EN CESVIMAP SOBRE EL MITSUBISHI I-MIEV
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Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
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Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 377 Describiremos el funcionamiento de los principales componentes de un vehículo eléctrico,
Mitsubishi i-MiEV, especialmente adquirido para la investigación en CESVIMAP. El Mitsubishi i-MiEV tiene seis modos de funcionamiento; cuatro se corresponden a las habituales en una transmisión automática y dos específicas de un vehículo eléctrico, «B» y «C».
«P» para aparcar, «R» para ir marcha atrás, «N» para desconectar el motor de la transmisión (punto muerto) y «D» para una conducción en ciudad.
La posición «B» permite una mayor regeneración de energía en retenciones y, por tanto, una recarga superior de la batería, alargando la autonomía. Se incrementa el freno motor y la recarga de batería, con lo cual es la más indicada para bajar pendientes pronunciadas.
La posición «C» facilita una respuesta más suave para la conducción interurbana, mejorando el confort del viaje. Es más indicada para una conducción en carretera, pues se disminuye el freno motor y las retenciones no son tan abultadas.
5.1. DATOS TÉCNICOS
DIMENSIONES Y PESOS
Longitud total 3.475 mm
Ancho total 1.475 mm
Altura total 1.610 mm
Distancia entre ejes 2.550 mm
Vía delantera 1.310 mm
Vía trasera 1.270 mm
Altura libre mínima 150 mm
Longitud interior 1.790 mm
Ancho interior 1.270 mm
Altura interior 1.250 mm
Peso en vacío 1.110 kg
Peso máximo autorizado 1.450 kg
Volumen del maletero 227 l
Número de plazas 4
E N C E S V I M A P S O B R E E L M I T S U B I S H I
I - M I E V 5
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
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PRESTACIONES
Velocidad máxima 130 km/h
Consumo de energía eléctrica 135 Wh/km
Autonomía (NEDC) 150 km
Emisiones de CO2 0 g/km
Aceleración 0-100 km/h 15,9 s
Aceleración 0-400 m 20,7 s
Radio mínimo de giro 4,5 m
MOTOR
Tipo (denominación) Motor síncrono de imán permanente (Y4F1)
Potencia nominal 35 kW (48 CV CEE)
Potencia máxima 49 kW (67 CV CEE) / 2.500-8.000 rpm
Par máximo 180 Nm CEE / 0-2.000 rpm
CONJUNTO DE BATERÍAS
Tipo Baterías de ión litio
Voltaje total 330 V
Energía total 16 kWh
Composición: células/número 88
Voltaje por celda 3,7V/50Ah por célula
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 379 TIEMPOS DE RECARGA
Carga convencional (AC 230V monofase)
6 horas aproximadamente (16A) 7 horas aproximadamente (13A) 8 horas aproximadamente (10A) Carga rápida
30 minutos aproximadamente
TRANSMISIÓN
Tracción Automática con posiciones confort y
regeneración
Caja de cambios 6,066
Relación final 17,28 km/h
Marcha adelante, 1 relación, velocidad a
1.000 rpm 17,28 km/h
Marcha atrás, 1 relación, velocidad a
1.000 rpm 3,7 V/50 Ah por célula
DIRECCIÓN
Tipo Cremallera con asistencia eléctrica
SUSPENSIÓN
Delantera Conjunto tipo Mc Pherson y estabilizadora
Trasera Eje rígido de Dion
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
380
5.2. CADENA DE TR ACCIÓN
5.2.1. BATERÍA DE TR ACCIÓN
La batería de tracción del Mitsubishi i-MiEV se localiza debajo del suelo entre ambos ejes. De este modo, se garantiza un bajo centro de gravedad y se proporciona una mayor estabilidad del vehículo.
La batería se compone de 88 células conectadas en serie, reagrupadas en 10 módulos de 8 células, y 2 mó- dulos de 4 células, proporcionando una tensión final de 330 V, una capacidad de 16 kWh y un peso de 240 kg. Su fabricación es el resultado de una agrupación de empresas fundada por Mitsubishi Corporation, en la que participan Mitsubishi Motors y GS-Yuasa, dando lugar a LEJ (Lithium Energy Japon).
La batería se compone de 88 células conectadas en serie, reagrupadas en 10 módulos de 8 células y 2 mó- dulos de 4 células proporcionando una tensión final de 330 V, una capacidad de 16 kWh y un peso de 240 kg.
La tensión nominal individual de cada célula de la batería de tracción es de 3,75 V.
Batería de tracción alojada en los bajos del vehículo
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 381 DESIGNACIÓN VALOR
MÍNIMO
VALOR NOMINAL
VALOR
MÁXIMO UNIDAD
Tensión de célula 2,5 3,75 4,2 Voltios
Tensión batería de tracción 220 330 370 Voltios
Caudal de carga máxima - 50 - Amperios hora
(A-h)
• Cuando la batería de tracción está completamente cargada, la tensión de la célula alcanza 4,1 V; es decir, 361 V para 88 células en los bornes de la batería.
• Cuando la batería de tracción está completamente descargada, la tensión de la célula alcanza 3,5 V; es decir, 308 V para 88 células en los bornes de la batería.
La estructura química de la batería es de iones de litio, proporcionando una mayor lige- reza, capacidad y vida útil que las actuales de Níquel Metal Hidruro, y más aún que las de Plomo ácido de los vehículos convencionales.
La denominación ión-litio agrupa distintos tipos de baterías; en este caso, la elección de la tecnología de óxido de manganeso (cátodos a base de óxidos de manganeso LiMn2O4) responde a la disponibilidad de sus componentes y al buen nivel de seguridad alcanzado.
La vida útil de la batería es igual a la vida útil del vehículo. Para garantizarla, los cal- culadores de control comprueban constantemente la temperatura y la tensión de cada célula. Esto garantiza una vida útil de, como mínimo, 10 años sin pérdida notable de prestaciones.
Zona de sobrecarga
Capacidad de la célula
Zona de sobredescarga
4,1 V (361 V) => SOC*= 100%
Tensión nominal 3,75 V (330 V)
3,5 V (308 V) => SOC*= 0%
*State of charge (SOC)
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
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El calculador de control de célula de batería de tracción realiza un proceso de equilibrado de las células, que consiste en que una parte de la corriente de carga es dirigida hacia un circuito de derivación (que incluye transistores donde será disipada por efecto Joule).
La corriente residual continúa cargando la célula a un ritmo más lento. Este proceso se repite de célula en célula hasta que todas alcancen el umbral de la tensión de sobrecarga.
De este modo, el equilibrado de carga de las células de la batería de tracción reduce las dife- rencias de carga entre las células del mismo módulo de la batería, mejorando la autonomía del vehículo.
