CAPITULO I 1. CONTEXTUALIZACIÓN DEL PROBLEMA 1.1....
Transcript of CAPITULO I 1. CONTEXTUALIZACIÓN DEL PROBLEMA 1.1....
-
1
CAPITULO I
1. CONTEXTUALIZACIN DEL PROBLEMA
1.1. Antecedentes
La Carrera de Ingeniera en Mantenimiento automotriz de la
Universidad Tcnica del Norte ha realizado investigaciones por
parte de los estudiantes, tanto de los que ingresan a esta carrera
como de los cursos superiores aumentando los conocimientos
bsicos relativos a contenidos y actitudes de los diferentes bloques
de experiencias de los estudiantes, as como la coordinacin
terico-prctico imprescindibles para interpretar la materia.
Las autoridades docentes y estudiantes mantienen relaciones
de cooperacin y coordinacin en todos los momentos
relacionados con el aprendizaje, fomentando la experiencia,
habilidad, imaginacin, partes claves de la formacin de un buen
profesional.
La poblacin universitaria se encuentra en una constante
bsqueda de conocimientos tecnolgicos, en especial los futuros
profesionales en mecnica automotriz teniendo como misin reunir
cualidades como la memoria, coordinacin terico prctica, de esta
manera ser insertados a la sociedad y brindar un servicio de
calidad a todas las personas que la requieran.
-
2
El laboratorio de Mecnica Automotriz de la Universidad consta
con el espacio fsico necesario y a su vez no con material didctico
e informacin de contenidos especficos, cabe recalcar que la
materia de mecnica en la actualidad se lo hace por medio de
consultas en manuales tcnicos diseados por fabricantes
automotrices, por medio del internet, y de esta manera despejar
inquietudes nuestras y de los estudiantes que siguen nuestra
especializacin.
1.2. Planteamiento del problema
En las instalaciones del Taller de Mecnica Automotriz de
nuestra Universidad existe material didctico antiguo no aplicable
con la tecnologa actual para el desarrollo de los conocimientos
terico prcticos de los estudiantes.
Debido al acelerado adelanto tecnolgico y la constante
preocupacin por el medio ambiente ya muy contaminado por los
vehculos de combustin interna, adems de la evolucin de la
alimentacin de combustible desde los motores de carburador
pasando por la inyeccin mecnica, electrnica, junto con los
adelantos tecnolgicos cada vez ms grandes y siendo un paso
hacia adelante en ecologa importante debido a que son el eslabn
entre vehculos a gasolina y vehculos totalmente elctricos y se
estn volviendo cada vez ms comunes y es por eso nuestra
preocupacin por la problemtica que lleva consigo el estar tan
atrasada la universidad en cuanto a esta tecnologa, tericamente y
en medios para la prctica obsoletos dejando a los futuros
ingenieros indefensos en el sentido del avance de la tecnologa vs
el equipamiento del taller de aprendizaje de nuestra universidad,
-
3
carente de software y hardware apto para la enseanza de esta
tecnologa
Por esta razn los estudiantes de la carrera carecen del
conocimiento de la tecnologa del funcionamiento del sistema de la
batera de 220v basado en el vehculo Toyota Prius.
1.3. Formulacin del problema
Cmo elaborar un mdulo didctico para la enseanza del
funcionamiento del sistema de la batera de 220v basado en el
vehculo Toyota Prius.?
1.4. Delimitacin.
1.4.1. Delimitacin Espacial.
La investigacin se realiz en la Universidad Tcnica del
Norte, Escuela de Educacin Tcnica, especialidad de
Ingeniera en Mantenimiento Automotriz.
La investigacin se desarrollo en los Talleres de la
especialidad de Ingeniera en Mantenimiento Automotriz-
FECYT.
1.4.2. Delimitacin Temporal
-
4
El Proyecto se lo desarroll durante el periodo
comprendido del mes de mayo del 2011 al mes de diciembre
del 2011, previamente se pondr en consideracin al
Consejo Directivo para su previa aceptacin y defensa ante
el jurado.
