Aplicació Del KERS en Vehicles de Turisme

7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme

1/20

Aplicaci del KERS en

vehicles de turismeAutomoci i seguretat a lautombil

Autors: Marc Alsina Ramrez, Lluis Pellis Rigol, Roger Pijoan Fust


2/20

2

NDEX

1. Histria del KERS ................................................................................................................... 1

1.1. Histria del fre regeneratiu ........................................................................................... 1

1.2. Origen del KERS ............................................................................................................. 2

2. Qu s el KERS? ..................................................................................................................... 3

3. Tipus de KERS i el seu funcionament .................................................................................... 4

3.1. El KERS mecnic ............................................................................................................. 4

3.2. El KERS elctric .............................................................................................................. 5

3.3. El KERS hbrid ................................................................................................................. 6

3.4. El KERS pneumtic/hidrulic ......................................................................................... 6

3.5. Avantatges i inconvenients ........................................................................................... 7

4. Implementaci del sistema KERS .......................................................................................... 9

4.1. Ferrari LaFerrari. Hy-KERS ........................................................................................... 10

4.2. McLaren P1. IPAS......................................................................................................... 11

4.3. Porsche. Del 918 RSR al 918 Spyder ............................................................................ 11

4.4. Jaguar, Volvo i lassociaci amb Flybrid Technologies. Grup Torotrack...................... 13

4.5. Bosch iBooster ............................................................................................................. 14

5. Conclusions/Valoraci final ................................................................................................. 15

5.1. Avantatges generals del KERS envers els sistemes de transmissi convencionals ..... 15

5.2. Desavantatges generals del KERS envers els sistemes de transmissi convencionals 15

5.3. Conclusions ................................................................................................................. 16

6. Bibliografia .......................................................................................................................... 17


3/20

1

1.Histria del KERS

1.1.Histria del fre regeneratiu

Vehicles impulsats amb motor elctric que utilitzen el motor com a generador quan el fre

regeneratiu est en funcionament: opera com a generador durant la frenada i la seva sortida

s subministrada a una crrega elctrica; la transferncia denergia a la crrega proporciona

lefecte de la frenada.

La frenada regenerativa s utilitzada als autombils hbrids gas elctrics per recuperar part

de lenergia perduda mentre estaven aturats. Aquesta energia s emmagatzemada en un

conjunt de bateries i utilitzat posteriorment per donar potncia al motor sempre i quan el

cotxe estigui en mode elctric.

Els primers exemples que es poden trobar daquest sistema van ser la conversi de tracci

davantera dels taxis tirats per cavalls de Louis Antoine Krieger (1868 1951). El carruatge

elctric de Krieger tenia un motor propulsor a cada roda davantera amb un segon conjunt

despires paralleles (bobina bifilar) per la frenada regenerativa.

Illustraci 1: Taxi combusti elctric de Louis Antoine Krieger, 1910

A Anglaterra, el sistema de Raworth de control regeneratiu va ser introdut al tramvia a

principis de la dcada del 1900, ja que els oferia beneficis econmics i operatius. Al disminuir la

velocitat o mantenir-lo aturat en pendents descendents, els motors treballaven com

generadors i frenaven el vehicle. Els vagons del tramvia tamb tenien frens a les rodes i frens

de pista lliscants amb els quals es podia parar el tramvia si el sistema elctric de frens fallava.


4/20

2

El fre regeneratiu sha estat utilitzant durant dcades amb diversos tipus de trens com el

ferrocarril de Gergia, el ferrocarril de Kiruna a Narvik en Escandinvia, o el tren de

Riksgrnsen al Port de Narvik.

Un fre de recuperaci denergia va ser desenvolupat lany 1967 per AMC Amitron. Era un cotxe

urb completament propulsat per bateries que es recarregaven amb el fre regeneratiu, el qualaugmentava lautonomia del vehiclefins a 240km.

Molts vehicles moderns hbrids i elctrics utilitzen tcniques per augmentar lautonomia del

vehicle, com per exemple el Toyota Prius, lHonda Insight, o el Chevrolet Volt.

1.2.Origen del KERS

A finals dels anys 2000 a Europa hi havia un gran inters en reduir les emissions de gasos

contaminants dels vehicles. A ms a ms, la Frmula 1 estava passant per mals moments ja

que no parava de perdre espectadors, aquests donant com a argument la poca emoci en les

curses i el gran consum de combustible.

Per aquest motiu van ser molts que van veure com a un futur esperanador implantaci del

KERS (Kinetic Energy Recovery System), un sistema que recupera lenergia cintica en les

frenades i la transformava en energia elctrica o b la mantenia en cintica en un altre

dispositiu diferent a les rodes. Aquest sistema feia la Frmula 1 ms neta i ms emocionant, i a

la vegada afavoria el desenvolupament de noves energies ms verdes per la introducci als

vehicles de carrer.