El desequilibrio es causado por la deriva de fabricación de cada célula.
Durante una carga normal o rápida, las células de la batería de tracción se cargan de manera desigual, creando un desequilibrio de carga que impacta con fuerza en la autonomía del vehículo.
• Durante una carga rápida, la batería de tracción se carga al 80% de su capacidad; es decir, en el momento en que una célula de un módulo alcanza el 80% la carga se detiene.
• Durante una carga normal, la batería de tracción se carga al 100% de su capacidad.
Todos los módulos se encuentran protegidos con una tapa que, a la vez, permite la refrigeración interna de las células por unos conductos de entrada y salida de aire fresco. El pack de baterías incluye el impulsor de aire adicional para forzar la refrigeración y extraer el aire caliente que se encuentra en el interior. Se controla por el calculador de la batería.
El sistema de refrigeración forzado del aire permite enfriar el bloque de la batería:
• Impulsa el aire frío que proviene del sistema de climatización hacia el bloque de la batería.
• Evacua el aire mediante un impulsor instalado detrás del bloque de la batería.
• Se activa únicamente durante la carga rápida.
Batería de tracción
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 383 Pack de baterías sin las protecciones correspondientes:
La parte central de la batería de tracción se acondiciona para alojar diferentes elementos. Por ello, dos módulos alojan tan sólo cuatro células de baterías. En la zona central hay:
• Detector de fuga eléctrica
• Captador de intensidad eléctrica
• Tres relés.
• Fusibles.
Detector de fuga eléctrica
Inhibe la alimentación de alta tensión de la cadena de tracción, en caso de que se observe una diferencia de intensidad entre la corriente de entrada y la corriente de salida.
Si se detecta una fuga de corriente, los relés de la batería se abren, y la corriente no circula fuera de la batería.
(1) Batería de tracción (Pack batería litio-ión)
"b" Cortocircuito 1
b
"1" Detector de fugas eléctricas
"2" Anillo de hierro
1 2
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
384
Esta medida de seguridad protege al individuo de un posible contacto con el sistema de alta tensión, en caso de avería.
La detección de fugas en la batería consiste en pasar los cables positivo y negativo a través de un anillo de hierro. Si la corriente que pasa por estos cables es diferente por una fuga eléctrica en el sistema del vehículo, se crea una inducción en la bobina adicional situada alrededor del anillo. Dicha inducción activa el circuito electrónico y abre los relés de la batería.
Captador de intensidad eléctrica
Mide la corriente en el cable de alimentación de alta tensión mediante un anillo de la intensidad eléctrica. El valor de intensidad eléctrica en el cable de alimentación de alta tensión se trans- forma en tensión y se transmite al calculador de la batería de tracción.
El captador de intensidad eléctrica integra 2 rangos de medición:
• Alta, para medir un rango ancho (recarga rápida a 330 V).
• Baja, para medir un rango más fino (recarga normal a 220 V).
El valor de intensidad eléctrica del cable de alimentación de alta tensión “s” es transformado en tensión y transmitido al calculador de la batería de tracción.
Relés de seguridad
La batería de tracción integra tres relés, que controlan ABIERTO/CERRADO la alimentación de alta tensión de los distintos componentes del vehículo. Son accionados por el calculador de vehículo eléctrico:
• Relé principal (+), en la línea positiva.
• Relé de carga.
• Relé principal (-), en la línea negativa.
Captador de intensidad:
"a" Captador de intensidad eléctrica de la batería de tracción.
"b" Cable de alimentación alta tensión.
"c" Anillo de medida del captador de intensidad eléctrica de la batería de tracción.
c
b a
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 385 Mientras el motor esté apagado, los relés estarán abiertos. Esto permite aislar a la batería de
tracción de otros elementos del vehículo:
El proceso de cierre de los relés para permitir la función Ready del vehículo es el siguiente:
1ª etapa:
El calculador de vehículo eléctrico acciona el relé principal de la línea negativa “d”:
2ª etapa:
El calculador de vehículo eléctrico acciona el cierre del relé de carga “f” y del relé principal de la línea negativa “d”. El cierre del contacto del relé de carga “f” crea un pico de tensión (arco eléctrico), que se neutraliza por la resistencia de carga “c”.
d b
a
e
f c
d
"a" Conector de servicio
"b" Relé principal (+)
"c" Resistencia de carga
"d" Relé principal (-)
"e" Fusible (280A)
"f" Relé de carga
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
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Sin este relé de carga y de su resistencia en la misma línea, el pico de tensión provocaría un pegado del relé principal de la línea positiva “b”.
3ª etapa:
El calculador de vehículo eléctrico acciona el cierre de los siguientes relés:
• Relé principal (-) “d”.
• Relé de carga “f”.
• Relé principal (+) “b”.
Última etapa:
Tras una fase de mando de los 3 relés de la batería de tracción, el calculador de vehículo eléc- trico sólo acciona el relé principal (+) “b” y el relé principal (-) “d”.
d b
d f
b
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 387 Relés de seguridad:
Los tres relés que acciona el calculador permiten proteger la batería de tracción en las siguientes situaciones:
• En caso de sobrecarga de la batería (carga normal). El calculador de vehículo eléctrico corta la alimentación de los relés de seguridad.
• Temperatura demasiado baja o demasiado alta de la batería de tracción (carga normal). El calculador de vehículo eléctrico corta la alimentación de los relés de seguridad.
d b
(1) Captador de aceleración trasera (2) Calculador del vehículo eléctrico (3) Batería de tracción
(4) Calculador de airbag
“A” El captador de aceleración trasera transmite al calculador de airbags el valor de la aceleración trasera
“B” El calculador de airbags analiza los va- lores de aceleración recibidos por los siguientes captadores:
• Captador de aceleración trasera
• Captador de aceleración longitudinal (captador de aceleración integrado en el calculador de airbags)
Sensor
Calculador del vehículo eléctrico
Unidad airbag
Batería de tracción
1
A B
C
4
3
2
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
388
• En caso de accidente. El calculador del vehículo eléctrico recibe la señal de impacto y corta la alimentación de los relés de seguridad y de todos los equipos de tracción:
En caso de choque que supere el umbral de activación del corte de la alta tensión, el calculador de airbags transmite la información “señal de colisión”, el calculador de vehículo eléctrico ac- ciona directamente el relé principal (+) y el relé principal (-) de la batería de tracción para efectuar el corte de la alta tensión.
Así, permite ponerlo en seguridad para que se produzca la intervención de los servicios de emer- gencia sin ningún riesgo eléctrico.
Relés de seguridad (carga rápida):
La batería de tracción integra dos relés de potencia adicionales (es decir, un total de cinco relés en el pack de baterías). Están situados en derivación de los otros tres relés y sirven para gestionar la
carga rápida:
• Relé principal (+) en la línea positiva.
