stringtranslate.com

Extensor de rango

Prototipo de automóvil eléctrico AC Propulsion Tzero con un remolque con extensor de autonomía externo o grupo electrógeno, 1999

Un extensor de autonomía es una unidad de potencia auxiliar (APU) basada en combustible que extiende la autonomía de un vehículo eléctrico de batería al accionar un generador eléctrico que carga la batería del vehículo. Esta disposición se conoce como transmisión híbrida en serie . Los extensores de autonomía más utilizados son los motores de combustión interna , pero también se pueden utilizar celdas de combustible u otros tipos de motores. [1]

La Junta de Recursos del Aire de California (CARB) también se refiere a los vehículos con extensor de autonomía como vehículos eléctricos de autonomía extendida ( EREV ), vehículos eléctricos de autonomía extendida ( REEV ) y vehículos eléctricos de batería de autonomía extendida ( BEVx ) . [2]

Muchos vehículos con extensor de autonomía, incluidos el Chevrolet Volt y el BMW i3 , ambos descontinuados, pueden cargar sus baterías tanto desde la red eléctrica como desde el extensor de autonomía y, por lo tanto, son un tipo de vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV). [3] [4] Los vehículos eléctricos híbridos (HEV), los híbridos suaves (MHEV) y la mayoría de los PHEV funcionan principalmente con combustión (con motores y tanques de combustible más grandes y baterías y motores eléctricos más pequeños), mientras que los vehículos eléctricos de rango extendido son lo opuesto. [5]

Motivación

La función principal del extensor de autonomía es aumentar la autonomía del vehículo. La autonomía es una de las principales barreras para el éxito comercial de los vehículos eléctricos, y ampliar la autonomía del vehículo cuando la batería está agotada ayuda a aliviar la ansiedad por la autonomía . [6]

Un extensor de autonomía también puede reducir el consumo del combustible que lo extiende (como la gasolina) al utilizar el combustible principal (como la energía de la batería), manteniendo al mismo tiempo la autonomía de conducción de un vehículo de un solo combustible impulsado por un combustible como la gasolina. El combustible que extiende la autonomía generalmente se considera menos ecológico y económico de usar que la fuente de combustible principal, por lo que el sistema de control del vehículo da preferencia al uso del combustible principal si está disponible. Sin embargo, debido a las limitaciones de autonomía con la fuente de combustible principal, el extensor de autonomía permite que el vehículo obtenga muchos de los beneficios ambientales y de costo del combustible principal, al mismo tiempo que mantiene la autonomía de conducción completa de la fuente de combustible que lo extiende. [7] Dicho esto, los beneficios (costo, emisiones de carbono) derivados del uso de un vehículo con un extensor de autonomía dependen en última instancia de cómo se conduce el vehículo y, en particular, de la frecuencia con la que se utiliza el extensor de autonomía. [8]

Por ejemplo, los coches como el BMW i3 con extensor de autonomía opcional y el Chevrolet Volt están equipados con baterías lo suficientemente grandes como para recorrer entre 80 y 160 km (50 y 100 millas), lo que es suficiente para muchos viajes, pero no para recorrer largas distancias. De este modo, el conductor puede utilizar la energía de la batería para desplazarse al trabajo y conducir a diario, pero aún así puede conducir de Nueva York a Boston (unos 320 km, 200 millas) utilizando el motor de combustión interna de gasolina auxiliar, sin tener que detenerse con frecuencia para cargar la batería (lo que puede llevar horas). Por tanto, el propietario del vehículo acumula los beneficios de utilizar energía eléctrica, más barata y con menos emisiones de carbono , para la mayor parte de la conducción, al tiempo que mantiene la capacidad de emprender viajes más largos con el mismo vehículo.

Cuando un extensor de autonomía utiliza combustibles convencionales, puede reabastecerse en estaciones de servicio regulares , lo que le proporciona una autonomía de conducción similar a la de los automóviles convencionales. [9] [10] [11]

Como un vehículo eléctrico de autonomía extendida solo es impulsado por el motor eléctrico, puede eliminar el peso y el costo asociados con el sistema de transmisión de caja de cambios que se usa típicamente en los automóviles con motor de combustión interna. Además, como el extensor de autonomía no necesita aumentar o disminuir la potencia de acuerdo con las necesidades de energía del vehículo (esta tarea la maneja el motor eléctrico), el extensor de autonomía se puede dimensionar para satisfacer el requisito de potencia promedio del vehículo en lugar de su requisito de potencia máxima (como al acelerar). El extensor de autonomía también puede funcionar mucho más cerca de su velocidad de rotación más eficiente . Estas características de diseño permiten que los vehículos eléctricos de autonomía extendida conviertan la energía de combustibles fósiles en energía eléctrica y movimiento del vehículo de manera relativamente eficiente. El motor de combustión también puede tener una vida útil más larga, ya que no necesita funcionar a altas revoluciones (lo que provoca un mayor desgaste).

