Re: POST.(03.11.2016): Algunos apuntes sobre los vehículos híbridos ( Beampost)

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Maestro, primero, gracias por leer el infumable post.

Segundo, para empezar, voy a darle la razón más que merecida en dos puntos.

La primera razón es que efectivamente, he simplificado mucho en esta colección de entradas. Dudo que nadie quiera tragarse estrategias de hibridación ni los detalles técnicos. Entrar en detalle sobre los diferentes tipos de híbridos alargaría en exceso esta entrada. Dado que el futuro a medio plazo pasa por dichos híbridos (llevo como algo más de un año recomendando que quien se compre un coche nuevo, sea híbrido), quizás sea interesante hacer alguna entrada particular al respecto, en otro momento.

La segunda razón, es que el matapalomas (el apodo que tiene el Prius entre los taxistas) es un éxito rotundo entre los taxistas de grandes ciudades con razón. Muchos taxistas, que no lo tienen, lo recomiendan (sobre todo, si viven cerca de las grandes urbes), y todos los que lo tienen, repiten o aseguran que repetirán. Y esa gente tiene los números más claros que casi nadie en estos temas.

Es decir, la actual implementación del HSD es muy buena y da muy buenos resultados.

Sin embargo, hay algunas aclaraciones más que creo conveniente aportar, que para esto está este foro.

Empezaré por decir que sí tiene un embrague y una caja de cambios. Que los cambios estén fijos es otra cosa, pero eso es exactamente lo que es el planetario, la reductora y todo este juego de engranajes. Y el térmico está acoplado con un viscoembrague si no me falla la memoria (al menos no es de actuación eléctrica, y seguro que no 'manual', es decir, de pie, el clásico).

Las primeras versiones dieron problemas en ese sistema de acoplamiento, que se han solucionado, pero sigue siendo un sistema complicado, sobre todo, si lo comparamos con el 'through the road'.

Del resto del comentario, creo que hay que empezar por el primer párrafo.

Nada de esto es 'propiedad' de las grandes (ni de las pequeñas) marcas. Hay mucho desconocimiento al respecto. El público general se cree que todo es cosa únicamente del fabricante y para de contar. Los que trabajamos para las empresas que hacen electrónica del automóvil, sabemos que esto no es así, hasta el punto que muchos de estos trabajadores, piensan que todo es cosa de Bosch, Magneti Marelli (ahora propiedad de Samsung), Visteon, Lear, Continental, etc.

Estos compañeros míos van bastante más acertados, pero siguen estando lejos de la realidad, y muy especialmente en el caso de los híbridos y eléctricos (de ahora en adelante, HEV, o Hybrid and Electric Vehicle).

La pura realidad, es que la base teórica es propiedad pública, y algunos desarrollos o bases matemáticas, algo más complejas, son propiedad de universidades y empresas... electrónicas. De ahí salen las teorías y algunos detalles complejos más, con mucha financiación estatal, privada, y múltiple, de consorcios, como puedo poner por ejemplo el MOST, el BroadR Range, el CAN, etc.

Este tipo de desarrollos se hace en tres partes del mundo. Alemania, Japón, y USA (básicamente MIT y UCLA).

De estos sitios salen por ejemplo las transformadas (y sus antitransformadas) de Clark y Park, el espacio de control fasorial, etc.

Hace poco, un empleado que hace componentes para Tesla, intentando explicarme esto mismo, cometió el mismo error de la mayoría de mis compañeros menos duchos en la materia. Dijo que Elon Musk lo único que realmente implementó fue el control de los motores, que el resto era todo Mercedes.

De hecho, el Tesla actual es 60% Toyota (la fábrica, ingeniería de producción, logística, etc), 40% Mercedes (en realidad Daimler, y es básicamente la ingeniería de conjunto y equipamientos excepto la batería y el control del motor), y la implementación de la gestión de motor y batería, son de Tesla, pero de la compañía que compró Elon Musk antes de fabricar coches, antes de la adquisición.