• Relé principal (-) en la línea negativa.
El calculador del vehículo eléc- trico recibe la información de que el vehículo está conectado a un punto de recarga rápida, acciona los relés y, al final de la carga, vuelve a abrirlos.
Fusibles
La batería de tracción cuenta con tres fusibles para las principales funciones alimentadas a alta tensión:
• 280 A, para aislar el motor eléctrico.
• 50 A, para el compresor de climatización.
• 50 A, para la calefacción.
Conectores de carga rápida
Localización de los fusibles bajo el soporte de batería
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 389 FUNCIÓN
La principal función de la batería de tracción es almacenar la energía eléctrica del vehículo necesaria para su tracción, así como para el funcionamiento del sistema de climatización y calefacción.
La batería de iones de litio del Mitsubishi i-MiEV se recarga conectándola a la red eléctrica.
También es posible hacer recargas parciales al circular, en las deceleraciones, cuando se levanta el pie del acelerador o cuando se frena, el motor hace de generador eléctrico, proporcionando energía a la batería.
En todo momento, mientras se circula, el cuadro de instrumentos indica cuándo se está descar- gando la batería (el motor impulsa al coche) o cuándo se está cargando (el coche impulsa al motor eléctrico para recargar la batería). La autonomía se muestra en una pequeña pantalla digital.
Fusible de 280 A para el motor eléctrico
Indicador de la batería de tracción Autonomía
Sistema de protección de la batería de tracción
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
390
Hay diferentes alertas, que permiten indicar un nivel de carga bajo:
• Cuando el indicador de energía parpadea (gasolinera con enchufe) y se muestran dos segmen- tos, esto sirve de aviso para el usuario de que la batería está llegando al nivel de “reserva” (en comparación con un vehículo térmico). [SOC, State of Charge = 17%].
• Cuando sólo queda un segmento [SOC = 12%], el símbolo “gasolinera con enchufe” parpadea, alternando con el indicador de estado de carga de la batería de tracción
• Al desaparecer el último segmento, desaparece el indicador de autonomía, se corta la cale- facción y la climatización, pero funciona el impulsor. Esto le permite al cliente acercarse a un punto de recarga.
• Se enciende el indicador «Sistema de protección de la batería de tracción» (símbolo de tor- tuga). Este testigo indica un nivel de carga insuficiente de la batería de tracción o un fallo de temperatura (insuficiente o excesiva) de uno o varios componentes de la cadena de tracción.
La potencia del motor disminuye progresivamente.
La autonomía homologada del vehículo, gracias al paquete de baterías que incorpora, alcanza los 150 km en ciclo NEDC (New European Driving Cycle). Esta prestación se obtiene (igual que en un vehículo térmico) sin tomar en cuenta ningún otro accesorio que consuma la batería: calefacción, climatización, luces, etc.
El parámetro que más influye en el consumo y, por lo tanto, en la autonomía, sigue siendo el perfil de uso o el modo de conducción. Sin embargo, otros parámetros pueden influir en la au- tonomía de la batería de tracción, como la capacidad de almacenar y recuperar la energía (que condiciona la autonomía) y de aceptar/transmitir la corriente eléctrica elevada (que condiciona las prestaciones del coche):
• Edad de la batería (y su inactividad). Cuantos más años tiene la batería, más pierde su capa- cidad de almacenar la energía.
• Temperatura de la batería y ambiente. Una temperatura ambiente elevada acelera el fenó- meno de envejecimiento, perdiendo capacidad de carga, mientras que una temperatura demasiado baja afecta a la corriente de carga y de descarga, limitando las prestaciones del vehículo.
• Uso de consumidores como la calefacción o la climatización. Se alimentan por la batería de tracción; así, consumen energía reduciendo la autonomía.
Conector de servicio
La batería de tracción contiene un Service Plug (conector de servicio), que permite poner el vehículo en seguridad durante las operaciones en el circuito de alta tensión.
El Service Plug separa la batería en dos partes iguales:
• Parte 1 de la batería de tracción (Stack 1).
• Parte 2 de la batería de tracción (Stack 2).
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 391 La puesta fuera de tensión se realiza de forma mecánica (separación física de la batería de
tracción quitando el service plug):
La batería de tracción contiene también un conector, que informa al calculador del vehículo eléctrico sobre el estado de apertura y cierre del circuito de alta tensión.
Calculadores
Calculador de la batería de tracción Tiene las siguientes funciones:
• Control de la batería de tracción.
• Gestión de la temperatura de la batería de tracción.
• Control de los calculadores de cada célula de batería.
2 A
“1” La parte 1 de la batería de tracción (Stack 1)
“2” La parte 2 de la batería de tracción (Stack 2)
“A” Cadena de tracción eléctrica.
“B” Cortocircuito 1
B
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
392
Cada módulo de la batería de tracción es supervisado por un calculador de control de las células de la batería de tracción, cuyas funciones son:
• Gestionar el equilibrio entre la carga y descarga de diferentes células de un módulo de la batería de tracción.
• Medir y transmitir la temperatura y la tensión de diferentes células de un módulo de la batería de tracción al calculador de la batería.
Calculador de la batería de tracción
A
A
Calculador de control de las células de la batería (A)
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 393 5.2.2. ONDUL ADOR/INVERSOR
El ondulador o inversor es un convertidor estático de energía, que convierte la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA), con la posibilidad de alimentar una carga en alterna, regulando la tensión, la frecuencia o ambas. Más exactamente, el inversor transfiere potencia desde una fuente de continua, como puede ser la batería, a una carga de alterna, como el motor eléctrico.
Se utiliza de dos maneras:
• Durante la tracción: el ondulador pilota el motor eléctrico, generando 330 V de corriente al- terna trifásica a partir de la corriente de la batería de tracción (330 V de corriente continua).
• Durante las fases de recuperación/frenado: el ondulador pilota el motor eléctrico y transforma los 330 V de corriente alterna trifásica generados por éste en corriente continua de recarga para la batería de tracción (330 V de corriente continua).
La dificultad de almacenar otro tipo de energía que no sea continua obliga a realizar este tipo de conversión en los vehículos eléctricos. Además, se utilizan los mismos tipos de motores que en el resto de la industria, gracias a su coste y fiabilidad, por lo tanto, para alimentar al motor de corriente alterna hace falta convertir la corriente continua almacenada en la batería del vehículo.
La tipología empleada para el inversor es de configuración en puente completo, formado por 6 interruptores de potencia totalmente controlados, típicamente transistores MOSFET o IGBT.
El control se hace por modulación de anchura de pulsos (PWM, Pulse With Modulation). De esta manera, se mejora aún más el contenido de armónicos en la salida del inversor.