Es va comenar a implantar en la Frmula 1 lany 2009, tot i que no era de carcter obli gatori.

Aix va fomentar que davant del gran cost de desenvolupament i el poc guany de potncia

extra enfront el seu pes, lany 2010 els diversos equips integrants del mundial acordessin no

utilitzar aquest sistema. Veient aquest desastre, finalment la FIA (Federaci Internacional

dAutomobilisme) va canviar aquest carcter optatiu a obligatori, de tal manera que lany 2011

el van acabar portant tots els monoplaces.

Illustraci 2: KERS de Magneti Marelli Motorsport


5/20

3

2.Qu s el KERS?

Habitualment, quan la gent est conduint es troba en situacions de frenada en les quals el

vehicle pateix una desacceleraci. En aquestes frenades, el vehicle perd velocitat i, per tant,

tamb energia cintica. Aquest fet es pot explicar fcilment mitjanant la frmula

= 1

2

2.

El Principi de la Conservaci de lEnergia demostra com lenergia no es crea ni es destrueix,

sin que es transforma. Per tant, aix significa que en una frenada estem perdent energia

cintica, la qual es transforma en calor degut al fregament que es produeix en els frens.

El KERS consisteix en un sistema que emmagatzema part de lenergia de les frenades per

poder-la utilitzar posteriorment en fase dacceleraci. Aix saconsegueix ut ilitzant un volant

dinrcia oflywheelque, aprofitant el gir del diferencial en les frenades, gira a altes revolucions

emmagatzemant energia cintica. Per altra banda, el que es fa s transformar lenergia

cintica en energia elctrica per emmagatzemar-la en bateries.

Els sistemes KERS que sestan desenvolupant actualment en funci del sistema

d'emmagatzematge d'energia sn 2, el mecnic i lelctric. Hi ha 4 grans empreses que els

estan desenvolupant:

- KERS amb emmagatzematge mecnic: Flybrid Technologiesi CPC KERS.

- KERS amb emmagatzematge elctric: Magneti Marelli Motorsport i Robert BOSCH

GmbH.

Illustraci 3: Flybrid Systems KERS integrat a la caixa de canvis


6/20

4

3.Tipus de KERS i el seu funcionament

3.1.El KERS mecnic

El sistema mecnic captura lenergia de frenada i lutilitza per fer girar un volant dinrcia

(80.000 100.000rpm), el qual es connecta a la transmissi mitjanant un embragatge i uns

engranatges. Normalment el volant dinrcia es troba en condicions de buit, per tal de poder

mantenir un estat de gir del volant casi perpetu, disminuint al mxim les prdues de fregament

produdes amb laire.

Al principi, el volant dinrcia es troba aturat i les rodes girant. Quan comena la frenada, les

rodes es connecten al volant dinrcia utilitzant un embragatge. Degut a que la roda gira a una

velocitat major que el volant dinrcia, es transfereix energia cintica de la roda aix fent girar

el volant o flywheel, a la vegada que frena el cotxe. Quan es requereix deixar de frenar, se

separa lembragatge de tal manera que la roda ja no est connectada al volant dinrcia,

mentre que aquest segueix girant (ha emmagatzemat lenergia cintica que duia el cotxe).

Posteriorment, quan el vehicle accelera ja sigui desprs duna corba, un semfor, etc., i

lenergia emmagatzemada shagi dalliberar, es torna a connectar el volant dinrcia a la roda

mitjanant lembragatge. Amb ls dengranatges, es permet que el volant dinrcia acceleri la

roda i no a linrevs, i aix que saugmenti la potncia dacceleraci del vehicle.

La segent imatge, mostra de manera senzilla com funciona el volant dinrcia dun KERS

mecnica.

Illustraci 4: Sistema de recuperaci denergia: KERS mecnic


7/20

5

3.2.El KERS elctric

El sistema de KERS elctric utilitza un motorgenerador incorporat a la transmissi del cotxe,

que converteix lenergia mecnica en energia elctrica i a linrevs. Un cop sha convertit

lenergia, semmagatzema en una bateria per posteriorment alliberar-la quan sigui necessari.

En la segent imatge es pot apreciar el funcionament daquest sistema:

Illustraci 5: Camp magntic indut per el corrent que circula

Es pot observar dos imants diferents, un blau i un altre vermell, i una espira de color negre

entremig. Al fer girar els imants al voltant de lespira, aquests produeixen un camp magntic

variable que a la vegada indueix un camp elctric a la espira.

Aquets imants es connecten a les rodes del cotxe per a que girin, i lespira a una bateria

acumulativa. A la vegada que es produeix el camp elctric a lespira, es produeix una fora

mecnica que soposa al gir dels imants i, per tant, al gir de les rodes. Aix es degut a que quan

circula corrent per lespira (degut al gir), la prpia espira genera al seu voltant un camp

magntic. Per tant, ja no tenim nicament dos imants i una espira, sin que en tenim tres: elsdos originals, i un tercer en lespira (camp magntic representat en la imatge anterior de color

groc).

