Ya casi la mitad de los coches nuevos producidos en la Unión Europea son microhíbridos.
En medio de un montón de noticias sobre el despliegue de infraestructura para nuevos vehículos eléctricos y debates sobre los estándares de carga, es posible que muchos se hayan perdido la reencarnación del antiguo enfoque, que ahora se llama tecnología Start-Stop. Esta es una gran opción para no gastar energía en aumentar la entropía del Universo mientras estás parado en el tráfico. Si permanece de pie durante más de un par de segundos, el motor se apaga automáticamente y no consume combustible inactivo. Ahora te contaré con más detalle cómo funciona y por qué las baterías convencionales se agotan muy rápidamente en este modo. Como ex ingeniero de un centro de servicio, he visto morir muchas baterías debido a cargas inapropiadas.
Quiero muchos caballos de un motor diminuto
Esmog fotoquímico en Beijing.
Hay varias tendencias en la industria automotriz moderna, aunque, quizás, no todos estén contentos con ellas.
Primero, es un esfuerzo honesto o casi honesto de los fabricantes de automóviles para cumplir con los requisitos reglamentarios para crear automóviles más limpios. Desafortunadamente, los estándares ambientales se combinan mal con los deseos de los compradores en términos de dinámica de aceleración y potencia del motor. Como resultado, surgen las “puertas diesel” , pero el progreso general en esta área es muy notable, lo cual es crítico para las grandes ciudades. La situación del smog fotoquímico está mejorando gradualmente, a menos que, por supuesto, la ciudad utilice centrales eléctricas de carbón.
En segundo lugar, hay una tendencia a la baja de los precios. El consumidor quiere obtener más "caballos" por el mismo dinero. Si antes, los motores de un litro y medio de 50 a 70 hp se consideraban normales. con., ahora el mismo motor a menudo produce 120, o incluso 150 caballos de fuerza. Obviamente, nada se da así. Como resultado, los motores requieren la instalación de turbinas, mejor combustible, un control preciso de la inyección y se vuelven prácticamente irreparables.
Por otro lado, la reducción en el ciclo de renovación de vehículos conduce a una especie de transición a CICD en la industria automotriz. Mientras que antes la nueva tecnología era casi invisible en el contexto de una gran flota de autos viejos, ahora la rotación es más rápida. Los sistemas ABS, ESP y VSC ahora se están convirtiendo gradualmente en el estándar para cualquier automóvil, incluidos los automóviles económicos. En realidad, el motor de combustión interna clásico ya no es el mismo motor de combustión interna que era antes. Sí, se niega a conducir con aceite de maíz y combustible incomprensible de un bote sucio. Pero en promedio, se ha vuelto significativamente más potente y más económico, aunque a costa de la durabilidad. Pero los elementos antiguos tuvieron que modificarse significativamente.
Nos paramos en el semáforo
Esta es una tabla de carga-descarga típica cuando se conduce un automóvil con un sistema de arranque y parada. Las baterías convencionales se agotan a un ritmo alarmante.
La parte más desagradable del ciclo urbano son los constantes tirones en una línea sin fin cuando estás en un atasco. Para ahorrar combustible, se desarrolló un sistema de arranque-parada para apagar el motor durante las pausas forzadas. Además, se instalan no solo en híbridos clásicos, donde se combinan un propulsor eléctrico y un motor de combustión interna, sino también en motores puramente de gasolina. Los ahorros son bastante sustanciales: del 3 al 10% con un límite de alrededor del 12%.
El primer sistema de este tipo se instaló en el Toyota Crown en 1974, pero desde entonces ha cambiado mucho en el funcionamiento del motor y otros sistemas. El patrón de conducción ha cambiado drásticamente. Anteriormente, casi no existía ningún sistema cuando era necesario arrancar el motor mientras aún estaba en funcionamiento. Ahora, dados los cortos ciclos de tráfico en el tráfico, esto sucede varias veces al día. Esto requirió el desarrollo de un motor de arranque más sofisticado con un solenoide en tándem , que permitió que el motor se reiniciara mientras el cigüeñal aún estaba girando. Pero lograr que se inicie correctamente en sincronía es solo una parte del problema. Intentemos observar la implementación moderna en numerosos híbridos.
