrico al que se le ha instalado un pequeño generador de p q gcombustible con el objeto de aumentar la autonomía entre recargas del mismo. Se dif i d l hí l híb id ldiferencia del vehículo híbrido en los rangos de potencia del motor térmico y la filosofía del vehículo.del vehículo.

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Vehículo híbrido

híbrido, da.(Del lat hybrĭda)(Del lat. hybrĭda).1. adj. Dicho de un animal o de un vegetal:

P d d i di id d di ti tProcreado por dos individuos de distinta especie. U. t. c. s.

2. adj. Biol. Dicho de un individuo: Cuyos padres son genéticamente distintos con respecto a un mismo carácter.

3. adj. Se dice de todo lo que es producto de j q pelementos de distinta naturaleza.

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2. Introducción a los vehículos eléctricos. Definición y conceptos básicos.

Vehículo híbrido (HEV)

Aquel que cuenta con al menos dos propulsores alimentados con combustibles p pdiferentes. Por extensión, vehículo con un motor eléctrico y otro de combustión.y

Vehículo híbrido enchufable (PHEV)

Aquel vehículo híbrido que cuenta con la Aquel vehículo híbrido que cuenta con la posibilidad de recargar la parte eléctrica a partir de la redpartir de la red.

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Vehículo de pila de combustible.

Vehículo de combustión de H2. Motor térmico alimentado con H2 No es Motor térmico alimentado con H2. No es

eléctricoVehículo eléctrico alimentado por pila de Vehículo eléctrico alimentado por pila de combustible

Es aquel vehículo eléctrico cuya batería se Es aquel vehículo eléctrico cuya batería se sustituye por una pila de combustible

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3. Elementos constructivos exclusivos del vehículo3. Elementos constructivos exclusivos del vehículo eléctrico

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EL MOTOR ELÉCTRICO

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Motor Eléctrico Motor eléctrico DC

Es el encargado de mover el vehículo, al igual que haría el motor térmico.

No es comparable directamente con el motor térmico en términos de potencia absolutapotencia absoluta, eficiencia y prestaciones. La potencia nominal puede ser duplicada e incluso triplicada en cortos periodos de tiempoperiodos de tiempo

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Motores de Corriente C í

Motores de Corriente AlContínua

SerieAlterna

Asíncrono Shunt o Sepex

Compound Síncrono

Compound Pancake Brushless

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Motor DC Serie:I d id d d i d t t d iInducido y devanado inductor conectados en serie

Extraordinario para tracción. Altas potencias y pares

No apto para frenado regenerativoNo apto para frenado regenerativo

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Motor DC Shunt o SepEx:I d id d dInducido y devanado inductor conectados en paralelo o totalmenteparalelo o totalmente independientes.

Menores Menores potencias que el Serieel Serie

Apto para frenadofrenado regenerativo

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Motor DC Imanes P L b biPermanentes. Las bobinas del estator son sustituidas por imanes permanentespor imanes permanentes

Pequeñas potenciaspotencias

Diseño tipo tarta o “Pancake”

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Motor DC sin escobillas “b hl ”“brushless”.

No son propiamente motores DC. Tampoco AC

Frecuentemente usados para accionamiento directo a la rueda

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Motor AC

Mayor eficiencia globlal pero menor eficiencia pico

MenorMenor posibilidad de sobrecargasob eca ga

Regen

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Tipos de Motor Eléctrico Corriente Alterna

Motor AC Asíncrono Rotor Jaula de Ardilla Rotor Jaula de Ardilla Rotor Bobinado

M t AC Sí Motor AC Síncrono Rotor liso Polos salientes

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Ventajas motor eléctrico Vs. Combustión

Par máximo a 0 rpmRendimiento estable a distintos rangos Rendimiento estable a distintos rangos

Posibilidad sobrecargas Escaso o nulo mantenimiento Nulo ruido o vibraciones Nulo ruido o vibraciones

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EL CONTROLADOR

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El controlador es un dispositivo o conjunto de dispositivos para governar,conjunto de dispositivos para governar, de manera predeterminada las prestaciones de un motor eléctrico. Un pcontrolador puede incluir un método, manual o automático para arrancar y yparar el motor, seleccionar el sentido de giro, regular o limitar la velocidad de giro, regular o limitar el par y proteger al motor de sobreesfuerzos.

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Control de motores DC.

