Tecnología Híbrida Toyota/Lexus

Transcripción

1 Tecnología Híbrida Toyota/Lexus Mesa redonda UPM José Manuel Méndez Brand Senior Manager Toyota España, S.L.U. 12 de marzo de 2009

2 Contenido 1. Introducción 2. Fundamentos tecnología híbrida 3. Componentes principales (NG Toyota Prius) 4. Resultado práctico 5. Extensión a otras plataformas

3 Introducción

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5 Toyota es parte implicada... Visión Trabajar HOY por MAÑANA Zeronizar Desarrollando tecnología reducir las emisiones contaminantes en todo el ciclo de vida de los vehículos (producción, uso, reciclaje ) Tecnologías para mejorar la seguridad activa y pasiva de nuestros automóviles, ayudando a reducir siniestralidad. ITS: Sistemas de control inteligente del tráfico, para conseguir que una movilidad amiga de las personas, las sociedades y el Planeta.

6 sin olvidar que hay que Maximizar En el MOMENTO adecuado Satisfacer las necesidades de los clientes En el LUGAR adecuado

7 El dilema en automoción siglo XXI: Calentamiento vs. Calidad de Aire Tenemos que ser capaces de mejorar la eficiencia en el consumo energético (CO 2 ) sin olvidar el control de las emisiones contaminantes (NOx, PM)

8 La electricidad en los automóviles: Aumentar eficiencia energética Atención al concepto Well to Wheel

9 Hacia el vehículo ecológico definitivo Temas clave: Reducción CO2 Rendimiento energético Calidad del aire Alternative fuel HV FCHV Plug-in HV La tecnología híbrida aumenta el rendimiento de todos los sistemas de propulsión Diesel HV THS II Biocomb. DPNR Comb. Sintéticos CNG Common Rail DI D-4 Lean Burn VVT-i EV Combust. alternativos Motores Diesel Motores Gasolina Energía Eléctrica

10 La hibridación se extiende

11 Dentro del Grupo Toyota, actualmente tenemos dos conceptos híbridos Sistema híbrido Toyota (THS) Toyota Hybrid Synergy Drive (HSD) Prius Lexus Hybrid Drive (LHD) RX450h GS450h LS600h

12 Fundamentos de tecnología híbrida

13 Definición vehículo híbrido-eléctrico Vehículo híbrido eléctrico es aquel que utiliza al menos dos fuentes de energía distintas que tendrán como función alimentar el tren de transmisión, una de ellas será la electricidad Lo mejor de 2 mundos

14 Idea: Gestión inteligente de la energía Utilizar 2 propulsores para mejorar el rendimiento de propulsión, combinando las ventajas del motor térmico y el eléctrico + : Fuerza propulsora Batería : Fuerza motor térmico Energía Arranque vehículo Vehículo parado Aceleración Descargando Crucero Cargando Freno Regenerativo EV Puro Deceleración Tiempo - Arranque térmico Frenos Térmico funciona con mayor rendimiento

15 Tipos de hibridación con electricidad Según configuración componentes 1. En Serie (SHEV) Tanque Batería Posible Red eléctrica GM Volt / Ampera Térmico Generador AC / DC DC / AC Motor 2. En Paralelo (PHEV) Honda Insight / Civic IMA Batería DC / AC Motor Tanque Térmico 3. Combinado (CHEV) Batería Posible Red eléctrica Toyota Prius / Lexus Tanque Generador AC / DC DC / AC Motor Térmico

16 Tipos de hibridación con electricidad Según potencia eléctrica instalada a bordo 1. Micro (Smart mhd) 2. Mild (Honda IMA) 3. Full (Toyota HSD)

17 Concepto híbrido de Toyota PRIUS es un híbrido Combinado + Full = Propulsión del motor térmico y/o del eléctrico Batería de alta potencia de NiMH (modo EV permitido) Sin embrague(s) ni caja de cambios Batería Engranaje planetario Motor Térmico Generador PSD Inversor Motor Circuito eléctrico de alta potencia Par motriz Térmico Par motriz Eléctrico Ruta Mecánica Ruta Eléctrica Diferencial