Ondulador/inversor
Ondulador o inversor, situado debajo del piso del maletero del vehículo, en la parte derecha
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
394
Jugando con la amplitud de los pulsos, el calculador de control crea una señal media por impul- sos que, después de un tratamiento, proporciona una señal sinusoidal.
Para obtener una señal trifásica (desfasada 120°) es suficiente con desfasar en un tiempo (t), que corresponde a 120°, el inicio de cada fase.
El desfase corresponde a 360°/3 (motor de tipo estrella).
330 V 330 V +
+ – + – –
330 V
T 2 T
(1) Ondulador-inversor
"a" Salida (líquido de refrigeración)
"b" Conector de 10 vías (negro)
"c" Entrada
(líquido de refrigeración)
"d" Conector 2 vías (naranja)
"e" Conector 13 vías (gris) b
e d
1
a
➡
➡
C
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 395 (1) Ondulador-inversor
"a" Condensador de filtrado
"b" Conjunto de transistores de potencia
"c" Difusor de calor
"d" Circuito de mando (circuito impreso)
1 a
b c
d
(1) Ondulador-inversor (2) Batería de tracción (3) Motor eléctrico
(4) Calculador del vehículo eléctrico
"A" Conexión fase U.
"B" Conexión fase V
"C" Conexión fase W
"a" Conector de 2 vías naranja
"b" Condensador de filtrado
"c" Conjunto de transistores de potencia
"d" Circuito de mando
"e" Fusible de carga
"f" Circuito de descarga
"g" Captador de tensión
"h" Captador de corriente de la fase U (Motor)
"i" Captador de temperatura de las fases U, V, W (Motor)
"j" Resolver
"k" Circuito electrónico de la señal del resolver
"l" Captador de temperatura de transistores de potencia
"m" Captador de corriente de la fase W (Motor)
2 1
3
4
A B C a
e b
f g
h
l
d c
m
k
i j
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
396
Características eléctricas
Características Valores
Banda de potencia suministrada 230 a 400 voltios
Corriente alterna máxima 350 A
Sistema de refrigeración Por líquido
Función pilotaje del motor eléctrico
El ondulador-inversor guía y controla el par y la velocidad del motor eléctrico en función de la demanda del conductor.
Controla la sincronización de la alimentación de las fases de las bobinas del estator, en función de la posición del rotor del motor.
La sincronización de la alimentación de las fases y de la posición del rotor se lleva a cabo en función de la información facilitada por el resolver.
Batería de tracción
3 M
1) Ondulador/inversor (2) Batería de tracción (3) Motor eléctrico
"a" Conjunto de transistores de potencia
"b" Circuito de mando
"c" Mando (transistores de potencia)
"d" Diodos (rueda libre)
3
d c
b
2 1 a
(1) Ondulador-Inversor
"A" + Batería de tracción
"B" - Batería de tracción
"a" Conexión fase W (Motor)
"b" Conexión fase V (Motor)
"c" Conexión fase U (Motor)
a b c A B
1
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 397 Para accionar el motor eléctrico, el ondulador/inversor genera y modula una corriente trifásica
secuencial con la alimentación o la puesta a masa de las fases del estator del motor.
El ondulador/inversor controla:
• La velocidad de rotación del motor, modificando la frecuencia de pilotaje de las bobinas del estator.
• El par motor, modificando la tensión de alimentación de las bobinas del estator.
V Batería de tracción
V Batería de tracción
(1) Ondulador/inversor (2) Batería de tracción (3) Motor eléctrico
"A" + Batería de tracción
"B" - Batería de tracción
"a" Fase U (motor)
"b" Fase V (motor)
"c" Fase W (motor) 2
2
1 1
3 3
A B
B A
c
c
a
a b
b
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
398
A continuación, se muestra el ciclo de realización de una señal alterna trifásica para una fase del motor eléctrico por el ondulador-inversor:
El ondulador-inversor transforma la tensión continua de la batería en tensión alterna regulada, modulando el ancho de los pulsos generados por el pilotaje de transistores de potencia.
La modulación del ancho de pulso corresponde a la duración del pilotaje de los transistores de potencia.
En función de las situaciones de vida del vehículo y de las demandas del conductor, el calcula- dor de control de la máquina eléctrica modula el ancho de pulso para regular la frecuencia y la tensión alterna trifásica enviadas al motor.
Una modulación de la frecuencia permite hacer variar la velocidad, mientras que la modulación de la tensión permite hacer variar el par de la máquina eléctrica de tracción.
E + +
"A" Motor eléctrico
"T" Tensión en voltios (V)
"t" Tiempo
"P" Pulsos generados por el pilotaje de los transistores de potencia
"w" Tensión alterna creada con las modulaciones del ancho de pulso
T
w
t
P
A A
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 399 La realización de una onda senosinusoidal necesita una media de 200 modulaciones de ancho
de pulso para cada una de las 3 fases de alimentación del motor eléctrico.
La transformación de la tensión para el pilotaje del motor eléctrico se divide en 2 fases:
• La tensión continua de entrada se filtra
• La tensión continua filtrada se convierte en tensión alterna trifásica
Función de frenado del motor eléctrico
Durante una fase de frenado, el ondulador/inversor provoca un par de deceleración con- trolando los transistores de potencia para crear cortocircuitos en función de la fase ge- neradora de corriente. Se crea entonces un par de desaceleración equivalente a un freno motor.
La corriente generada por el motor eléctrico, que, en este caso, cumple la función de alternador, es transformada por el ondulador/inversor para recargar la batería de tracción.
+
-
Tensión de entrada Función aplicada Tensión de salida
+ +
- -
Tensión de entrada Función aplicada Tensión de salida
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
400
La corriente generada por el motor, que tiene la función de generador, en este caso, es redirigida por el inversor/ondulador hacia el motor de nuevo para crear una fuerza de frenado.
Este par de desaceleración se crea gracias a un deslizamiento negativo del campo giratorio. Este tipo de control consume una pequeña cantidad de energía de la batería, pero como la demanda de par es baja, el consumo de corriente es también relativamente bajo.
Función de regeneración batería de tracción
Durante las fases de deceleración o de frenado, el motor eléctrico transforma la energía cinética del vehículo en electricidad.
(1) Ondulador/inversor (2) Batería de tracción (3) Motor eléctrico
"a" Fase U (motor)
"b" Fase V (motor)
"c" Fase W (motor)
V Batería de tracción
2 1 3
A B
c b
a
Alimentación baja tensión Alimentación alta tensión continua
Alimentación alta tensión alterna
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 401 Durante una deceleración, el ondulador/inversor no alimenta el motor eléctrico; en este caso,
la energía producida por la masa del vehículo en movimiento permite al motor funcionar como un generador.