SCR, control mediante tiristores

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Control SCR

SCR, control mediante tiristores. Alimentación AC de un motor DC Se rectifica Alimentación AC de un motor DC. Se rectifica

la onda y el disparo del tiristor indica cuánto de la onda original pasa al motor, controlando, de esta manera, su potencia.

Muy utilizado en control de equipos de muy y q p yalta potencia (locomotoras, barcos...)

No utilizado en Vehículos al ser la fuente DCNo utilizado en Vehículos al ser la fuente DC

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SCR, Controlador por tiristores

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Control de motores DC.

PWM, control del ancho de pulso

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Esquema conexión controlador motor series DC

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Esquema conexión controlador motor SepEx DC

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Esquema conexión controlador motor PM DC

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Controlador Motor AC

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Control de motores AC.

Generaión de corriente alterna a partir de corriente contínua

Control de ondas de tensión / intensidad.

Estrategias de control AC

Variación de frecuencia Control vectorialControl vectorial

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Ejemplo de controlador instalado en vehículo

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El frenado regenerativo

Principio de reversibilidad de la máquina eléctrica. Transformación en generacióng

No es posible en motor serie DCP it l l t í 15% d Permite alargar la autonomía un 15% de media.

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Motor DC serie frenado regenerativo

Bobinados de rotor y estator en serie. Motor no excitado si no hay alimentacióny

Colector “calado” con avance para aumentar eficienciaaumentar eficiencia

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3. Elementos constructivos exclusivos del vehículo eléctrico. Motor eléctrico. Resumen

Motor DC Motor AC

Mayor potencia y relación nominal-pico

Mejor eficiencia global

Producen frenadoEscobillas salvo brusless

DC Serie no es capaz de

Producen frenado regenerativo

Mas costosos de adquisiciónDC Serie no es capaz de producir frenado regenerativo

Mas costosos de adquisición y control

No requieren mantenimientoEn general, sencillos de

controlar. Robustos

No requieren mantenimiento

“Escuela Europea”

“Escuela Americana”

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LA BATERÍA

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Batería Nissan Leaf (2011)

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Batería

Dispositivo que almacena energía eléctrica mediante procesos electroquímicosp q

Procesos Red-OxT d b t í t d l t d Todas baterías constan de electrodos (ánodo y cátodo) y electrolito. Se clasifican en función de estosen función de estos

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Un poco de historia...

1800. Volta inventa la pila

1860 Aparece la batería de

1970. Se comienza a comercializar la batería de 1860. Aparece la batería de

Plomo-Ácido

1899 Aparece la batería de

Li, con distintas formulaciones en el cátodo

1899. Aparece la batería de Ni-Cd

1903 Edison patenta la pila

1989. Aparece en el mercado la primera batería Ni-Mh

1903. Edison patenta la pila Ni-Fe

1912 Comienza la

1996. Se lanza al mercado la primera batería Li-Po

1912. Comienza la experimentación con pilas de Litio

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Características tecnológicas de las baterías

Voltaje nominalCapacidad Vs Velocidad de descarga Capacidad Vs. Velocidad de descarga

Profundidad de descarga Intensidad máxima de carga y descarga Vida estimada Vida estimada Caida de tensión en servicio

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Voltaje nominal

Se conoce como valor nominal a la diferencia de potencial entre bornes.p

Derivada del potencial redoxEl l l d i i f i El valor real puede ser superior o inferior, en función del estado de carga. De hecho, la diferencia de potencial real es la manerala diferencia de potencial real es la manera mas directa de medir el estado de carga de la bateríala batería.

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Capacidad Vs. Velocidad de descarga

Capacidad, Ah. Amperios-horaVigilar en que tabla de tiempo se da la Vigilar en que tabla de tiempo se da la capacidad. Normalmente es c20 (20 horas de descarga o incluso c100) Una bateríade descarga o incluso c100). Una batería de 100 Ah C100 puede dar 1 A durante 100 h pero no 100 A durante 1h Valor100 h, pero no 100 A durante 1h. Valor tabuladoLA VELOCIDAD DE DESCARGA AFECTA LA VELOCIDAD DE DESCARGA AFECTA A LA CAPACIDAD EFECTIVA DE LA BATERÍABATERÍA

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Profundidad de descarga

Cantidad de energía usada respecto de la nominal entre recargasg

Siempre menor 100% y típica 70-80%L f did d d d f t La profundidad de descarga afecta negativamente a la vida de la batería. Mayor profundidad menor vidaMayor profundidad = menor vida.