El corrent elctric indut en lespira sempre anir dirigit de manera que el camp magntic

produt a causa daquest corrent soposi a la causa que el crea, s a dir, el camp magntic

generat pel corrent elctric indut de lespira intenta equilibrar la pertorbaci que lha creat,

que en aquest cas s el gir dels dos imants que es troben connectats a les rodes. Daquesta

manera, el camp magntic que genera lespira est frenant el gir dels imants i, per tant, les

rodes, aconseguint aix frenar el vehicle.

Lespira del KERS, sintrodueix ms o menys entre els imants, segons el pilot/conductor pitgi

ms o menys el fre. Si el pilot pressiona el fre a fons, lespira sintrodueix completament entre

els dos imants, aconseguint aix lefecte mxim. Si el trepitja poc, sintrodueix lleugerament i el

seu efecte s petit.

Finalment, aquesta energia elctrica semmagatzema en bateries per ser utilitzada

posteriorment. Per tant, quan el pilot frena, grcies al sistema KERS es carreguen unes

bateries. I quan es necessita ms potncia, sinverteix el procs, convertint aix el generador en

un motor elctric que suma potencia al motor principal.


8/20

6

3.3.El KERS hbrid

El KERS hbrid, s una combinaci del mecnic i lelctric. T el mateix funcionament que el

KERS mecnic, ja que tamb consta dun volant dinrcia amb un sistema dembragatge a la

transmissi, per poder aix transferir energia cintica de les rodes al volant dinrcia en el

moment de la frenada. Tal com sha explicat en el mecnic, el volant dinrcia acostumaa estar

en condicions de buit, per minimitzar prdues de fricci amb laire.

Un cop es vol aprofitar lenergia emmagatzemada en el volant dinrcia, aquest es connecta a

un generador elctric, el qual converteix la energia mecnica del volant dinrcia en energia

elctrica, que alhora es comporta com un motor elctric que suma potencia al motor principal.

3.4.El KERS pneumtic/hidrulic

El sistema pneumtic absorbeix lenergia de la frenada i lutilitza per moure un compressor el

qual comprimeix un fluid compressible, i el guarda en un dipsit de pressi.

Al comenar, el compressor es troba inactiu i les rodes girant. Quan comena la frenada, les

rodes es connecten al compressor mitjanant un embragatge. Daquesta manera es transfereix

energia cintica de la roda girant al compressor, aconseguint fer frenar el cotxe. Quan es

requereix deixar de frenar, se separa lembragatge de manera que la roda ja no estigui

connectada al compressor.

Posteriorment, quan es vol aprofitar lenergia acumulada durant la frenada, es torna a

connectar el compressor a la roda mitjanant lembragatge, de tal manera que ara sigui el fluid

comprs en el dipsit el que mogui el compressor en sentit contrari, accelerant aix la roda i

augmentant la potncia dacceleraci del vehicle.

La segent imatge, mostra de manera senzilla com funciona el KERS hidrulic.

Illustraci 6: Sistema dun KERS hidrulic

El sistema hidrulic, s exactament igual que el pneumtic, excepte que en lloc de moure un

compressor i comprimir un fluid compressible, mou una bomba la qual eleva la pressi dun

fluid incompressible i el guarda en un acumulador per ser reutilitzat posteriorment, per aix


9/20

7

moure la bomba en sentit contrari i donar ms potencia al vehicle, tal com fa el sistema

pneumtic.

3.5.Avantatges i inconvenients

Les diferencies entre els diversos tipus de KERS resulten obvies, i cada un dells t una sriedavantatges i inconvenients propis de la seva construcci. Per exemple:

- Mecnic: Pot resultar frgil, ja que les potncies transmeses en moments molt

puntuals sn increblement grans, amb el qual per assegurar el seu bon funcionament

pot resultar un sistema molt pesat, fent que resulti difcil dubicar en el cotxe sense

complicar massa temes com la distribuci de pesos, el centre de gravetat, els llasts,

etc.

Donat que la rigidesa i tenacitat dels materials han de ser elevades, i el rgim de gir del

volant dinrcia s realment alt, en cas duna ruptura del volant o de les seves

subjeccions, es podrien convertir en una petita bomba, causant una prdua de la

manejabilitat del vehicle.

- Elctric: Aparentment s el ms senzill dimplantar en un cotxe, per cal remarcar el

seu malt redimint en comparaci als altres tipus, ja que convertim energia mecnica

en elctrica per desprs tornar-la a convertir en mecnica, procs que pateix grans

prdues denergia, i tampoc cal depreciar el pes significatiu de les bateries.