La corriente alterna generada circula del motor hacia los transistores de potencia, que rectifican la tensión alterna para transformarla en tensión continua rectificada.
El condensador de filtrado permite alisar la tensión continua rectificada para poder recargar la batería de tracción.
La transformación de la tensión para la recarga de la batería de tracción se divide en 2 fases:
• La tensión alterna de entrada se rectifica (1) Ondulador/inversor (2) Batería de tracción (3) Motor eléctrico
"a" Fase U (motor)
"b" Fase V (motor)
"c" Fase W (motor)
V Batería de tracción
2 1 3
c
b a
f
Alimentación baja tensión Alimentación alta tensión continua
Alimentación alta tensión alterna
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
402
• La tensión rectificada se alisa
5.2.2. CONVERTIDOR CC/CC (DC/DC) Y CARGADOR INTEGR ADO
+
-
Tensión de entrada Función aplicada Tensión de salida
(a) Disipador de ruido
(1) Conjunto cargador integrado- convertidor DC/DC
+ +
- -
Tensión de entrada Función aplicada Tensión de salida
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 403 El flujo de energía, a lo largo de la cadena de tracción eléctrica, se transforma de alterna a conti-
nua, como hemos visto con el ondulador/inversor. En otras ocasiones, será necesario reducir o elevar la tensión para almacenarla en la batería de tracción o en la de servicio. Para ello, existen lo que se denominan convertidores CC/CC, que permiten transformar energía en CC de forma eficiente (alto rendimiento).
Dentro de este conjunto es necesario diferenciar el cargador integrado y el convertidor DC/DC.
• CARGADOR INTEGRADO: Convierte la corriente alterna procedente de la red doméstica en corriente continua para cargar la batería de tracción en 330 V continua.
• CONVERTIDOR DC/DC: Convierte la energía de la batería de tracción (330 V continua) en nivel de energía (14,4 V continua), que permite la carga de la batería de servicio.
CARGADOR INTEGRADO
El cargador integrado se activa cuando la toma de la red doméstica está conectada y el estado de carga de la batería de tracción no es del 100%.
Transforma la tensión alterna monofásica de la red doméstica en tensión continua, después de 7 etapas de modificación de la tensión, para recargar la batería de tracción. Acepta tensiones de entrada alternas comprendidas entre 100 y 250 V y corrientes de entrada alternas comprendidas entre 9,3 y 14,2 A.
La corriente es voluntariamente limitada por el cable de carga normal para no alcanzar los límites de la red doméstica.
Suministra una tensión continua de 330 V y una corriente que varía en función de la carga de la batería de tracción.
(1) Conjunto cargador integrado (2) Batería de tracción
(3) Toma conectada a la red doméstica
'a" Tensión de la red doméstica
"b" Tensión de carga de la batería de tracción (330 V continua)
Toma conectada
a la red doméstica Conjunto cargador
integrado Batería de tracción
3 1
2
a b
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
404
Fases de funcionamiento:
ETAPA A
La tensión alterna de la red doméstica es alisada para reducir los parásitos y así iniciar la con- versión de la tensión alterna en continua.
36
(1) Conjunto cargador integrado - Convertidor DC/DC.
(2) Batería de tracción.
(4) Toma conectada a la red doméstica.
Etapa A: Alisado de la tensión de la red doméstica.
Etapa B: Rectificador.
Etapa C: Mejora del factor de potencia.
Etapa D: Conversión continua/alterna.
Etapa E: Transformador que aumenta la tensión.
Etapa F: Rectificador.
Etapa G: Alisado.
Ver Dibujos y originales libro VE.pdf (viene el dibujo original, con sus leyendas y, a continuación, el dibujo limpio, con buena calidad)
DIAPOSITIVAS 43 Y 44 (Poner el 44 tal cual; los dibujos de las tomas y demás, como no tienen calidad, se ponen como cajas de texto y arreglado)
Fases de funcionamiento:
ETAPA A
La tensión alterna de la red doméstica es alisada para reducir los parásitos y así iniciar la conversión de la tensión alterna en tensión continua.
(1) Conjunto cargador integrado - Convertidor DC/DC
(2) Batería de tracción
(3) Toma conectada a la red doméstica Etapa A: Alisado de la tensión de la red
doméstica Etapa B: Rectificador
Etapa C: Mejora del factor de potencia Etapa D: Conversión continua/alterna Etapa E: Transformador que aumenta la
tensión Etapa F: Rectificador Etapa G: Alisado
Toma conectada a la red doméstica
Batería de tracción +
-
+
-
+
-
A
C
E
B
D
F G
1
3 2
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 405 ETAPA B
La tensión alterna es rectificada en tensión semialterna.
ETAPA C
La tensión semialterna se convierte en tensión continua.
ETAPA D
La tensión alterna de la red doméstica es transformada en tensión continua y luego retransfor- mada en tensión alterna.
ETAPA E
La tensión alterna se incrementa por el transformador hacia 330 V.
37
ETAPA B.
La tensión alterna es rectificada en tensión semialterna.
ETAPA C.
La tensión semialterna se convierte en tensión continua.
ETAPA D.
La tensión alterna de la red doméstica es transformada en tensión continua y luego retransformada en tensión alterna.
ETAPA E.
La tensión alterna se incrementa por el transformador hacia 330V.
37
ETAPA B.
La tensión alterna es rectificada en tensión semialterna.
ETAPA C.
La tensión semialterna se convierte en tensión continua.
ETAPA D.
La tensión alterna de la red doméstica es transformada en tensión continua y luego retransformada en tensión alterna.
ETAPA E.
La tensión alterna se incrementa por el transformador hacia 330V.
37
ETAPA B.
La tensión alterna es rectificada en tensión semialterna.
ETAPA C.
La tensión semialterna se convierte en tensión continua.
ETAPA D.
La tensión alterna de la red doméstica es transformada en tensión continua y luego retransformada en tensión alterna.
ETAPA E.
La tensión alterna se incrementa por el transformador hacia 330V.
37
ETAPA B.
La tensión alterna es rectificada en tensión semialterna.
ETAPA C.
La tensión semialterna se convierte en tensión continua.
ETAPA D.
La tensión alterna de la red doméstica es transformada en tensión continua y luego retransformada en tensión alterna.
ETAPA E.
La tensión alterna se incrementa por el transformador hacia 330V.
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
406
ETAPA F
La tensión aumentada se convierte en tensión semialterna (rectificada).
ETAPA G
La tensión semialterna se alisa a tensión continua a 330 V para recargar la batería de tracción.
El cargador integrado se desactiva en los siguientes casos:
• Cuando se desconecta la toma de red doméstica
• Si el estado de carga de la batería de tracción alcanza el 100%
• Al detectar un defecto (eléctrico o sobrecalentamiento).