Generaciones

Regulación de la CARB

De acuerdo con las Enmiendas de 2012 a las Regulaciones de Vehículos de Emisiones Cero adoptadas en marzo de 2012 por la Junta de Recursos del Aire de California (CARB), un vehículo eléctrico de batería de autonomía extendida, designado como BEVx, debe cumplir, entre otros, con los siguientes criterios: [2]

Aplicaciones

Los extensores de rango se utilizan comúnmente en aplicaciones marinas ( vehículos submarinos autónomos ), aeronaves y generadores/servicios públicos, automotrices [13] y vehículos eléctricos híbridos . [14]

Automotor

Chevrolet Volt

El Chevrolet Volt es un vehículo híbrido enchufable al que General Motors denomina "un coche eléctrico de autonomía ampliada".

General Motors describe al Chevrolet Volt como un vehículo eléctrico equipado con una batería de 16 kWh más un motor de combustión interna (ICE) de gasolina de "autonomía extendida" como grupo electrógeno y por lo tanto denominó al Volt "vehículo eléctrico de autonomía extendida" o E-REV. [3] [4] [15] En una entrevista de enero de 2011, la ingeniera en jefe global del Chevy Volt, Pamela Fletcher, se refirió al Volt como "un automóvil eléctrico con autonomía extendida". [16] El Volt funciona como un automóvil puramente eléctrico durante los primeros 40 a 80 km (25 a 50 millas) en modo de agotamiento de carga . Cuando la capacidad de la batería cae por debajo de un umbral preestablecido desde la carga completa, el vehículo ingresa al modo de mantenimiento de carga y el sistema de control del Volt seleccionará el modo de conducción más eficiente para mejorar el rendimiento y aumentar la eficiencia a alta velocidad. [3] [17] [18]

Según el recuento en tiempo real de General Motors de la distancia recorrida por los propietarios de Volt en América del Norte, a mediados de junio de 2014 habían acumulado más de 800 millones de kilómetros (500 millones de millas) en modo totalmente eléctrico. GM también informó que los propietarios de Volt conducen más del 63 % en modo totalmente eléctrico. Los propietarios de Volt que cargan regularmente su vehículo suelen conducir más de 1560 km (970 millas) entre recargas y visitan la gasolinera menos de una vez al mes. [19] Un informe similar, emitido por GM en agosto de 2016, informó que los propietarios de Volt han acumulado casi 2400 millones de kilómetros (1500 millones de millas) conducidos en modo EV, lo que representa el 60 % de su distancia total recorrida. [20]

BMW i3

Hay un extensor de autonomía opcional disponible para el BMW i3 , que permite que el automóvil califique como un vehículo eléctrico de batería de autonomía extendida (BEVx) de acuerdo con las regulaciones de la Junta de Recursos del Aire de California .

El coche totalmente eléctrico BMW i3 con una capacidad de batería de al menos 22 kWh ofrece una APU de extensión de autonomía opcional alimentada por gasolina . [21] El extensor de autonomía es el mismo motor de gasolina de dos cilindros de 647 cc utilizado en el scooter BMW C650 GT con un tanque de combustible de 9 L (2,0 gal imp; 2,4 gal EE. UU.). El modelo estadounidense originalmente tenía su tanque limitado electrónicamente a una capacidad más pequeña de 7 L. [22] El extensor de autonomía se activa cuando el nivel de la batería cae al 6%. Genera electricidad para extender la autonomía de 130-160 km (80-100 millas) a 240-300 km (150-190 millas) [23] [24] El rendimiento en modo de extensión de autonomía puede ser más limitado que cuando funciona con energía de la batería, ya que BMW diseñó el extensor de autonomía como respaldo para permitir llegar a un lugar de recarga. [25]

Según BMW, al principio del lanzamiento del i3, el uso del extensor de autonomía era mucho mayor de lo que esperaba el fabricante de automóviles, más del 60 %. Con el tiempo, este uso ha disminuido significativamente, y algunas personas casi nunca lo utilizan, y en 2016 se utiliza regularmente en menos del 5 % de los i3. [26]