Si parlem de seguretat, segurament lelctric s el ms perills de tots, degut a la seva

facilitat de produir espurnes en un cotxe on hi ha gasolina o oli calent, a ms a ms de

persones en el seu interior. Lassumpte de lescalfament de les bateries en condicions

ds extrem s realment seris, ja que pot arribar a rebentar alguna bateria, produint

des duna explosi fins a un abocament de substncies altament perilloses en cas de

ruptura o accident.

- Hbrid: Igual que el mecnic, requereix dun sistema molt pesat per aguantar els grans

esforos causats pel volant dinrcia, i naturalment tamb resulta complicat dubicar

en un cotxe. Per altra banda, tal com succeeix amb lelctric, consta dun rendiment

baix, a causa dhaver de transformar energia mecnica en elctrica, i desprs un altre

cop en mecnica.

En termes de seguretat, t els mateixos inconvenient que el mecnic, ja que utilitzatamb un volant dinrcia, per en canvi no t el problema dincloure bateries com t

lelctric.

- Pneumtic/Hidrulic: La utilitzaci de fluids sempre s un risc, ja que el problema de

fugues i estanquetat sn difcils de controlar. A ms a ms, el fet dhaver dincorporar

un dipsit o un acumulador on emmagatzemar un fluid a altes pressions, pot donar

lloc a haver dimplementar undipsit/acumulador de pes important. Daltra banda s

el sistema en el qual hi ha menys avan tecnolgic, ja que sembla ser el ms difcil

dimplementar en un vehicle, per sens dubte s el menys problemtic en termes de

seguretat.


10/20

8

Com es pot veure, un dels grans inconvenients dels sistemes KERS sembla ser el seu propi pes.

Segons els fabricants, es parlen de conjunts duns 4 o 5kg nicament pel volant dinrcia i el

seu blindatge. El sistema mecnic complet no baixa dels 25kg i lelctric, tot i que depnde les

seves bateries, tampoc baixa dels 20kg. El sistema complet amb menys pes seria lhidrulic,

que no baixa dels 15kg, per no s factible dins dun cotxe per la seva complexitat.

Un altre efecte a tenir en compte quan sutilitzen volants dinrcia daltes velocitats s el que

es refereix a la generaci de crregues electrosttiques. Aquest efecte s degut a la generaci i

acumulaci de crrega elctrica dun cos a travs del fregament, en aquest cas del volant amb

laire, i quan, pel mitj que sigui,un cable, una persona que el toca, etc., es produeix dalguna

manera una connexi amb el terra (massa), dna lloc a una descrrega elctrica defectes

perillosos.

Un altre inconvenient dutilitzar volants dinrcia s el fet que tenir en un cotxe un objec te

(volant dinrcia) girant a grans velocitats sobre un eix, dona lloc al conegut efecte giroscopi, el

qual pot provocar la prdua del control del vehicle, sobretot en les entrades de les corbes.


11/20

9

4.Implementaci del sistema KERS

Lactual context econmic i poltic ha portat a la industria de lautombil a desenvolupar

sistemes que redueixin els consums i les emissions dels seus vehicles. La hibridaci dels

vehicles, la reaparici del vehicle elctric i la frenada regenerativa hi tenen un paper molt

destacat.

Si ens centrem en els vehicles hbrids es podria dir que tots disposen del sistema KERS per

hem de diferenciar entre els vehicles que en treuen un rendiment esportiu i els que estan

enfocats a la reducci demissions o a augmentar lautonomia de les seves bateries. Per altra

banda, el KERS no sha de confondre amb els sistemes de recuperaci denergia que inclouen

molts vehicles com ara els BMW. Aquesta marca comercialitza vehicles gasolina i disel sota la

denominaci Efficient Dynamics que incorporen un alternador que, a diferncia dels

alternadors convencionals que estan constantment en funcionament, noms carrega la bateria

del vehicle quan aquest frena o el conductor no actua sobre el pedal del gas. Aix permet

estalviar combustible per en cap cas ofereix cap assistncia al motor trmic.

Com s que noms els vehicles hbrids o purament elctrics son, actualment, els nics en

incorporar aquest sistema? Per la seva configuraci aquests vehicles ja incorporen un o ms

motors elctrics i els acumuladors necessaris per a incorporar el KERS per la resta de vehicles

encara no sen poden beneficiar degut al alt cost i als inconvenients que sen deriven. Per altra

banda sha daclarir que no tots els vehicles que es comercialitzen sota letiqueta Hybrid

comparteixen un esquema de la planta motriu idntica. Tot i que es cataloga com a hbrid tot

aquell vehicle que incorpori dos motors, un de trmic i un delctric, no tots son capaos de

moures en mode purament elctric. Aix s el que succea fins ara amb la Clase S deMercedes, en els quals noms intervenia el motor elctric durant les fases dacceleraci per

mai de forma allada. En els nous hbrids disel de Mercedes si que actua per si sol en certes

situacions. Altres representants del sector dels hbrids son el Toyota Prius, lHonda Insight i el

Chevrolet Volt. Tots aquest vehicles utilitzen la frenada regenerativa de tipus elctric per a

emmagatzemar energia elctrica que en determinades situacions abasteix el motor elctric del

vehicle, ja sigui per assistir al motor trmic o per funcionar en mode purament elctric.