Algunas baterías presentan efecto memoria

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Intensidad máxima de carga y descarga

Relacionado con la capacidadC10 → descarga en 10 horas pero C10 → descarga en 10 horas, pero

1C → carga/descarga a una tasa similar a l id d ( i 100 Ah d d 100la capacidad (si 100 Ah, descarga de 100 A)

Típicamente se carga a 0,1-0,5 C y se descarga como máximo a 3C.

No cualquier batería sirve para cualquier aplicación. Dimensionado por C, no por Ahp p , p

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Vida estimada

Totalmente dependiente de los parámetros Totalmente dependiente de los parámetros anterioresL id fi 20% d é did d La vida se refiere a un 20% de pérdida de capacidad

De 100 a >10.000 ciclos en función de la tecnología y uso.

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Tabla resumen

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Batería de Plomo-Acido

Electrodos de plomoElectrolito disolución de H2SO4 al 33% Electrolito disolución de H2SO4 al 33%

Son las baterías mas baratas y extendidas Baja densidad de energía Corta expectativa de vida ( 500-800 ciclos) Corta expectativa de vida ( 500 800 ciclos)

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Baterías de Plomo AGM (absorved glass material)

Variación de las baterías de Pb-Acido en las que el electrolito está empapado en q p puna matriz de fibra de vidrio.Son baterías selladas que no desprenden Son baterías selladas que no desprenden H2, al recombinarse internamente.

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Baterías de Plomo GEL

Variación de las baterías de Pb-Acido en las que el electrolito se encuentra en forma qde Gel. Son baterías selladas que no desprenden Son baterías selladas que no desprenden H2, al recombinarse internamente.Mejores características que AGM Mejores características que AGM

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Ventajas AGM-GEL (VRLA) frente a PB-Acido

Plomo puro el los electrodos, y mas fino por no tener que soportar su propio peso gracias a la construcción sandwich

No se derraman

Mejor densidad de energíaMejor densidad de energía

Mayor velocidad de descarga posible

Sin mantenimiento

Funcionamiento a bajas temperaturas, especialmente GELj p , p

Resistente a vibraciones

Montaje en c alq ier posiciónMontaje en cualquier posición69


Ejemplo baterías AGM

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● Baterías de Níquel

– 1899, Waldemar Junger inventa la batería de Niquel-CadmioNiquel Cadmio

● Electrodos de Niquel (A)-Cadmio (K) con un electrolíto de hidróxido de potasio (KOH)electrolíto de hidróxido de potasio (KOH)

– Junger y mas tarde Edison, investigan la tit ió d l C d i Hisustitución del Cadmio por Hierro.

– Años 70. Desarrollo de las baterías Ni-H para ptecnología espacial. Derivan en las baterías Ni-MH cuya comercialización a gran escala y gcomienza a finales de los 80

1


● Ventajas de las baterías ● Inconvenientesbase Ni frente al plomo

● Mejor capacidad● Extremadamente pesadas

y voluminosasj p

● Vida extremadamente larga

P d

y

● Mayor producción de H2 que otras baterías

● Pueden permanecer descargadas o sobrecargarse sin daño

que otras baterías

● Carga y descarga extremadamente lentassobrecargarse sin daño extremadamente lentas

● Baja eficiencia de ciclo

● Mantenimiento

● Reltivamente alta● Reltivamente alta autodescarga

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● Ejemplo características baterías NI-Fe (Ironcore)

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● Baterias Ni-Cd ● DesventajasMejor capacidad y vida que

las de plomo

j

Efecto memoria

C tp

Baja resistencia interna, permiten descargas a tasas

Coste

Uso del Cadmio, altamente permiten descargas a tasas altas

Muy buen comportamiento

contaminante

Prácticamente erradicadas y Muy buen comportamiento frente a maltrato y abuso

ysustituidas por NiMH

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● NiMH ● Usada ampliamente en la

● Alta densidad volumétrica

Alta capacidad

actualidad en vehículos híbridos

● Alta capacidad carga/descarga. Hasta 20C ● Usada en los VE de los 90

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● Baterías de Litio

● Multitud de combinaciones, en la práctica sólo se usan ampliamente dosp

– Li-Po, o lítio polímero● Especialmente usada en pequeños dispositvos

(teléfonos, gps, etc)

– LiFePO4, o Li-ion de manera genérica● Especialmente utilizado en vehículos eléctricosp

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● Ventajas baterías de Li ● Inconvenientes

● Alta capacidad (>4 x Pb)