La opción de extensor de rango cuesta US$3.850 adicionales en los Estados Unidos, [27] €4.710 adicionales (~ US$6.300 ) en Francia, [28] y €4.490 (~ US$6.000 ) en los Países Bajos. [29]

La opción de autonomía extendida del BMW i3 fue diseñada para cumplir con la regulación de la CARB para una unidad de potencia auxiliar (APU) llamada REx. Según las reglas que la CARB adoptó en marzo de 2012, el BMW i3 2014 con una unidad REx instalada será el primer automóvil en calificar como un vehículo eléctrico de batería de autonomía extendida o "BEVx". La CARB describe este tipo de vehículo eléctrico como "un vehículo eléctrico de batería (BEV) de autonomía eléctrica relativamente alta al que se le agrega una APU". La APU, que mantiene la carga de la batería en aproximadamente un 6% después de que el paquete se haya agotado en uso normal, está estrictamente limitada en la autonomía adicional que puede proporcionar. [2] [30]

Otros ejemplos

El Fisker Karma, que ya no se fabrica , es un vehículo eléctrico de autonomía extendida.

Otros vehículos eléctricos de autonomía extendida incluyen el Cadillac ELR descontinuado y el Fisker Karma descontinuado . [31] [32] [33] En junio de 2016, Nissan anunció que introduciría un automóvil compacto con autonomía extendida en Japón antes de marzo de 2017. [ necesita actualización ] La serie híbrida enchufable utilizará un nuevo sistema híbrido, denominado e-Power, que debutó con el crossover conceptual Nissan Gripz presentado en el Salón del Automóvil de Frankfurt de 2015. [34] La tecnología, sin la capacidad de enchufarse, se había implementado en el Nissan Note e-Power y el Nissan Kicks e-Power .

El taxi LEVC TX London se lanzó en 2017 y cuenta con una batería de 33 kWh que se carga mediante un motor de gasolina de 1,5 litros. [35]

El Li Auto One es un SUV de gran tamaño que combina una batería de 41 kWh con un pequeño motor de gasolina de 1,2 litros. [36] [37]

Este enfoque también se ha utilizado para vehículos pesados, como los autobuses Gemini 2 [38] y New Routemaster [39] de Wrightbus .

Las pilas de combustible de hidrógeno también se han utilizado como extensor de autonomía para los autobuses eléctricos de batería , lo que les permite tener una mayor autonomía. [40] Por ejemplo, el Mercedes-Benz eCitaro tiene una autonomía de 280 kilómetros (170 millas) como modelo eléctrico de batería, y el autobús de pila de combustible eCitaro tiene una autonomía de 400 kilómetros (250 millas) gracias a una pila de combustible Toyota de 60 kW que recarga la batería. [41]

Ford tiene patentes para un generador de gasolina montado en la caja de sus camionetas totalmente eléctricas. [42] Rivian tiene patentes para baterías adicionales montadas en la caja para una mayor autonomía. [43] Las camionetas eléctricas Rivian pueden cargarse entre sí para una mayor autonomía. [44]

Ferrocarril pesado

Barco

Vehículos aéreos no tripulados

El programa Wolverine 3 de 2010 incluyó un extensor de alcance ICE para su vehículo aéreo no tripulado . [45]

Tren motriz

Clasificación esquemática de sistemas de propulsión alternativos

Un vehículo eléctrico de autonomía extendida utiliza un sistema de propulsión híbrido en serie .