Per altra banda hi ha un sector de vehicles anomenat popularment hiperesportius que han

comenat a introduir laplicaci del sistema KERS en els seus vehicles. Firmes com Ferrari,

McLaren o Porsche han centrat els seus esforos en aquest tipus de sistemes degut a lesnormatives demissions dobligat compliment que saplicaran en un futur proper. Aquestes

normatives obligaran a que la mitja demissions dels vehicles produts per un c ert fabricant no

superi un determinat llindar que encara no sha definit. En el cas de Ferrari o Porsche,

englobats en el grup Fiat i VAG respectivament, sembla que no tindran tants problemes com

McLaren ja que aquesta no pertany a cap grup.


12/20

10

4.1.Ferrari LaFerrari. Hy-KERS

Aquest esportiu utilitza un sistema anomenat Hy-KERS que permet al vehicle aconseguir

prestacions molt altes i simultniament reduir les emissions fins a un 40%. Aquest shereta de

la F1 i del concept car 599 Hy-KERS aix com del FXX K. El sistema ha estat desenvolupat

juntament amb Magneti Marelli i consisteix en dos motors elctrics que son capaos de

desenvolupar una potncia conjunta de 120 kW (uns 163 cv). Aquests dos motors estan

controlats respectivament per dos inversors molt compactes i de pes molt contingut. El primer

dels motors es utilitzat per aportar potncia al tren motriu i per recuperar lenergia cintica

durant les frenades o quan el motor trmic produeix ms parell motor del que es necessita.

Aquesta energia semmagatzema a les bateries de liti que son les que abastiran al motor

elctric. El segon motor obt lenergia directament del motor trmic i sutilitza per a mantenir

el nivell de crrega de les bateries constant i tamb per proveir delectricitat als sistemes

elctrics del vehicle com ara la illuminaci. Aquest pot activar-se o desactivar-se segons les

necessitats energtiques i de crrega de les bateries per reduir les resistncies parsites del

seu moviment. Tots aquests sistemes son controlats per a una unitat de control on es troben

un rectificador a corrent continua, dos inversors i un sistema de refrigeraci intelligent.

Aquesta unitat de control tamb gestiona el motor trmic per tal doptimitzar al mxim la

resposta del vehicle i aconseguir les reduccions demissions de fins a un 40%. Un sistema

daquest tipus necessita dunes bateries que siguin capaces de subministrar i emmagatzemar

una gran quantitat denergia. Per a assolir aquesta fita el Ferrari LaFerrari incorpora una

bateria composta de 120 unitats individuals situada al centre del vehicle, optimitzant la

distribuci de masses. Aquesta bateria ultra compacta equival a un conjunt de 40 bateries

tradicionals. Per a refrigerar el conjunt sutilitza un sistema independent de refrigeraci lquida

via gas refrigerant.

Illustraci 7: Sistema Hy-KERS Ferrari LaFerrari


13/20

11

4.2.McLaren P1. IPAS

McLaren incorpora un sistema anomenat IPAS al seu vehicle insgnia. Aquestes sigles responen

a Instant Power Assist System que correspon al sistema KERS del vehicle. Aquest sistema es

capa daportar 176 cv de potncia extra al motor trmic o de funcionar alladament per tal de

que el vehicle circuli sense produir emissions contaminants. Quan es combinen ambds

motors el nivell demissions es redueix fins a 200 g/km, uns nivells mo lt baixos per tractar-se

dun vehicle amb una potncia superior als 900 cv. Quan no es trepitja el pedal del gas el

motor elctric del sistema IPAS actua com a generador alimentant les bateries amb una

energia que altrament shauria perdut.

Illustraci 8: Sistema IPAS McLaren P1

4.3.Porsche. Del 918 RSR al 918 Spyder

Per competir en la lemans series Porsche va construir un vehicle hbrid la estructura del qual va

ser heretada pel seu hiperesportiu de carrer, el Porsche 918 Spyder. Aquell 918 RSR de

competici incorporava dos motors elctrics al eix davanter, cadascun dedicat a cada roda per

separat. Un cop el pilot actuava sobre el pedal del fre es posaven a funcionar com a

generadors. Aquesta corrent elctrica servia per accelerar un volant dinrcia situat en el lloc

on el copilot hauria de seure. Aquest volant dinrcia de fibra de carboni estava carregat

magnticament dins un estator tancat on shi feia el buit i emmagatzemava lenergia de la

frenada en forma denergia cintica. Quan el pilot sollicitava propulsi extra el volant dinrcia

que aleshores girava a altes revolucions cedia la seva energia als motors elctrics pel cam

invers.