Bajo peso (¼ Pb)

● Coste elevado

No se pueden descargar o● Bajo peso (¼ Pb)

● Larga vida (incluso >3000 i l )

● No se pueden descargar o sobrecargar mas allá de unos valores, o se provocaciclos) unos valores, o se provoca su destrucción

Pueden presentar● Pueden presentar distorsión dimensional en la carga-descargag g

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● Curva de carga típica bateria Litio

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● Ensayo ciclo de vida

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● Otros desarrollos baterías de Litio

● Li-Aire. Uno de las mas prometedoras líneas de investigación actual, en las que el cátodo es el propio g q p poxígeno ambiental. Posibilidad de gran reducción de peso, con el consiguiente aumento de la densidad energética, i l 100 b l j l t lincluso 100 veces sobre los mejores valores actuales

● Reformulaciones de LiFePO4.

– A123D K kh– Dow Kokham

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● Otros desarrollos de baterías

● Baterías de sales fundidas (Zebra)

Funcionan a 270 300ºC● Funcionan a 270-300ºC●

Baterías de electrolito intercambiable ZnBr

S bi d l l t lit t d● Se recargan cambiando el electrolito gastado por regenerado → recarga en “gasolinera”

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EL CARGADOR

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● Es el dispositivo encargado de suministrar energía eléctrica en cantidad y calidad a las bateríascalidad a las baterías

● Específicos para cada tipo d b t íde batería

● Incluso “inteligentes” y con comunicación con el resto de elementos del vehículo

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● Funciones del cargador

Suministrar CARGA a la batería– Suministrar CARGA a la batería– Optimizar la tasa de carga (ESTABILIZAR)– Detectar cuando parar (TERMINAR)

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● Tipos de cargadores

SencilloFl t ióFlotaciónTemporizadoInteligenteP l (i l l i )Pulso (incluso pulso inverso)

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● Cargador inteligente

●

Monitoriza constantemente la tensión, la intensidad y el tiempo de carga y lo compara conforme unas curvas

d i l l t l d t tiprecargadas o incluso realza un control adaptativo en funcion de consignas.

●

Distintos mapas (tensión-intensidad-tiempo) de carga en f ió d l ti d b t ífunción del tipo de batería.

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● Características constructivas de los cargadores

– Método de control de la tensión aplicadaEfi i i– Eficiencia

– Corriente de arranque– Cos FI

C lid d d t ió d lid– Calidad de tensión de salida– ...

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● Estandarización del enchufe de carga.

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Í (EL MONITOR DE BATERÍA O BMS (BATTERY MANGEMENT SYSTEM)

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● Una batería está compuesta por asociaciones en serie y/o paralelo de distintos elementos individuales

● Hay que procurar mantener todos los elementos con el y q pmismo estado de carga (voltaje) para conseguir un funcionamiento adecuado de la batería.

● Antiguamente, cargas de igualación

Especialmente sensibles son las baterías Li no se pueden● Especialmente sensibles son las baterías Li, no se pueden sobrecargar ni descargar → destrucción del elmento.

Control individualizado de cada elemento bms● Control individualizado de cada elemento → bms

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● Funciones del BMS

– Vigilar que la tensión entre bornes de CADA ELEMENTO no supere un valor máximo ni caigaELEMENTO no supere un valor máximo ni caiga por debajo del valor mínimo.S i C D– Supervisar Carga y Descarga.

– Avisar y si procede interrumpir procesoy p p p– IGUALAR los valores de carga de cada una de

las celdas que componen la bateríalas celdas que componen la batería– Adicionalmente pueden efectuar control de

t t d t d d idtemperatura y de estado de carga y vida.– Fisicamente incluye el BMS y el controlador

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● Tipos de BMS

– PasivoCuando el valor de voltaje llega a un valor fijado el● Cuando el valor de voltaje llega a un valor fijado, el bms bypassea la celda

A ti– Activo● Cuando el valor de voltaje llega a un valor fijado,

activa una derivación. Igualación.

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● Tipos de BMS

– DistribuidoUn módulo para cada celda un único cable de● Un módulo para cada celda, un único cable de conexión con el controlador

C t li d– Centralizado● Un único modulo central con conexiones a cada celda

– ModularVarios módulos centralizados● Varios módulos centralizados

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● Estrategias de control e igualación

Top balancing Cargar todas las celdas por igual– Top balancing. Cargar todas las celdas por igual hasta el mismo punto.