Tres captadores controlan la temperatura del circuito interno del cargador integrado.
Cuando la temperatura del circuito interno del cargador integrado aumenta, se genera la señal de petición de refrigeración hacia el calculador de vehículo eléctrico, que activa el sistema de refrigeración de la cadena de tracción.
Cuando el aumento de la temperatura se vuelve normal, la carga de la batería de tracción se interrumpe.
38
ETAPA F.
La tensión aumentada se convierte en tensión semialterna (rectificada).
ETAPA G.
La tensión semialterna se alisa a tensión continua 330V para recargar la batería de tracción.
El cargador integrado se desactiva en los siguientes casos:
• Se desconecta la toma de red doméstica
• El estado de carga de la batería de tracción alcanza el 100%
• Al detectar un defecto (eléctrico o sobrecalentamiento).
Tres captadores controlan la temperatura del circuito interno del cargador integrado.
Cuando la temperatura del circuito interno del cargador integrado aumenta, se genera la señal de petición de refrigeración hacia el calculador de vehículo eléctrico, que activa el sistema de refrigeración de la cadena de tracción.
Cuando el aumento de la temperatura se vuelve normal, la carga de la batería de tracción se interrumpe.
38
ETAPA F.
La tensión aumentada se convierte en tensión semialterna (rectificada).
ETAPA G.
La tensión semialterna se alisa a tensión continua 330V para recargar la batería de tracción.
El cargador integrado se desactiva en los siguientes casos:
• Se desconecta la toma de red doméstica
• El estado de carga de la batería de tracción alcanza el 100%
• Al detectar un defecto (eléctrico o sobrecalentamiento).
Tres captadores controlan la temperatura del circuito interno del cargador integrado.
Cuando la temperatura del circuito interno del cargador integrado aumenta, se genera la señal de petición de refrigeración hacia el calculador de vehículo eléctrico, que activa el sistema de refrigeración de la cadena de tracción.
Cuando el aumento de la temperatura se vuelve normal, la carga de la batería de tracción se interrumpe.
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 407 Convertidor DC/DC
El convertidor DC/DC del conjunto cargador integrado-convertidor DC/DC obtiene su fuente de energía de la batería de tracción (330 V DC) y la convierte en 14,4 V DC para cargar la batería de servicio.
Entra en acción en los siguientes casos:
• Vehículo en modo “Ready”.
• Durante la recarga de la batería de tracción.
2 a
b
3 1
(1) Convertidor DC/DC (2) Batería de tracción (3) Batería de servicio
“a” Tensión de restitución de la batería de tracción (330 V DC)
“b” Tensión de carga de la batería de servicio (14,4 V DC)
(1) Convertidor DC/DC (2) Batería de tracción (3) Batería de servicio Etapa H: Filtrado
Etapa J: Conversión continua/alterna
Etapa K: Transformador que disminuye la tensión
Etapa L: Rectificador Etapa M: Filtrado
+
-
+
- Batería de tracción
Batería auxiliar
2
3
H J 1
K L M
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
408
Fases de funcionamiento ETAPA H
La tensión continua de la batería de tracción se alisa para reducir los parásitos y así iniciar la conversión de la tensión continua en tensión alterna.
ETAPA J
La tensión continua de la batería de tracción se convierte en tensión alterna para poder reducirla.
ETAPA K
La tensión alterna se convierte en tensión alterna de un umbral inferior. La tensión alterna dis- minuye para obtener una tensión alterna de 14,4 V.
ETAPA L
La tensión alterna disminuida se convierte en tensión semialterna.
40
(1) Convertidor DC/DC.
(2) Batería de tracción.
(3) Batería de servicio.
Etapa H: Filtrado.
Etapa J: Conversión continua/alterna.
Etapa K: Transformador que disminuye la tensión.
Etapa L: Rectificador.
Etapa M: Filtrado.
Ver Dibujos y originales libro VE.pdf (viene el dibujo original, con sus leyendas y, a continuación, el dibujo limpio, con buena calidad) DIAPOSITIVAS 47 Y 48 (Poner el 40 tal cual; los dibujos de baterías, como no
tienen calidad, se ponen como cajas de texto y arreglado)
Fases de funcionamiento:
ETAPA H.
La tensión continua de la batería de tracción se alisa para reducir los parásitos y así iniciar la conversión de la tensión continua en tensión alterna.
ETAPA J.
41
La tensión continua de la batería de tracción se convierte en tensión alterna para poder reducirla.
ETAPA K.
La tensión alterna se convierte en tensión alterna de un umbral inferior. La tensión alterna disminuye para obtener una tensión alterna de 14,4 V.
ETAPA L.
La tensión alterna disminuida se convierte en tensión semialterna.
ETAPA M.
La tensión semialterna se alisa hacia tensión continua 14,4 para recargar la batería de servicio.
41
La tensión continua de la batería de tracción se convierte en tensión alterna para poder reducirla.
ETAPA K.
La tensión alterna se convierte en tensión alterna de un umbral inferior. La tensión alterna disminuye para obtener una tensión alterna de 14,4 V.
ETAPA L.
La tensión alterna disminuida se convierte en tensión semialterna.
ETAPA M.
La tensión semialterna se alisa hacia tensión continua 14,4 para recargar la batería de servicio.
41
La tensión continua de la batería de tracción se convierte en tensión alterna para poder reducirla.
ETAPA K.
La tensión alterna se convierte en tensión alterna de un umbral inferior. La tensión alterna disminuye para obtener una tensión alterna de 14,4 V.
ETAPA L.
La tensión alterna disminuida se convierte en tensión semialterna.
ETAPA M.
La tensión semialterna se alisa hacia tensión continua 14,4 para recargar la batería de servicio.
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 409 ETAPA M
La tensión semialterna se alisa hacia tensión continua 14,4 V para recargar la batería de servicio.
En caso de que el convertidor DC/DC no se active o si se detecta una anomalía en este último, una señal se transmite al calculador de vehículo eléctrico.
El calculador de vehículo eléctrico enciende en el combinado el testigo de defecto de carga de la batería de servicio.
El convertidor DC/DC se desactiva cuando se desactiva el cargador integrado o cuando se desactiva el modo “Ready”.
5.2.4. MOTOR ELÉCTRICO Descripción
Máquina trifásica síncrona de imanes permanentes.
Proveedor: Meidensha Corporation.
El motor está constituido por dos elementos principales:
• Una máquina trifásica síncrona de imanes permanentes de neodimio (Nd).
• Un resolver
La máquina síncrona transforma la energía eléctrica en energía mecánica de rotación en fase de circulación o de aceleración del vehículo. Puede proporcionar su par máximo desde 0 rpm.