14/20

12

Illustraci 9: KERS electro-mecnic Porsche 918 RSR

Quan el projecte va passar a ser un vehicle de carrer aquest KERS hbrid es va canviar en favor

dun KERS elctric degut al gran espai que ocupava el volant dinrcia. El 918 Spyder opta

doncs per un sistema on dos motors elctrics, cadascun situat en un dels eixos del vehicle, son

alimentats per una gran bateria de i de liti situada darrera de la cabina del conductor i

refrigerada per lquid. La potncia dels dos motors combinada aporta al vehicle una potncia

extra de 280 cv i permeten circular al vehicle en combinaci amb el motor trmic. Quan el

motor trmic es combina amb els elctrics en consum del vehicle es redueix a 3,3 3,0 l/km

amb un estimat demissions de CO2de 79 g/km.

Illustraci 10: Porsche 918 Spyder


15/20

13

4.4.Jaguar, Volvo i lassociaci amb Flybrid Technologies. Grup Torotrack

Fins ara hem vist com els vehicles hbrids de carrer confien en sistemes de recuperaci

denergia cintica elctrics per empreses com Flybrid, pertanyent al grup Torotrack, estan

desenvolupant conjuntament amb empreses del sector de lautomoci, com Volvo, Jaguar

Land Rover, Ford Motor Company o Brightbus, un sistema de KERS mecnic basat en volant

dinrcia.

Durant la frenada un embragatge connecta a una transmissi CVT muntada al diferencial del

eix posterior del vehicle que transmet lenergia cintica a un volant dinrcia de fibra de

carboni que gira en el buit a unes 60.000 rpm. Quan el conductor prem laccelerador lenergia

emmagatzemada retorna a les rodes per mitja altre cop de la CVT aportant una potncia de 80

cv durant 7 segons. Sutilitza una transmissi continuo variable per a controlar i transmetre el

flux i la quantitat denergia entre el volant dinrcia i les rodes del vehicle. En contraposici al

KERS elctric aquest sistema presenta una srie davantatges molt interessants:

- Sistema purament mecnic. Augmenta el rendiment al prescindir de les prdues del

canvi duna forma denergia a una altra.

- Relaci potncia/pes molt elevada. Al voltant dun ter del pes dun KERS elctric.

- Durabilitat i fiabilitat.

- Cost de fabricaci redut i possibilitat de implementaci en arquitectures existents.

- Impacte ambiental menor que altres tipus de KERS.

Illustraci 11: KERS mecnics Flybrid Technologies


16/20

14

4.5.Bosch iBooster

Aquest component es un amplificador de la frenada electromecnic desenvolupat per Bosch

que permet optimitzar la recuperaci denergia a les frenades entre altres caracterstiques. Per

a maximitzar lenergia que es recupera quan els vehicles hbrids o elctrics frenen cal frenar

noms amb el motor elctric per convertir tota lenergia cintica en elctrica. Aquest dispositiu

aconsegueix la frenada del vehicle de manera quasi completament elctrica ja que es capa de

proporcionar retencions de 0,3g , cobrint quasi la totalitat descenaris en conducci urbana. Si

es necessites una frenada ms contundent el dispositiu aplica fora al cilindre mestre del

circuit hidrulic dels frens convencionals.

Illustraci 12: Bosch iBooster


17/20

15

5.Conclusions/Valoraci final

5.1.Avantatges generals del KERS envers els sistemes de transmissi

convencionals

El fet dutilitzar el KERS ja ofereix major potncia ens els moments darrencada i acceleraci

dels cotxes. A ms a ms, els sistemes ms eficients tenen uns rendiments propers al 100%,

amb un aprofitament de lenergia perduda en la frenada del 70%. Per tant, els sistemes ms

eficients tenen un rendiment global proper al 70%.

El fet de tenir un sistema que ajuda al motor en la fase dacceleraci del vehicle, contribueix a

disminuir els pics desforos que ms desgasten el tren de potncia. Per altra banda, com que

recupera energia en la frenada, el sistema de frens es pot optimitzar ja que rep una ajuda extra

per part del KERS.

Per ltim, els sistemes de recuperaci denergia cint ica redueixen el consum de combustibleen cotxes que utilitzen un motor de combusti, o allarguen la vida de les bateries en el cas dels

vehicles que incorporen motor elctric, sempre que sutilitzin correctament o estiguin

incorporats en vehicles pensats per circular per la ciutat. De fet, aquesta s la seva funci

principal, aprofitar lenergia cintica per aix reduir el consum de combustible o allargar la vida

de les bateries.

