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Explicación de los múltiples niveles de electrificación de vehículos

Tesla 3 1 Explicación de los múltiples niveles de electrificación de vehículos

En la búsqueda de mejorar el ahorro de combustible y reducir las emisiones para cumplir con las regulaciones gubernamentales, los fabricantes de automóviles globales han desarrollado varias opciones de tren motriz. La electrificación es una estrategia utilizada por los fabricantes de automóviles para cambiar el vehículo de energía mecánica a eléctrica. Este movimiento da como resultado vehículos más eficientes al eliminar las pérdidas mecánicas y al ralentí.

Los fabricantes de automóviles han desarrollado varios niveles de electrificación para elegir para proporcionar los vehículos más eficientes posibles. Aquí hay un vistazo a las diversas opciones de electrificación que se emplean en la actualidad, hasta e incluyendo la categoría totalmente eléctrica de cero emisiones.

Hybrid Explicación de los múltiples niveles de electrificación de vehículosMicrohíbrido: diseño simple, muy eficiente, eficaz

Un microhíbrido comienza con un motor de combustión interna estándar (ICE), pero sustituye el alternador estándar por un generador de arranque accionado por correa de 12 voltios. El motor deja de funcionar cuando el vehículo se frena al ralentí, como cuando hay un semáforo, pero se reinicia instantáneamente (<400 milisegundos) tan pronto como el conductor suelta el pedal del freno.

La tecnología microhíbrida ofrece a los fabricantes de automóviles una forma de bajo costo (alrededor de $ 200 USD) y fácilmente adaptable para mejorar la eficiencia del combustible (generalmente 2-6%) y reducir el CO2 emisiones en aproximadamente un 5%. Se estima que hasta el 17.2% de la ineficiencia del vehículo (consumo de combustible, escape) proviene del ralentí del motor.

Hoy en día, el 90% de los vehículos producidos en Europa tienen esta sencilla función de parada / arranque. El Audi A4 es una excelente aplicación de la tecnología microhíbrida, y se estima que para 2020 más del 50% de los vehículos producidos a nivel mundial tendrán tecnología microhíbrida, al tiempo que seguirán confiando en una propulsión ICE de mayor eficiencia de combustible. En los EE. UU., Ford está apostando fuertemente por los microhíbridos al hacer que la característica sea estándar comenzando con sus camionetas pick-up F-150 Eco-Boost más vendidas.

Mild Explicación de los múltiples niveles de electrificación de vehículos

Híbrido suave: por que 48 (voltios) es genial

La combinación del sistema de arranque / parada microhíbrido con frenado regenerativo de energía eléctrica y un sistema eléctrico de 48 voltios (en comparación con los 12 voltios estándar) avanza la tecnología del tren motriz a la arquitectura híbrida suave. Aquí, al igual que con el sistema microhíbrido, el motor IC se detiene cuando está inactivo y, mientras se desplaza, se desconecta de la transmisión.

Mientras tanto, la batería de 48 voltios puede alimentar parcialmente el vehículo, al mismo tiempo que alimenta sus otros componentes electrónicos. Además, el generador de arranque del híbrido suave convierte la energía cinética del vehículo en energía eléctrica durante el frenado y la desaceleración, y el sistema, que incorpora el generador de arranque y el ICE, aumenta el par y la potencia del motor. Esto permite a los fabricantes de automóviles combinar un sistema de 48 voltios con motores de menor cilindrada. Para algunos fabricantes de automóviles, podría significar reducir el tamaño de sus familias de motores V8 y V6 a solo una familia de motores de cuatro cilindros más eficientes.

La tecnología híbrida suave proporciona a los fabricantes de automóviles una estrategia de costo-beneficio muy atractiva, con la capacidad de lograr una reducción significativa del 10-11% en CO2 emisiones a un costo de entre $ 1,000 y $ 1,200 por vehículo. En comparación con los sistemas híbridos completos, los híbridos suaves ofrecen el 50% del CO2 reducción de aproximadamente el 30% del costo de un sistema híbrido completo.