– Bottom balancing Descargamos todas lasBottom balancing. Descargamos todas las celdas hasta el mismo punto

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● Ejemplo BMS distribuido

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CABLES

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● Habitualmente los cables se calculan por la intensidad máxima que han de soportar, con una caida típica máxima 3%. Se redondea al inmediatamente superior en tabla

● La sección es igual a la potencia por dos veces la longitud● La sección es igual a la potencia por dos veces la longitud dividido por la caida de tendión que quieres, la tensión de alimentación y 56 si es de cobre )

S (P*2L)/V*CaidaV*56 xxx mm2● S= (P*2L)/V*CaidaV*56= xxx mm2

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● Características principales

– Cables secciones importantesCOLOR NARANJA C difi d l– COLOR NARANJA. Codificado como color para cables de alta tensión en vehículos

– Cables ultraflexibles– Generalmente apantallados para evitar– Generalmente apantallados para evitar

propagación interferencias electromagnéticas

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FUSIBLES Y CONTACTORES

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● Contactor

● Corte de la alimentación principalp p

● Seleccionado en función de la intensidad nominal,la intensidad nominal, máxima y de desconexión

Ver hoja con características● Ver hoja con características

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● Resistencia de precarga en paralelo con los terminales del contactor

●

– Precargar los condensadores del controladorE it l i d i t id d ió j d bid– Evita el pico de intensidad a conexiónj debido a condensadores totalmente descargados. “inrush current”

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● Fusibles

Dimensionados para soportar las corrientes– Dimensionados para soportar las corrientes máximas.

– Similares considerarciones a instalaciones eléctricas convencionales

– Corriente máxima menor a la de ruptura del contactorcontactor

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● Interruptores inerciales

No especifico EV pero en● No especifico EV, pero en EV actúa abriendo contactor principalcontactor principal

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ELEMENTOS AUXILIARES DE CONTROL

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● Bomba eléctrica de vacío asistencia frenado

● Mantener la asistencia al frenado original

● Arranque y paro por● Arranque y paro por interruptor de vacío

Con o sin reservorio● Con o sin reservorio

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● Climatización del vehículo

● Se hace preciso instalar una fuente de calor alternativa al desaparecer la refrigenerción del motorp g

– Resistencias– Calentadores de agua eléctricos– Sistemas bomba de calor– Calefactores auxiliares gas/gasolina/gasóleo– PROGRAMABLES– Consumen energía bat. Pral salvo los deConsumen energía bat. Pral salvo los de

combustión 50


● Resistencia cerámica

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● Calentador agua

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● Aire acondicionado

– Motor eléctrico auxiliar acoplado a compresorC ífi ti f i ífi– Compresor específico tipo frigorífico

– Soluciones bomba de calor en f: COP>1, con el objeto de disminuir el gasto en climatización.

– Programable– Programable

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● Dirección asistida

– Bomba eléctro-hidráulica auxiliarhidráulica auxiliar.

– Actualmente tili dutilizada

ampliamente en hí l tá dvehículos estándar

para ahorro étienergético

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● Conversor DC/DC

● Alimenta a la batería 12V para alimentar los servicios pauxiliares.

● Reemplaza al alternador● Reemplaza al alternador

● Potencia típica a partir 250W250W

● Carga y mantiene batería principal que es la queprincipal, que es la que suministra los picos de cargacarga.

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4 Situación actual del vehículo eléctrico4. Situación actual del vehículo eléctrico

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VISION MERCADO ACTUAL VEHÍCULO NUEVO

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● ACCESOA CATÁLOGO OFICIAL MOVELE:

● http://movele.ayesa.es/movele2/muestraVehiculos.php#

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VISION MERCADO ACTUALTRANSFORMACIONES VEHÍCULOS COMBUSTIÓN

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● Opción emergente debido a la escasa oferta de vehículo nuevo.

● Solución a endurecimiento de legislación medioambientalg

● Vehículos clásicos / usos especiales

R t fitti fl t ti● Retrofitting flotas cautivas

● Homologación posible vía reforma de importancia

● Ver brevemente el manual de reformas.

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AYUDAS A COMPRA E INCENTIVOS DIVERSOS

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● Ayudas directas a la compra

● Se destinan 72 millones de euros a ayudas a adquisición de vehículos eléctricos. El Gobierno subvencionará hasta el 25% del precio de venta con un máximo de 6000€, que incluye las baterías. Estas ayudas van destinadas tanto a t i f t hí l i d t i lturismos como furgonetas, vehículos industriales y autobuses eléctricos. La solicitud de la ayuda se realizará a través de los gestores de ventas (concesionarios) Lastravés de los gestores de ventas (concesionarios). Las solicitudes serán atendidas por orden de presentación hasta el 30 de noviembre de 2011.