Porque Tesla, que era una compañía que existía hace ya bastante, antes que fuese, ehm, 'reconvertida', era como Bosch, Visteon, Johson Controls, Siemens, y se dedicaba precisamente a hacer eso: inverters y BMS's (Battery Management Systems).

A partir de la teoría más o menos pública, luego vienen estas empresas que comento, e implementan algo fabricable, hasta mi compañero de trabajo está haciendo su propia implementación como Master.

Muchos detalles de fabricación, componentes, diseños, implementaciones, son propiedad conjunta entre estas empresas, universidades (el Insitituto Fraunhoffer es uno con el que trabajé, con profesores que trabajaban en soldadura de DCA's por sinterizado, por poner un ejemplo, sobre DCB's), y fabricantes de semiconductores.

Luego, con estas implementaciones, hay detalles y parámetros (sobre la misma base), que dependen del fabricante. BMW, el grupo VAG, el grupo Renault-Nissan, hasta  el punto que el extinto Fluence y el Q7 híbrido llevan la misma base, por ejemplo.

El cargador del Fluence se implementó en Lear, diseñado por ingenieros españoles en Valls, donde tiene un centro de estas cosas. Que conste que yo no he trabajado nunca a sueldo de estos señores.

En el caso de los híbridos, la estrategia de accionamiento y recarga es una de las bases más importantes y decisivas.

Y es pública.

Y es software.

Evidentemente, el hardware influye mucho, pero éste se hace a partir de unas premisas de estrategias, planes de desarrollo y futuro, etc.

Lo que hace el HSD se puede hacer perfectamente con un 'through the road' perfectamente, simplemente con estrategias preprogramadas. Por supuesto, hay requisitos, como un cambio automático para el motor térmico (que es una de las partes que tiene la transmisión del Prius).

Una subparte de estas estrategias, son las estrategias de carga de las baterías. Y eso depende de la batería: tipo (Litio, Plomo-ácido, o Niquel-Hidruro de Lantano), potencia, capacidad (que son cosas diferentes), temperatura, estado de carga (que a la vez depende del tipo), etc.

El Prius no enchufable gasta una batería de alrededor de 1.6KWh de Ni-LaH (con unos 10 kilos de Lantano, tierra rara barata, y que tiene que ver con lo que explico dos entradas más tarde de esta, que ya ampliaré - recordádmelo entonces). Este tipo de baterías es siempre de potencia, y más en este caso.

Puede alimentar 30KW (20C, una pasada) sin despeinarse (el NiMH suele dar fácilmente hasta 50C, y el NiCd más de 120C con facilidad), y se puede recargar en 20 minutos (3C) al 100% si la temperatura se mantiene.

Esa limitación en la potencia de recarga implica varias maneras de recargarse. Dado que no es muy elevada, hay varios momentos en los que el motor térmico tiene energía de sobras para realizar la recarga, aunque sea a 1KW. Cuando uno levanta el pie a velocidades elevadas, cuando uno frena levemente a más bajas velocidades, como por ejemplo, al llegar a un semáforo, etc.

Con una batería de litio, la cosa cambia. No les gusta tanto la potencia (raro que lleguen a 20C algunas específicas), y menos en carga (como mucho, 2C hasta el 60 - 70%, pero depende muchísimo de la temperatura).

Aunque el HW importa, muchas veces éste viene supeditado por el planteamiento de base, las estrategias (que hay varias, y se están experimentando).

Tengo un estudio en el otro ordenador, donde el DoE hacía las pruebas sustituyendo la batería de NiMH de otro híbrido por un pack de supercondensadores de la misma capacidad o incluso mayor, más ligero, y poco más caro (pero con una vida útil como la del coche como mínimo). Con la misma estrategia, de saque ahorraba un 10% más de electricidad, pero quedó claro que con un cambio de estrategia y adaptando varios factores más, se podía superar un 30% más de ahorro. Era un camino a investigar muy prometedor, que efectivamente se está siguiendo.