El sistema de 48 voltios ofrece ventajas adicionales a los fabricantes de automóviles a medida que continúan agregando más funciones eléctricas y electrónicas a los vehículos, incluidas opciones adicionales de control de clima para pasajeros, parabrisas con calefacción y conectividad del vehículo a paquetes de comunicación, diagnóstico y entretenimiento.

Gas Explicación de los múltiples niveles de electrificación de vehículosLos sistemas híbridos enchufables completos enfrentan un desafío de costo-beneficio

Un vehículo completamente híbrido, como el icónico Toyota Prius, comparte los mismos componentes del tren motriz que el híbrido suave al que se hizo referencia anteriormente, pero tiene un sistema de batería más grande y un motor y generador eléctricos. El vehículo puede propulsarse en modo totalmente eléctrico con la ayuda del generador, en conjunto con el ICE, o simplemente con el propio ICE.

Y, al igual que el microhíbrido y el híbrido suave, un sistema híbrido completo tiene el motor de arranque / parada en modo inactivo y mientras navega por inercia.

Una variación del híbrido completo es el híbrido enchufable, que comparte todos los mismos componentes, con la adición de una toma de corriente, que se puede usar para cargar el vehículo cuando no está en uso. Ahora, una característica de los modelos Toyota Prius más nuevos, la característica enchufable brinda la oportunidad de que el vehículo funcione en modo completamente eléctrico con más frecuencia.

Los vehículos equipados con un sistema híbrido completo o enchufable pueden alcanzar CO2 reducción del 18-22% sobre un ICE convencional. Sin embargo, tal reducción tiene un costo considerable: en promedio, entre $ 3,200 y $ 3,600 por vehículo. Debido a esto, se espera que los fabricantes de automóviles adopten más plenamente la estrategia híbrida suave de 48 voltios.

La tecnología de rango extendido puede ser solo a corto plazo

Los automóviles como el Chevrolet Volt y el BMW i3 son ejemplos de vehículos de rango extendido (REX), que están a solo un paso de ser considerados un vehículo totalmente eléctrico. Una batería de alta capacidad alimenta los motores eléctricos que impulsan las ruedas. Los vehículos de esta configuración tienen un pequeño generador / ICE de gasolina, que conecta y carga la batería a medida que se descarga para darle al vehículo unos kilómetros adicionales de autonomía, con la intención de llevarlo a la siguiente estación de carga. En el caso del BMW i3, eso equivale a unas 80 millas adicionales; para el Chevrolet Volt, su unidad de extensión de alcance le compra a su propietario 260 millas adicionales.

En modo totalmente eléctrico, un REX puede etiquetarse como cero CO2 vehículo de emisiones, pero esa tecnología tiene un alto costo. Los fabricantes de equipos originales lo consideran la opción más cara entre un vehículo híbrido completo / enchufable y un vehículo eléctrico de batería completa. Se espera que los fabricantes de equipos originales se mantengan alejados de la producción de vehículos REX a medida que mejore la tecnología de la batería y se amplíen los rangos de conducción eléctricos.

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La disrupción de la industria: vehículos eléctricos a batería

Un vehículo verdaderamente sin emisiones, los vehículos eléctricos de batería (BEV) utilizan baterías de gran capacidad y motores eléctricos para impulsar las ruedas. Cuando se agotan, las baterías se recargan fuera de la red desde un enchufe de pared o en una estación de carga dedicada. Sin un sistema de generación de combustible de carbono a bordo, los BEV se consideran vehículos «totalmente eléctricos».

Los obstáculos que se avecinan para el crecimiento de esta tecnología incluyen los costos de la batería, el rango de conducción limitado y la falta de una infraestructura de carga confiable.

Excepto por un puñado de fabricantes dedicados (por ejemplo, Tesla Motors, Faraday Futures), el interés de los principales fabricantes de automóviles de América del Norte en los BEV ha tardado en desarrollarse, y actualmente menos del 1% de todos los vehículos producidos a nivel mundial son totalmente eléctricos. Sin embargo, debido a la creciente presión regulatoria, específicamente en Europa y China, se prevé que la participación de mercado de BEV crezca a más del 14% de la producción total de vehículos a nivel mundial durante los próximos diez años.

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