Híbridos, microhíbridos y todo lo demás
El mercado actual ha llevado a que entre un coche totalmente eléctrico y la variante ICE habitual se hayan formado varias clases intermedias.
Los motores de combustión interna tradicionales son casi todas las líneas económicas de los automóviles: transmisión clásica, la cilindrada del motor es pequeña para cumplir con los estándares ambientales modernos. El motor se arranca con una batería de plomo-ácido convencional de 12V.
Los microhíbridos son todos los mismos motores de combustión interna, pero con un sistema start-stop. El primer Toyota Crown pertenece formalmente a esta clase. La diferencia clave está en el motor de arranque del que hablamos anteriormente. Para su correcto funcionamiento, debe tener una potencia del orden de 3-5 kW. Una batería convencional no podrá funcionar durante mucho tiempo en un modo de funcionamiento desgarrado de cargas-descargas constantes y arranques repetidos del motor con altas corrientes. Por lo tanto, solo las baterías AGM y EFB son adecuadas para este tipo de vehículo. Dentro del AGM no hay un ácido sulfúrico líquido tradicional, sino un electrolito absorbido especial en forma de estructuras de fibra de vidrio porosas impregnadas. Esto le permite soportar tales condiciones operativas. Y EFB tiene placas más gruesas, pribluds especiales en la masa activa y un separador especial,y en el Exide, encima de esta masa activa muy confusa, también untan una malla de fibra de vidrio para mayor estabilidad.
Mini-híbridos: Un nuevo sistema eléctrico de 48 voltios y un pequeño motor eléctrico se agregan a la línea tradicional de 12V. Es de baja potencia, pero es suficiente para andar un par de metros en un punto muerto y no tirar del motor de combustión interna principal con arranques constantes. Por lo general, funciona con una batería de litio de 48 voltios. Todavía se usa una batería de plomo-ácido en el circuito para arrancar el motor en un estado frío y en caso de que el circuito eléctrico de repente no lo haga.
Híbrido completo: en este esquema, la conducción puramente eléctrica en distancias cortas es bastante posible. La mayoría de las veces es posible recargar la batería de litio de tracción directamente desde el cargador. El sistema de recuperación de frenado se utiliza activamente. En general, un automóvil tiene una estructura mucho más parecida a un automóvil eléctrico. Por ejemplo, el mismo motor de combustión interna a menudo tiene un diseño simplificado, a menudo operando no dentro del marco del ciclo clásico de Otto, sino sobre la base de los ciclos de Miller y Atkinson. La etapa eléctrica representa la parte principal, la más ineficaz para el motor de combustión interna: atravesar los atascos a una velocidad de 5-10 km / h, cuando la primera marcha está encendida y el pedal del acelerador no está presionado.
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AGM- EFB-
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AGM (Absorbent Glass Mat) es una tecnología para la fabricación de baterías de plomo-ácido, en la que el electrolito no salpica libremente en el interior, sino que se fija en esponjas especiales de fibra de vidrio. Al mismo tiempo, las fibras de vidrio delgadas no reaccionan en absoluto con el ácido sulfúrico y, debido a su estructura fibrosa, son prácticamente insensibles a las vibraciones y daños mecánicos. Es decir, incluso si la carcasa está dañada, el ácido no fluirá en todas direcciones, como en una batería clásica, sino que permanecerá absorbido en fibra de vidrio, como funciona un pañal. Solo vidrio. Simplemente no las desmonte y compruebe usted mismo. Sigue siendo muy peligroso. Algunos de los microporos permanecen libres de electrolitos. Esto es necesario para crear un espacio libre para la recombinación de gases.
Todo el interior está formado en forma de paquete de placas, que pueden tener diferentes espesores y áreas de la superficie activa de esta masa muy activa. Si necesitamos una batería de gran capacidad y bajas corrientes, aumentamos el grosor, reducimos el área. En la aplicación automotriz de AGM, la opción opuesta es más relevante: un aumento en el área de las placas con una disminución en su espesor. Estas baterías pueden suministrar más corriente y cargarse más rápido, pero tienen una capacidad menor. Las placas de los bloques se presionan mucho más juntas, lo que ayuda a mantener mejor la masa activa que las baterías convencionales. Además, se pueden usar empaquetaduras aún más ajustadas no en placas, sino en rollos de plomo cilíndricos enrollados con fuerza con un separador espaciador de fibra de vidrio.