5.2.Desavantatges generals del KERS envers els sistemes de transmissi

convencionals

Evidentment, com qualsevol altre sistema, aquest tamb t els seus desavantatges iinconvenients. Pel que fa a vehicles que utilitzen KERS elctric, actualment hi ha una gran

crtica cap a cotxes com el Toyota Prius, ja que es diu que produeix ms contaminaci en la

seva fabricaci que el guany produt al utilitzar aquest sistema de recuperaci denergia. Aix

es degut a que les bateries utilitzades estan fetes de substncies txiques i difcils deliminar.

El KERS mecnic i lhbrid, en comptes, no necessiten bateries que contaminin, per

requereixen un espai fora gran on poder collocar el volant dinrcia. A ms, el fet de tenir un

flywheelgirant a tan altes velocitats pot comportar una prdua destabilitat del cotxe.

El KERS pneumtic/hidrulic, tal com sha comentat amb anterioritat, s un sistema no usatactualment en turismes pel seu poc desenvolupament tecnolgic i la seva dificultat de treballar

amb fluids.

En cotxes que no sutilitzen en zones urbanes pot arribar a ser un inconvenient, ja que el pes

extra que comporta portar incorporat aquest sistema pot provocar un consum major de

combustible (en cotxes amb motor de combusti), el qual no es veu compensat amb lenergia

recuperada durant la frenada.


18/20

16

5.3.Conclusions

El KERS s un producte relativament nou i amb moltes possibilitats de cara al futur. Els primers

vehicles en incorporar aquesta tecnologia van ser els monoplaces de Frmula 1 lany 2009, i

tot i les seves dificultats en els seus inicis, actualment ja est al carrer en molts vehicles hbrids

i elctrics.

Cal tenir en compte que els sistemes de recuperaci denergia cintica sn ms tils en zones

urbanitzades, on hi ha una gran quantitat de cicles darrencada i frenada. Per contra, en

vehicles ms pensats per a llargs viatges i amb poques aturades, el sistema no t gaire sentit ja

que no es pot exprimir el seu rendiment i, a ms a ms, el pes extra del vehicle juga en la seva

contra, podent augmentar el consum.

Aquest sistema s, sens dubte, un dels grans avenos dels ltims anys automobilsticament

parlant. Les seves varietats fan daquesta una gran rea de desenvolupament i investigaci. A

ms a ms, cal tenir en compte que els fabricants dautombils estan molt interessats en lesnoves tecnologies verdes i minimitzar el consum, ja que cada vegada est ms penalitzat

lexcessiu s de combustibles fssils per part de les institucionsgovernamentals.

Tot fa pensar que el KERS t tota una vida per davant, per primer shan de solucionar els seus

principals problemes, com sn els materials amb el que estan fetes les bateries dels KERS

elctrics o la inestabilitat que poden provocar els volants dinrcia.

Cal mencionar que hi ha un altre nou element de recuperaci denergia instaurat a la Frmula

1 des del 2014, el MGU-H. Aquest sistema, igual que el KERS (o com es diu actualment a la F1,

MGU-K), est cridat a ser un dels prxims avenos tecnolgics que shan implantat als vehicles

de turisme. Consisteix en un sistema de recuperaci denergia connectat al turbocompressor

que converteix la calor dels gasos descapament en energia elctrica, podent -la

emmagatzemar en unes bateries per utilitzar-la posteriorment, o per alimentar el KERS

directament.

Aix doncs, cal concloure que el KERS s una tecnologia innovadora, amb molts errors i no

complicats de solucionar, per amb molt cam per recorre i el qual est obrint noves portes de

cara al desenvolupament de les tecnologies verdes que fan els vehicles de turisme ms

eficients i ecolgics.

Illustraci 13: MGU-H de Renault Sport F1


19/20

17

6.Bibliografia

[1] Treball sobre el KERS (Data de consulta: 27-10-15)

http://documents.mx/documents/kers54750966b4af9f0f268b45bd.html

[2] Presentaci dun treball de KERS (Data de consulta: 28-10-15)

http://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers.html

[3] Torotrak, fabricant de KERS mecnic (Data de consulta: 26-10-15)

http://documents.mx/documents/kers-cvt-brochure.html

[4] Presentaci dun treball sobre el KERS (Data de consulta: 30-10-15)

http://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers-558444f084df6.html

[5] Fabricant de KERS mecnic (Data de consulta: 27-10-15)

http://www.flybridsystems.com/

[6] Volant dinrcia en el KERS (Data de consulta: 30-10-15)

http://www.ingenia.org.uk/Content/ingenia/issues/issue42/issue42_innovation_watch.pdf

[7] Orgens del fre regeneratiu (Data de consulta: 26-10-15)

http://transpressnz.blogspot.com.es/2013/12/paris-petrol-electric-taxis-circa-1920.html