18 Por qué un vehículo híbrido es más eficiente a nivel energético? Arranque Crucero normal Aceleración Deceleración Parada Motor eléctrico Motor térmico Ambos motores Carga batería Motores parados Motor térmico funciona en zona de mejor rendimiento Recuperación de energía Sin consumo de energía Combustible Batería Atención: Híbrido Paralelo NO se beneficia aquí

19 Componentes principales

20 Componentes principales Nueva generación del premiado THS (denominación comercial Hybrid Synergy Drive) Potencia: 81kW Motor térmico 2ZR-FXE 100kW (136CV) Batería alto voltaje (HV) Cableado alto voltaje Transmisión híbrida P410 PCU (sistema de control de potencia = Inversor)

21 Motor 1.8 2ZR-FXE Ciclo Atkinson Elevada relación de compresión 13:1 y retraso cierre admisión: Menores pérdidas de escape y bombeo Mejor rendimiento térmico Diseñado para trabajar junto al sistema híbrido Su menor rendimiento volumétrico (sólo sube hasta rpm) queda compensado por el empuje del motor eléctrico en aceleración

22 Mejoras respecto al anterior Prius 1.5 Potencia +30% 73KW (+16) / Par 142Nm (+32) Disminución del consumo a velocidad constante por requerir menor nº de rpm (a 120km/h baja 300 rpm hasta 2.180) EGR refrigerada para mejora de la zona de máxima eficiencia Intercambiador de calor en el escape Optimizado para reducir consumo combustible Rediseño cámaras combustión, cigüeñal desplazado, tren de válvulas con rodamientos y taqués hidráulicos, nuevos segmentos menor fricción, chorro aceite pistones, etc. Primer motor sin correa de accesorios, siendo bomba agua y el compresor del aire acondicionado eléctricos

23 Esquema de la transmisión P410 MG2 (Motor eléctrico) Bomba aceite Engranaje reducción Engranaje Multifunción MG1 (Generador) Amortiguador vibraciones Engranaje reparto potencia (PSD) Diferencial Engranaje transmisión Grupo final

24 Mejoras en la nueva transmisión Caja más compacta y ligera (-12.5mm y -20kg!) Reducción en las pérdidas por fricción entre 10 y 20% Motor eléctrico más pequeño y potente Más potente 60KW (+10), más rápido y menor par (400 a 207 Nm) Con engranaje de reducción para multiplicar el par Sin correa transmisión final (nuevo engranaje múltiple) 650V (+150V) con nuevo algoritmo de conversión Refrigeración por aire Generador (MG1) Actual Nuevo Actual Motor (MG2) Nuevo

25 El Inversor o sistema control potencia Esta máquina realiza las funciones de transformación de la corriente eléctrica: ,6V DC batería HV a 201,6V AC trifásica. 2. Multiplica estos 201,6V AC trifásica hasta un máximo de 650V AC trifásica para el motor y generador eléctricos 3. Convierte los 201,6V DC en 201,6V AC para el compresor eléctrico del aire acondicionado. 4. Convierte los 201,6V DC en 12V DC para recargar la batería de 12V, dada la ausencia de alternador.

26 Mejoras sistema de control de potencia Nueva generación de transistores bipolares IGBT Respuesta más rápida reduciendo las pérdidas de energía eléctrica Están refrigerados directamente, mejorando la disipación de calor Tamaño reducido Ahora más compacto (-37%) y ligero (-36%), tamaño de batería 12V Voltaje de salida máximo 650V (+150) corriente alterna trifásica Actual Nuevo Actual Nuevo

27 Batería de alto voltaje 201,6V Mejora en la refrigeración = más eficiencia Ventilador más potente, caudal 150 m 3 /h (+80) Mejora la capacidad de cargar electricidad Tamaño optimizado, mejor empaquetado Nueva ubicación del relé principal Nuevo diseño de los conductos de ventilación para mayor maletero Entrada aire Actual Salida Aire Nueva

28 El engranaje de reparto potencia (PSD) Corona - Motor eléctrico- a ruedas Satélites Sol -Generador Porta-satélites - motor térmico

29 Múltiples situaciones marcha posibles Marcha crucero suave Fuerte aceleración Deceleración o frenado Arranque suave seguido arranque motor térmico