La máquina permite también transformar la energía mecánica (rotación de las ruedas) en energía eléctrica durante las fases de deceleración o de frenada del vehículo.
El resolver detecta la velocidad de rotación y la posición angular del rotor del motor.
El calculador de control debe conocer con precisión la posición del rotor para sincronizar la alimentación de las bobinas del estator en función de la posición del rotor.
42
En caso de que el convertidor DC/DC no se active o si se detecta una anomalía en este último, una señal se transmite al calculador de vehículo eléctrico.
El calculador de vehículo eléctrico enciende en el combinado el testigo de defecto de carga de la batería de servicio.
El convertidor DC/DC se desactiva en los siguientes casos:
• Cuando se desactiva el cargador integrado
• Cuando se desactiva el modo "Ready"
Motor eléctrico
1. Descripción
Máquina trifásica síncrona de imán permanente.
Proveedor: Meidensha Corporation.
El motor está constituido por dos elementos principales:
• Una máquina trifásica síncrona de imán permanente de neodimio.
• Un resolver
La máquina síncrona transforma la energía eléctrica en energía mecánica de rotación en fase de circulación o de aceleración del vehículo. Puede proporcionar un par máximo desde 0 rpm.
La máquina permite también transformar la energía mecánica (rotación de las ruedas) en energía eléctrica durante las fases de deceleración o de frenada del vehículo.
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
410
CICLO PARA UN DESPLAZAMIENTO DEL VEHÍCULO EN MARCHA ATRÁS (Sentido antihorario)
Alimentación nominal (330 V) Conexión a la masa Neutro
fase "U" fase "V" fase "W"
fase "U" fase "W" fase "V"
fase "V" fase "W" fase "U"
fase "V" fase "U" fase "W"
fase "W" fase "U" fase "V"
fase "W" fase "V" fase "U"
CICLO PARA UN DESPLAZAMIENTO DEL VEHÍCULO EN MARCHA HACIA ADELANTE (Sentido de las agujas del reloj)
Alimentación nominal (330 V) Conexión a la masa Neutro
fase "V" fase "W" fase "U"
fase "U" fase "W" fase "V"
fase "U" fase "V" fase "W"
fase "W" fase "V" fase "U"
fase "W" fase "U" fase "V"
fase "V" fase "U" fase "W"
La aplicación de una corriente alternaa las bobinas de estator crea un campo magnético giratorio.
(1): Motor eléctrico
"a”: Cables de alta tensión
"b”: Salida del circuito de refrigeración
"c”: Bobina del estátor
"d”: Eje del rotor
"e”: Rotor
"f”: Imán permanente
"g”: Cuerpo del estátor
"h”: Entrada del circuito de refrigeración
"j”: Circuito de refrigeración
"k”: Captador de temperatura
"l”: Resolver
"m”: Rodamiento del rotor
a b
c d
e f
g h k j
m
l 1
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 411 Funcionamiento
El motor eléctrico puede funcionar:
• En modo motor (tracción del vehículo).
• En modo generador (recuperación de energía en fase de deceleración o frenada).
Funcionamiento en modo motor:
El motor eléctrico es accionado por el inversor/ondulador, que permite controlar las fases de las bobinas del estátor.
El mando se realiza en corriente alterna a una tensión nominal de 330 V.
Ejemplo de un ciclo de alimentación para una rotación en el sentido de las agujas del reloj:
El motor eléctrico está compuesto por un rotor de imán permanente y un estator, que consta de tres bobinas (U, V, W). La alimentación secuencial de las bobinas posibilita generar un campo magnético giratorio, que permite la rotación del rotor.
El calculador acciona alternativamente cada fase (U, V, W) del estator “a”, según un ciclo es- pecífico para hacer funcionar el rotor en el sentido y velocidad deseados. La rotación del rotor permite accionar el reductor, que arrastra las ruedas traseras del vehículo.
(o): Ondulador/ inversor
“U”: fase 1
“V”: fase 2
“W”: fase 3
“a”: estator
“b”: rotor
Inversor
o
W
V
U a
b
p n
U
W V
U
W V
U
W V
U
W V
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
412
El mando alternativo frecuencial “n” proporcionado por el calculador en cada fase (U, V, W), es más o menos rápido, en función de la velocidad del motor deseado y, por tanto, de la velocidad del vehículo.
La tensión “p” determina el par del motor. La tensión varía en función de la carga del vehículo.
Durante las fases de arranque en pendiente, la tensión nominal de 330 V será comunicada por el calculador de control.
Funcionamiento modo generador
En las fases de deceleración o de frenada, el motor eléctrico transforma la energía cinética del vehículo en electricidad.
Durante una deceleración, el calculador no alimenta el motor; en ese caso, la energía cinética debida a la inercia del vehículo permite que el motor funcione como un alternador.
La corriente circula del motor hacia el calculador, que controla la recarga de la batería de trac- ción. Resulta, por tanto, un par de deceleración.
Resolver del motor eléctrico
El resolver es un captador de posición que mide la posición angular instantánea del árbol gi- ratorio al que está asociado el rotor (“b”). Se concibe como un motor pequeño con rotor (“b”) asociado al rotor del motor eléctrico y un estator, que produce señales de salida (“a”, parte fija).
El resolver proporciona información sobre la posición absoluta del rotor durante una rotación.
La posición angular del rotor permite al calculador determinar la velocidad y el sentido de rota- ción del motor eléctrico.
El resolver está constituido por una bobina de excitación “c” y dos bobinas “d” y “e”.
La alimentación de la bobina de excitación “c” con una tensión sinusoidal crea un campo magnético variable. La variación del campo magnético y la variación de la posición del rotor permiten la creación de una tensión sinusoidal inducida a los bornes de las bobinas “d” y
“e”. La amplitud de las tensiones proporcionadas por las bobinas “d” y “e” varía durante la rotación del rotor.
Las bobinas “d” y “e” están colocadas con 90° de diferencia, lo que justifica el desajuste de las señales transmitidas. Las dos bobinas “d” y “e” informan al calculador del sentido y del ángulo de rotación del rotor.
c "a" : Bobina del estator
"b" : Eje del rotor
"c" : Bobina de excitación del resolver
"d" : Bobina señal 1 del resolver
"e" : Bobina señal 2 del resolver
a
b
d
e
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 413 5.2.5. CALCUL ADORES
Calculador de vehículo eléctrico
Aunque no pertenece estrictamente a la cadena de tracción, el calculador de vehículo eléctrico interactúa con el conjunto de los equipamientos de tracción de los que dispone el vehículo.
El software del calculador de vehículo eléctrico incorpora:
• La estrategia de la regeneración de la energía.
• La estrategia del agrado de conducción.
• La función antiarranque.