Ese estudio es una demostración más de la participación pública en el tema. Pero hay más, aunque tengo que buscar el enlace y el documento, donde se explica toda una familia de decenas de proyectos conjuntos, organizados por la UE, con consorcios (con detalles explícitos de quien lidera, quien apoya, quien paga) de fabricantes de automóviles y de semiconductores, así como de la industria auxiliar en la que estoy encuadrado.

Una de las sorpresas, es que muchas de estas cosas, incluyendo las Smart Grids y Smart Cities, son anteriores al 2005, y salen de este tipo de 'alineaciones de intereses'.

Volviendo a mi pasado, cuando estuve con el tema este en Nürmberg, con el apoyo del Insitituto Fraunhoffer, y dado que ese es uno de los centros donde se 'corta el bacalao', me quedó clara una cosa.

Los japos, por iniciativa gubernamental, llevan mucha ventaja al resto del mundo (incluyo a Tesla, de lejos). Yo estaba trabajando en el desarrollo de la cuarta generación, y ellos ya tenían la quinta en el mercado. Concretamente con el Prius.

Y la experiencia, sobre todo en HEV, es una de las grandes claves. Toyota con el estudio de trayectos mundial, para dimensionar las baterías para los híbridos enchufables (que es por donde van a ir los tiros). Nissan con su Leaf a pérdida con las baterías (tuvo que cambiar un montón al principio, y rediseñarlas al completo por temas térmicos), y el estudio de envejecimiento por Arrhenius que pongo de enlace, que los alemanes no sólo han usado de base, si no que lo han duplicado de forma más discreta (por lo que tengo entendido, disponen de muchos más datos, tanto en laboratorio como en campo, y corrobora lo obtenido por Nissan, razón por la que han trazado la 'frontera térmica' por los Pirineos, dejando a los PIGS fuera de cualquier interés por vender coches eléctricos puros).

De hecho, lo que está pasando con Tesla y el piloto autónomo, es precisamente por varias de estas mismas razones juntas. USA tiene una legislación particular que facilita este tipo de 'entrepreneurismo', gran baza (y perdición) de Elon Musk, que es justo lo que están explotando las empresas que trabajan en este sector: obtener datos a mansalva. Elon poner la cara, y los otros obtienen el beneficio.

Lo mejor (y peor) es que por fin, la gente se da cuenta que Tesla no lo hace todo, pero lo malo es que parece ser que ahora todo el mundo da todas las culpas justo a lo que no es Tesla, como si lo malo, todo lo malo, y sólo lo malo, que le pasa a Tesla, fuese culpa de otros, mientras que todo lo bueno, sólo lo bueno, es gracias a San Elon Musk. La típica muestra de cinismo de los tecnooptimistas que ya conocemos del sector energético. El mismo calzado, la misma filosofía.

Pues lo siento. No. Musk, como los demás, tienen también su parte de culpa. Empezando por nosotros mismos.

Después de este arrebato reivindicativo, mejor dejarlo por ahora, aunque creo que debería comentar algunas cosas sobre el artículo ahora que lo he revisitado, más de un año y pico después de escribirlo.

Y es que lo que por aquellos tiempos veía, intuía, ahora puedo asegurarlo con información (confidencial) de primerísima mano.

Todos los fabricantes de coches europeos, así como otros, están apostándolo casi todo a los híbridos, sobre todo enchufables.

BMW básicamente, para pasado el 2020, lo centra todo en los híbridos, con mucho peso en los híbridos serie (eléctrico 'puro', con alternadora o 'burra'), como el i3.

Como nota sobre este último, me comentaron que tenían encargados 25000 meses antes de sacar el primero. Todos por empresas, y ninguno particular. Otros 5000 sólo por concesionarios. Sin embargo, parece que muchos de estos vehículos (muy especialmente el Twizzy), al principio tienen mucha demanda y ventas, pero luego el ritmo baja, incluso tiene tendencias casi negativas (es el caso del Renault).

De todas maneras, es pronto todavía para ver cómo va a evolucionar esto. Este tipo de análisis es precisamente lo que quisiera comentar en otro momento, que por ahora ya estoy siendo muy pesado.

Un saludo.