Véase también

Referencias

  1. ^ Harrop, Peter (13 de marzo de 2015). "Extensores de autonomía para vehículos híbridos: adiós a los pistones". IDTechEx . Consultado el 18 de mayo de 2015 .
  2. ^ abc John Voelcker (23 de octubre de 2013). "BMW i3 Electric Car 2014: Why California Set Range Requirements, Engine Limits" (Coche eléctrico BMW i3 2014: por qué California establece requisitos de autonomía y límites de motor). Green Car Reports . Consultado el 19 de enero de 2014 .
  3. ^ abc Matthe, Roland; Eberle, Ulrich (1 de enero de 2014). "El sistema Voltec: almacenamiento de energía y propulsión eléctrica" . Consultado el 4 de mayo de 2014 .
  4. ^ ab "Chevrolet Volt llega a las calles antes de lo previsto". The New York Times . 25 de junio de 2009 . Consultado el 19 de enero de 2014 .
  5. ^ Pavlik, Tina (7 de mayo de 2023). "¿Son lo mismo los vehículos híbridos y los vehículos eléctricos con extensores de autonomía?". MotorBiscuit . Consultado el 12 de marzo de 2024 .
  6. ^ Vortisch, Peter; Chlond, Bastián; Weiß, Christine; Mallig, Nicolai (junio de 2015). "Vehículos eléctricos con extensor de autonomía como tecnología adecuada (EVREST)". Instituto de Tecnología de Karlsruher . Consultado el 18 de mayo de 2015 .
  7. ^ Bradley, Thomas; Frank, Andrew. "Diseño, demostraciones y evaluaciones del impacto de la sostenibilidad para vehículos eléctricos híbridos enchufables" (PDF) .
  8. ^ Bradley, Thomas; Quinn, Casey. "Análisis de los factores de utilidad de los vehículos eléctricos híbridos enchufables" (PDF) .
  9. ^ Michael Graham Richard (14 de octubre de 2009). "¿Podría la ansiedad por la autonomía sabotear la promesa de los coches eléctricos?". Discovery's Planet Green. Archivado desde el original el 3 de diciembre de 2013. Consultado el 14 de marzo de 2010 .
  10. ^ "Vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV)". Centro de Energía y Medio Ambiente Global, Virginia Tech . Archivado desde el original el 20 de julio de 2011. Consultado el 29 de diciembre de 2010 .
  11. ^ "¿Qué es un coche híbrido enchufable?". HybridCars.com . Consultado el 29 de diciembre de 2010 .
  12. ^ Extensores de autonomía para vehículos eléctricos terrestres, acuáticos y aéreos 2013-2023. 2013-07-08 – vía www.idtechex.com.
  13. ^ "Vehículo eléctrico y extensor de autonomía" (PDF) .
  14. ^ "Motores de usos múltiples, incluidos los marinos, militares, automotrices y aviones ligeros". www.dukeengines.com .
  15. ^ Jonathan Oosting (12 de octubre de 2010). "¿Es el Chevrolet Volt un verdadero coche eléctrico? General Motors defiende la etiqueta EV". MLive.com . Consultado el 2 de junio de 2010 .
  16. ^ Kuchment, Anna (enero de 2011). "Prácticamente ecológico: una sesión de preguntas y respuestas con el ingeniero jefe del Chevy Volt". Scientific American . Vol. 304, núm. 1. Nature America. pág. 25. ISSN  0036-8733 . Consultado el 27 de marzo de 2011 .
  17. ^ Norman Mayersohn (15 de octubre de 2010). "Separando mitos de hechos con el debut del Volt". New York Times . Consultado el 17 de octubre de 2010 .
  18. ^ Frank Markus (10 de octubre de 2010). "Desatornillando el Chevy Volt para ver cómo funciona". Motor Trend . Consultado el 11 de octubre de 2010 .
  19. ^ "Los propietarios del Chevrolet Volt superan los 500 millones de kilómetros eléctricos" (Comunicado de prensa). EE. UU.: General Motors. 17 de junio de 2014. Consultado el 2 de julio de 2014 .
  20. ^ Cobb, Jeff (1 de agosto de 2016). "Se vendió el Chevy Volt número 100 000 en Estados Unidos". HybridCars.com . Consultado el 9 de agosto de 2016 .
  21. ^ Viknesh Vijayenthiran (20 de julio de 2010). "Primera presentación importante del vehículo megaurbano de BMW en los Juegos Olímpicos de Londres 2012". Motor Authority . Consultado el 23 de julio de 2010 .
  22. ^ John O'Dell. "BMW i3 Range Boost: Up 40% for 2017" (Aumento de la autonomía del BMW i3: un 40 % más en 2017). The Green Car Guy . Consultado el 18 de septiembre de 2020 .