Debido a su estructura, tales baterías tienen varias ventajas:
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La diferencia clave con los EFB AGM es que los EFB son más simples y económicos de fabricar. En ellos, el electrolito no está ligado, como en AGM, pero está en forma libre. Pero a diferencia de las baterías de plomo-ácido clásicas, tienen placas de plomo más gruesas. Sus placas positivas están apiladas en vellón de fibra de vidrio, lo que evita que la sustancia activa se desprenda. Por lo tanto, aunque tienen una corriente de carga-descarga más baja en comparación con AGM, pueden soportar aproximadamente el doble de ciclos de carga en comparación con las baterías clásicas. En definitiva, es un producto tan intermedio en cuanto a sus características, que cuesta menos que AGM.
Sin embargo, todos tienen las mismas dificultades en común con las baterías clásicas de plomo-ácido. A altas temperaturas aumenta su autodescarga, y en heladas disminuye su capacidad. Por lo tanto, si tiene menos 30 por la borda, entonces debería pensar en un estacionamiento con calefacción. La capacidad ya se ha reducido debido al electrolito sobreenfriado, por lo que el motor de hielo con aceite espeso también requiere más revoluciones para arrancar.
Lo que tenemos interesante
Te contaré un poco sobre nuestra empresa. En Exide fabricamos una gran cantidad de baterías solo para microhíbridos; ahora representa aproximadamente el 30-40% de toda la flota de vehículos europea. Es la batería de nuestra producción la que más a menudo se incorpora a los coches nuevos. Ahora alrededor del 70% de las marcas de automóviles europeas ponen nuestras líneas, pero con su propia marca.
Disponemos de varios tipos de baterías: AGM, EFB, Premium, Excell y Classic. Los últimos tres son clásicos. Excell es una opción básica confiable a buen precio.
Excell tiene una corriente de arranque más alta, que se siente especialmente en invierno. La corriente es aproximadamente un 15% más alta que la del Classic. Y CLassic es para aquellos que tienen un automóvil más simple, sin campanas y silbidos, y el precio importa.
Premium tendrá las corrientes de arranque en frío más altas, aproximadamente un 30% más altas que las de Classic. Además, la velocidad de carga es mayor gracias a nuestra tecnología Carbon Boost 2.0. Se introduce un aditivo de carbono especial en la masa activa de las placas negativas, lo que también permite aumentar la capacidad de carga, especialmente desde el estado de descarga profunda, en aproximadamente dos veces. Inicialmente, se desarrollaron específicamente para sistemas start-stop, pero luego se incluyeron en la línea clásica.
Todas las baterías de la Serie Classic tienen una etiqueta que advierte que no serán adecuadas para los sistemas de arranque y parada. El ciclo de funcionamiento típico de los microhíbridos los destruirá rápidamente, al igual que otras baterías convencionales. Para tales sistemas, sugerimos instalar AGM o EFB. Estos dos tipos son casi idénticos en sus parámetros, pero en el AGM el electrolito está completamente inmovilizado debido a la impregnación de estructuras especiales de fibra de vidrio, y en el EFB es líquido. En realidad, el EFB es más bien una opción intermedia entre la clásica batería de plomo-ácido y el AGM más caro.
Por cierto, si hay algo para usar como fuente de energía de respaldo, son las baterías start-stop, y no las habituales, las que fallan más rápido debido al menor número de posibles ciclos de carga-descarga.
El funeral se pospone temporalmente
Avanzaremos hacia una sustitución completa de los coches con motores de combustión interna por vehículos eléctricos durante mucho tiempo: hay litio más que suficiente en nuestro planeta. Pero solo una pequeña parte de sus depósitos son comercialmente viables. Al mismo tiempo, los coches eléctricos ya representan alrededor del 50% de la demanda total, con una tendencia de crecimiento de hasta el 75% en los próximos 10 años. Y también problemas divertidos con líneas dedicadas desde plantas de energía hasta estaciones de servicio, donde cada carga puede consumir hasta 150 kW.
Lo más probable es que en un futuro próximo veamos el florecimiento de soluciones híbridas intermedias que extenderán la vida de las baterías de plomo-ácido en nuevas formas efectivas y motores de combustión interna. Y allí, tal vez, en general, cambiemos a elementos de hidrógeno en lugar de litio.