"c" : Bobina de excitación del resolver
"d" : Bobina señal 1 del resolver
"e" : Bobina señal 2 del resolver c
d
e
Calculador del vehículo eléctrico
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
414
• La gestión del mando del motoventilador.
• La estrategia de refrigeración de los componentes de la cadena de tracción.
• La estrategia de carga normal.
• La estrategia de carga rápida.
• La estrategia de conexión de la alimentación de alta tensión (cierre de los relés principales).
• El diagnóstico con memorización de los defectos.
Lleva a cabo el control de los siguientes elementos:
• Los relés principales de la batería de tracción.
• La bomba de vacío eléctrica de asistencia a la frenada.
• El motoventilador.
• El encendido de las luces de freno.
• El encendido de las luces de marcha atrás.
• La bomba de agua eléctrica.
• El encendido del testigo del freno de estacionamiento en el combinado.
Calculador de la batería de tracción Su función es:
• La vigilancia de la batería.
• La gestión de la temperatura interna de la batería de tracción.
• La vigilancia de los calculadores de control de las celdas de la batería de tracción.
Calculador de control del motor eléctrico
El calculador de control de la máquina eléctrica transforma la corriente de dos maneras:
• Durante el pilotaje de la máquina eléctrica, la tensión 330 V continua de la batería de tracción se transforma en 330 V alterna.
• Durante la regeneración de la batería de tracción, la tensión 330 V alterna generada por la máquina eléctrica de tracción se transforma en 330 continua.
5.2.6. REDUCTOR 1. Características
El Mitsubishi i-MiEV cuenta con un reductor para el accionamiento de las velocidades en sentido de marcha y para el sentido inverso se presenta como una caja de velocidades sin embrague y con una sola marcha. Carece de embrague, con lo cual presenta un accionamiento directo a través de una relación de transmisión (desmultiplicación) de: 6,066. Par máximo 180 Nm.
Presenta un bloqueo mecánico de la caja con la palanca en posición P, idéntico a una caja de cambios automáticos. No tiene piñón de marcha atrás, pues es el motor el que invierte el giro para ejercer el movimiento.
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 415 Aceite: DiaQueen ATF SP-III (aceite de baja viscosidad para aumentar la autonomía, con capa-
cidad de 0,75 litros).
Periodicidad de cambio de aceite:
• Normal: 100.000 km ó 5 años.
• Severa: 40.000 km ó 2 años.
2. Funcionamiento
Un mando por cable, conectado con un selector de posición, incluye las posiciones P, R, N y D.
La marcha atrás se obtiene mediante la inversión del sentido de rotación del motor. Por su construcción, el vehículo podría circular con la misma velocidad tanto en marcha atrás como adelante, pero, para evitar los riesgos de pérdida de control, la velocidad marcha atrás está limitada a 40 km/h.
El reductor consta de un tren de engranajes tradicional y un diferencial.
El reductor permite adaptar la relación de marchas y el par entre el eje de entrada arrastrado por el motor eléctrico y el eje de salida que arrastra las ruedas.
El diferencial está presente para garantizar una buena trayectoria del vehículo en las curvas.
Al igual que en cajas automáticas, el bloqueo del reductor en posición aparcamiento no se puede realizar mientras la velocidad del vehículo no sea próxima a cero.
A cierta velocidad, el mecanismo de bloqueo rebota sobre los dientes de la rueda de aparca- miento sin que pueda engancharse.
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP
416
5.3. SISTEMA DE REFRIGER ACIÓN
5.3.1. SISTEMA DE REFRIGER ACIÓN DE L A CADENA DE TR ACCIÓN FUNCIONAMIENTO
El sistema de refrigeración permite mantener a una temperatura deseada estos elementos de la cadena de tracción:
• Calculador de control de la máquina eléctrica.
• Motor eléctrico.
• Conjunto cargador integrado-convertidor DC/DC.
Funciones del calculador de vehículo eléctrico:
• Control de la puesta en marcha y de la parada de la bomba de agua eléctrica de refrigeración.
• Control de la puesta en marcha y del paro del motoventilador (refrigeración motor).
• Control del encendido del testigo de alerta de temperatura del líquido de refrigeración en el combinado.
• Adquisición de la temperatura del líquido de refrigeración.
• Gestión de los modos degradados.
"1" Radiador de refrigeración
"2" Grupo motoventilador
"3" Calculador de control del motor eléctrico
"4" Conjunto cargador integrado- convertidor DC/DC
"5" Depósito de líquido de refrigeración
"6" Bomba de agua de refrigeración eléctrica
"7" Motor eléctrico 1
2
3
4
5
7 6
Vehículos eléctricos e híbridos. Análisis e investigación de CESVIMAP 417 El circuito de refrigeración del motor está sometido a dos fases de funcionamiento:
• Con la máquina eléctrica en marcha.
• Con la máquina eléctrica apagada, durante una carga de la batería.
Durante estas dos fases de funcionamiento, el calculador de vehículo eléctrico pilota la bomba de agua eléctrica de refrigeración a partir de una temperatura de 45°C para hacer circular el líquido de refrigeración en todos los componentes del circuito.
Por encima de 52°C, el calculador de vehículo eléctrico pilota el ventilador de refrigeración para regular la temperatura de los órganos que generan calor durante su funcionamiento.
Cuando la refrigeración natural del radiador no es suficiente, la temperatura del líquido de refri- geración aumenta y el calculador de vehículo eléctrico acciona el motoventilador para ayudar a refrigerar los órganos que generan calor al funcionar.
El calculador de vehículo eléctrico acciona el motoventilador mediante un relé que permite que el motoventilador funcione a dos velocidades distintas, en función de la temperatura detectada por la sonda de temperatura de líquido de refrigeración, situada en el calculador de máquina eléctrica.
El calculador de vehículo eléctrico fija la consigna de velocidades del grupo motoventilador en función de los siguientes parámetros:
• Temperatura del líquido de refrigeración - Con la máquina eléctrica en marcha.
• Temperatura del líquido de refrigeración - Con la máquina eléctrica apagada (carga de la batería).
• Cualquier incidente que ocasione un modo degradado.
Características Valor
Capacidad total del circuito de refrigeración motor 5,1 litros
Capacidad del radiador de refrigeración 1,1 litros
Presurización (tarado del tapón) Inicio de apertura : 1,15 bares
Plena apertura : 1,45 bares
COMPONENTES
Bomba de agua de refrigeración eléctrica
La bomba de agua eléctrica de refrigeración, de tipo turbina, permite hacer circular el líquido de refrigeración a través de los distintos órganos de la cadena de tracción eléctrica del vehículo.
Es accionada por un relé y, éste, a su vez.
El relé de la bomba de agua eléctrica de refrigeración es accionado por el calculador de vehículo eléctrico.