[8] KERS en la F1 (Data de consulta: 25-10-15)

http://www.motor.es/formula-1/ers-mgu-k-formula-1.html

[9] ERS en la F1 (Data de consulta: 23-10-15)

https://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-

regs/Power_Unit_and_ERS.html

[10] TFG sobre sistemes de fre regeneratiu (Data de consulta: 27-10-15)

http://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/53ff243394c64.pdf

[11] TFG sobre la implantaci del KERS en vehicles convencionals (Data de consulta: 28-10-15)

http://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/555b526788318.pdf

[12] Treball sobre el KERS en la F1 (Data de consulta: 29-10-15)

http://zaguan.unizar.es/record/5722/files/INPRO--2011-001.pdf?version=1
http://documents.mx/documents/kers54750966b4af9f0f268b45bd.htmlhttp://documents.mx/documents/kers54750966b4af9f0f268b45bd.htmlhttp://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers.htmlhttp://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers.htmlhttp://documents.mx/documents/kers-cvt-brochure.htmlhttp://documents.mx/documents/kers-cvt-brochure.htmlhttp://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers-558444f084df6.htmlhttp://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers-558444f084df6.htmlhttp://www.flybridsystems.com/http://www.flybridsystems.com/http://www.ingenia.org.uk/Content/ingenia/issues/issue42/issue42_innovation_watch.pdfhttp://www.ingenia.org.uk/Content/ingenia/issues/issue42/issue42_innovation_watch.pdfhttp://transpressnz.blogspot.com.es/2013/12/paris-petrol-electric-taxis-circa-1920.htmlhttp://transpressnz.blogspot.com.es/2013/12/paris-petrol-electric-taxis-circa-1920.htmlhttp://www.motor.es/formula-1/ers-mgu-k-formula-1.htmlhttp://www.motor.es/formula-1/ers-mgu-k-formula-1.htmlhttps://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-regs/Power_Unit_and_ERS.htmlhttps://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-regs/Power_Unit_and_ERS.htmlhttps://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-regs/Power_Unit_and_ERS.htmlhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/53ff243394c64.pdfhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/53ff243394c64.pdfhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/555b526788318.pdfhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/555b526788318.pdfhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/555b526788318.pdfhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/53ff243394c64.pdfhttps://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-regs/Power_Unit_and_ERS.htmlhttps://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-regs/Power_Unit_and_ERS.htmlhttp://www.motor.es/formula-1/ers-mgu-k-formula-1.htmlhttp://transpressnz.blogspot.com.es/2013/12/paris-petrol-electric-taxis-circa-1920.htmlhttp://www.ingenia.org.uk/Content/ingenia/issues/issue42/issue42_innovation_watch.pdfhttp://www.flybridsystems.com/http://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers-558444f084df6.htmlhttp://documents.mx/documents/kers-cvt-brochure.htmlhttp://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers.htmlhttp://documents.mx/documents/kers54750966b4af9f0f268b45bd.html


20/20

18

[13] Vdeos explicatius del funcionament dun KERS (Data de consulta: 30-10-15)

http://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-

1.html

[14] Tipus de KERS (Data de consulta: 27-10-15)

http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-

hay-%C2%BFcomo-funciona/

[15] Que s el KERS (Data de consulta: 26-10-15)

http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-

que-sirve/

[16] Cotxes de carrer amb KERS (Data de consulta: 25-10-15)

http://www.auto10.com/reportajes/coches-de-calle-con-kers-es-lo-mismo-que-un-coche-

hibrido/2138

[17] Marques de cotxes dalta gama que han apostat per la implantaci del KERS (Data de

consulta: 27-10-15)

http://www.wired.com/2010/10/flywheel-hybrid-system-for-premium-vehicles/

[18] Fabricant de volant dinrcia per al KERS (Data de consulta: 27-10-15)

http://www.torotrak.com/products-partners/products/flybrid/
http://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-1.htmlhttp://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-1.htmlhttp://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-1.htmlhttp://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-hay-%C2%BFcomo-funciona/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-hay-%C2%BFcomo-funciona/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-hay-%C2%BFcomo-funciona/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-que-sirve/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-que-sirve/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-que-sirve/http://www.wired.com/2010/10/flywheel-hybrid-system-for-premium-vehicles/http://www.wired.com/2010/10/flywheel-hybrid-system-for-premium-vehicles/http://www.torotrak.com/products-partners/products/flybrid/http://www.torotrak.com/products-partners/products/flybrid/http://www.torotrak.com/products-partners/products/flybrid/http://www.wired.com/2010/10/flywheel-hybrid-system-for-premium-vehicles/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-que-sirve/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-que-sirve/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-hay-%C2%BFcomo-funciona/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-hay-%C2%BFcomo-funciona/http://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-1.htmlhttp://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-1.html

Aplicació Del KERS en Vehicles de Turisme

Documents

Transcript of Aplicació Del KERS en Vehicles de Turisme