  23. ^ Jay Cole (29 de julio de 2013). "El extensor de autonomía del BMW i3 ofrecerá hasta 87 millas más y reducirá el rendimiento". InsideEVs . Consultado el 29 de julio de 2013 .
  24. ^ Greg Kable (24 de febrero de 2013). «Primeras pruebas en el deportivo híbrido BMW i8 y el i3 totalmente eléctrico». Autocar . Consultado el 27 de febrero de 2013 .
  25. ^ John Voelcker (12 de marzo de 2013). "Coche eléctrico BMW i3: ¿el extensor de autonomía ReX no es para uso diario?". Green Car Reports . Consultado el 12 de marzo de 2013 .
  26. ^ Duff, Mike (8 de marzo de 2016). "BMW i Chief: los modelos i más grandes ofrecerán un extensor de autonomía opcional". Car and Driver . Consultado el 18 de marzo de 2016 .
  27. ^ Benjamin Preston (29 de julio de 2013). «BMW presenta el coche eléctrico i3». The New York Times . Consultado el 29 de julio de 2013 .
  28. ^ Michaël Torregrossa (30 de julio de 2013). "Voiture électrique - La BMW i3 officiellement révélée" [Coche eléctrico: el BMW i3 revelado oficialmente] (en francés). Association pour l'Avenir du Véhicule Electrique Méditerranéen (AVEM) . Consultado el 31 de julio de 2013 .
  29. ^ Eric Loveday (22 de julio de 2013). "Oficial: la opción de extensión de autonomía del BMW i3 suma 4.490 euros (5.919 dólares estadounidenses) al precio en los Países Bajos". InsideEVs.com . Consultado el 29 de julio de 2013 .
  30. ^ Tom Moloughney (24 de octubre de 2014). "El i3 REx: opiniones de los propietarios sobre las restricciones del BEVx". BMWBlog . Consultado el 24 de enero de 2014 .
  31. ^ Eric Loveday (6 de febrero de 2013). "Frost & Sullivan predice un auge en los vehículos eléctricos de autonomía extendida". PluginCars.com . Consultado el 11 de agosto de 2013 .
  32. ^ Sam Abuelsamid (2 de abril de 2009). "¿Qué es un vehículo eléctrico híbrido en serie o de autonomía extendida?". Autoblog Green . Consultado el 11 de agosto de 2013 .
  33. ^ John Voelcker (13 de marzo de 2012). "Fisker Karma 2012: análisis". Green Car Reports . Consultado el 11 de agosto de 2013 .
  34. ^ Greimel, Hans (25 de junio de 2016). «La lista de tareas pendientes de Nissan: alcance, autonomía». Automotive News . Consultado el 27 de junio de 2016 .
  35. ^ Moldrich, Curtis (4 de abril de 2018). "Reseña del LEVC TX: el nuevo taxi eléctrico de Londres". Revista Car . Reino Unido . Consultado el 17 de octubre de 2018 .
  36. ^ "Li Xiang se lanza con un SUV "One" con seis asientos, cuatro pantallas y sistema de propulsión híbrido". Carscoops . 2019-03-21.
  37. ^ "理想汽车 | 创造移动的家, 创造幸福的家" [Coche ideal | crea una casa móvil, crea un hogar feliz]. lixiang (en chino). Porcelana . Consultado el 6 de octubre de 2021 .
  38. ^ Navarro, Xavier (14 de mayo de 2009). «Un autobús híbrido que reduce a la mitad el consumo de combustible». Autoblog . Consultado el 21 de noviembre de 2015 .
  39. ^ "Especificaciones técnicas del nuevo Routemaster" (PDF) . Wrights Group . Consultado el 21 de noviembre de 2015 .
  40. ^ "Hamburgo probará el eCitaro con extensor de autonomía de pila de combustible en 2021". Autobús sostenible . 2019-09-05 . Consultado el 2022-10-27 .
  41. ^ "Redoble de tambores para el Mercedes eCitaro con extensor de autonomía FC". electrive.com . 23 de mayo de 2023 . Consultado el 10 de agosto de 2023 .
  42. ^ "La patente de la Ford F-150 eléctrica muestra un generador de gas que extiende la autonomía". Motor1.com . Consultado el 24 de octubre de 2021 .
  43. ^ Stumpf, Rob (11 de noviembre de 2020). "Rivian patenta un paquete de baterías extraíble montado en la plataforma para una autonomía extendida". The Drive . Consultado el 24 de octubre de 2021 .
  44. ^ "Los camiones eléctricos de Rivian pueden cargarse entre sí". Engadget . 9 de junio de 2019 . Consultado el 24 de octubre de 2021 .
  45. ^ Brooke, Lindsay (21 de junio de 2010). "Los secretos del nuevo motor UAV de Ricardo pueden generar un extensor de autonomía para los vehículos eléctricos". Sociedad Internacional de Ingenieros Automotrices . Consultado el 22 de noviembre de 2015 .