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● Gestor de carga

● Aparece la figura del gestor de carga como “vendedor” de electricidad, pudiendo ser empresas eléctricas o cualquier p p qparticular (revendedor). Pongamos como ejemplo aparcamientos de comunidades, Centros Comerciales… i d i ibl t i d llsiendo previsible que este negocio se desarrolle como una

actividad secundaria. Este es quizás el mejor punto de las medidas ya que seguramente provoque la instalación demedidas ya que seguramente provoque la instalación de más puntos de recarga.

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● Tarifa de acceso Supervalle

● Como medida complementaría a la anterior, se crea un nuevo periodo de discriminación horaria para las horas de p pmenor demanda de energía eléctrica del sistema. Ahora el valle comprende desde la 1 de la madrugada a las 7 de la

ñ Al t if d t t lmañana. Al ser una tarifa de acceso, tanto los consumidores en el mercado libre, como los acogidos a tarifa de último recurso (TUR) podrán optar a ella y disfrutartarifa de último recurso (TUR) podrán optar a ella y disfrutar de un mejor precio de venta del kWh.

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● Ayudas adicionales

– Exencion de aparcamiento ORA en cudades como Madrid Sevilla Pamplonacomo Madrid, Sevilla, Pamplona...

– Ayudas regionales adicionales, incluida la t f ió (N V l i )transformación (Navarra, Valencia... )

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5 Futuro del V E5. Futuro del V.E.

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5. Futuro del V.E.

● Aumento progresivo de la autonomía en f:

– Desarrollo baterías (Li-Air parece el desarrollo mas prometedor)mas prometedor)

– Desarrollo de baterías de electrolito recambiable– Estaciones de intercambio tipo Betterplace– Restricciones ambientales al vehículo– Restricciones ambientales al vehículo

convencionalR t i i i d fi lid d– Restricciones recarga privada - fiscalidad

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6. Caso práctico. Cálculo y selección de p ycomponentes de un vehículo eléctrico

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6. Caso práctico. Cálculo y selección de componentes de un vehículo eléctrico

● Recopilación de necesidades del cliente

– AutonomíaP t i– Prestaciones

– Tipo de uso (urbano-periurbano-autovía)( )– Recopilación datos vehículo

E t di d i bilid d té i– Estudio de viabilidad técnica

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● Diseño preliminar según ratios

– Comprobación pesos y volúmenesC b ió t i– Comprobación prestaciones

– Recálculo– Afino

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● Energía necesaria para mover un vehículo

– Resistencia aerodnámica.½ ρ S Cx V^2● ½ ρ·S·Cx· V^2

● P=F·V

– Resistencia de rodadura● Cr·N (Cr usualmente 0,03, rueda sobre asfalto.)( , , )

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– Variaciones de energía debidas a la aceleracióng● Aumento energía cinética. ½ · m · V^2

Variaciones de energía debidas al cambio de– Variaciones de energía debidas al cambio de cota. m·g·h o F = m·g·pendiente

– F·V = Potencia.– P·t = EnergíaP t Energía

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● Dimensionado motor

– Potencias según cálculoV l id d d i– Velocidad de giro

– Velocidad máxima– Pendiente superable en funcion del desarrollo

74


● Dimensionado sistema baterías

– TipologíaC id d– Capacidad

– Volumen– Peso

Di t ib ió– Distribución– Comprobación energía real disponiblep g p

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● Cálculos auxiliares

– Reparto pesosDi i d bl– Dimensionado cables

● Recálculo prestaciones en f: del peso del conjunto mas ocupantes.

– Comprobación cumple condiciones máximas p pfichta técnica

76


● RESUMEN PROCESO CÁLCULO:

– Recopilación de datosCál l d id d– Cálculo de necesidades

– Dimensionamiento inicial– Recálculo de comprobación según datos calculo

inicialinicial

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MUCHAS GRACIAS

78


Luis Monzón JasoLuis Monzón Jaso

ZEVNA - Zero Emission Vehicles Navarra -

www.zevna.es

Colegio Oficial de Ingenieros Industriales de Navarrag g

Pamplona, 25/05/2011

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curso de introducción al vehíéículo eléctrico · pdf...

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