30 Resultado práctico

31 Resumen de beneficios para el cliente ECONOMÍA Sistema Híbrido CONFORT - Consumo (3,9l/100km), rendimiento térmico no superado - Eficiencia energética (A-89 g/kmco 2 ) = Incentivos CC.AA - Simplicidad: Menor coste de mantenimiento, Garantía - Fiabilidad contrastada, menor nº garantías, alto valor residual - Full combinado : Circulación 100% EV y recuperaciones - Cambio AUTO sin cambios de marcha ni vibraciones - Gestión de potencia, inmediata respuesta del acelerador - Prestaciones sin compromiso (136CV, 0-100km/h en 10,4s) En el PRIUS - Orgullo tecnológico, premios al automóvil más avanzado - Calidad fabricación, sistemas seguridad y equipamiento - Diseño ultra-aerodinámico diferenciado ( ECO-Icono ) - Carrocería óptima por fuera y máxima por dentro MÁXIMA SATISFACCIÓN PROPIETARIO Más de 1,2 millones clientes acumulados, líder satisfacción en Alemania, Francia, UK (JD Power) y en España (OCU)

32 Cómo llegar a 3,9 l/100km en Prius? Sistema híbrido -Rendimiento térmico, sin correa, escape - Cilindrada Ventilación batería -Reducción fricción motor y transmisión -EGR refrigerada -Conversión flexible voltaje motor Conductor Vehículo -Evaporador ECS -Modo ECO drive -Forma aerodinámica -Neumáticos baja resistencia rodadura -Reducción consumo eléctrico/sistema Consumo Real Consumo de homologación (Teórico)

33 ECO-Monitor para conducción eficiente Objetivo: Mejorar el consumo real gracias al monitor de ayuda a la conducción eficiente 4 pantallas operadas desde el volante proporcionan la información necesaria para que el conductor explore y disfrute los métodos de conducción más respetuosos con el Medio Ambiente Consumo 1min/5min Indicador Sistema Híbrido Histórico de consumo Monitor tránsito energía

34 Indicador del sistema híbrido Guía visualmente al conductor del empleo más efectivo del pedal del acelerador 4 áreas bien diferenciadas más un indicador ECO Su empleo consigue mejoras importantes del consumo real Indicador Recarga Súper ECO (Híbrida) ECO Potencia

35 Botones ECO / PWR / EV 1. Modo ECO Acelerador retardado Aire acondicionado suave 2. Modo PWR Acelerador deportivo Sensación agilidad Respuesta acelerador (%) Respuesta del acelerador Respuesta acelerador más suave Posición pedal (%) Respuesta acelerador (%) Respuesta del acelerador Respuesta acelerador incrementada Posición pedal (%) 3. Modo EV 100% eléctrico Hasta 50 km/h y 2 km Mejora silencio EV db Velocidad alta velocidad

36 Extensión del sistema híbrido a otras plataformas

37 Progresión técnica espectacular

38 Ventaja competitiva: El sistema híbrido Toyota es modular! PRIUS FINE-S

39 Lexus Hybrid Drive RX450h 299 CV g CO 2 /km 6.3 l/100km Térmico: 245CV / Eléctrico del./tras.: 168CV / 68CV

40 4WD con motor eléctrico detrás (MG2) (MG1) + + rpm Par - - Sol (MG1) Porta-satélites (Térmico) Corona ruedas Porta-satélites (Fijo) Sol (MG2) Power Split Reductor motor eléctrico

41 GS 450h 340 CV g CO 2 /km l/100km Térmico: 292CV / Eléctrico: 200CV

42 Disposición FR 2 velocidades B1 B2 MG1 MG2 Eje propulsor Motor Planetario principal B2 B1 Union - T max. Lo (pares altos) Hi (velocidad alta) 1000 rpm 1900 (MG1) (Motor) (Rueda) (Rueda) (Lo) (Hi) 3900 (MG2) + 0 V max. Velocidad vehículo

43 Buque insignia: LS600h 445 CV g CO 2 /km l/100km Térmico: 394CV / Eléctrico: 165CV

44 Añade tracción integral con diferencial central tipo Torsen

45 Muchas gracias