1.5. Objetivos
1.5.1 Objetivo general
ELABORACIN DE UN MODULO DIDCTICO PARA
LA ENSEANZA DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA
DE LA BATERA DE 220V BASADO EN EL VEHCULO
TOYOTA PRIUS.
1.5.2 Objetivos Especficos
a) Realizar una investigacin bibliogrfica acerca del
funcionamiento del sistema de la batera de 220V del
vehculo Toyota Prius.
b) Desarrollar un mdulo didctico del funcionamiento del
sistema de la batera de 220V basado en el vehculo
Toyota Prius.
c) Presentar un modelo didctico real de la batera de 220V
basado en el vehculo Toyota Prius.
-
5
1.6. Justificacin.
El motivo principal por el cual se realiza esta investigacin es el
de mejorar el conocimiento de los estudiantes de la especialidad de
Ingeniera en Mantenimiento Automotriz aplicando el Proyecto de
nuestra propuesta basada en el vehculo Toyota Prius, con el fin de
implementar el material didctico al taller de la UTN.
Con el desarrollo de este proyecto, se dar solucin a los
problemas ocasionados por la falta de material didctico y de
conocimiento de los estudiantes de la carrera de este tipo de
mecanismos existentes en la actualidad.
Por tal razn esta investigacin beneficiar a toda la comunidad
educativa, principalmente a los estudiantes de nuestra
especialidad, lo que permitir que todos conozcan y lleven a la
prctica la utilizacin, mantenimiento y funcionamiento de un
sistema de batera de 220V de un vehculo hibrido.
-
6
CAPITULO II
2. MARCO TERICO
2.1. Fundamentacin Terica
2.1.1. Historia del Automvil Hibrido
Imagen N 1
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-
hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
Desde mediados de los aos 20 del siglo pasado los
coches hbridos estuvieron fuera de la palestra durante
muchos aos. Hay que esperar hasta mediados de los aos
60, cuando empieza la humanidad a darse cuenta de las
consecuencias de la contaminacin y que esta se est
volviendo incontrolable.
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona -
7
En 1966 el congreso de Estados Unidos recomienda el
uso de coches elctricos para reducir la contaminacin
ambiental. La industria empieza a moverse tmidamente.
Ms o menos por entonces, el ingeniero Victor Wouk dijo
que el futuro no estaba en el motor elctrico, sino en el
hbrido gasolina/elctrico, lo que le vali bastantes crticas.
Los primeros prototipos modernos
En 1969 la todopoderosa General Motors muestra tres
prototipos de microcoche, uno elctrico, otro hbrido y otro
slo a gasolina, los XP512 (imagen N1). Las prestaciones
eran anecdticas, as como sus cifras en general, no fueron
ms que demostradores tecnolgicos. En el mismo ao
sacaron un prototipo de coche normal, el Opel Kadett Stir-
Lec I (Imagen N 2).
Imagen N 2
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-
hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
http://www.motorpasion.com/opel/opel-kadett-stir-lec-i-el-hibrido-de-rango-extendido-de-gm-en-1969http://www.motorpasion.com/opel/opel-kadett-stir-lec-i-el-hibrido-de-rango-extendido-de-gm-en-1969http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona -
8
Los modelos 100% elctricos demostraban que quedaba
mucho por hacer, las bateras daban prestaciones muy
pobres y muy poca autonoma, as que los hbridos eran la
alternativa ms viable. En 1970 se emite la Clean Air Act en
Estados Unidos, que pide reducir las emisiones un 95% para
1976. Un objetivo muy lejos de la realidad de entonces.
Poco despus se produce un incentivo muy grande para
la investigacin de la propulsin alternativa, la crisis del
petrleo de 1973. Las imgenes de colas kilomtricas para
repostar gasolina dieron la vuelta al Mundo y dieron un aviso
a Occidente: dependan demasiado del petrleo y deban
buscar las formas de ser ms autosuficientes y reducir su
inmenso gasto.
Imagen N 3
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-
hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona -
9
Entre 1968 y 1971 tres cientficos investigaron sobre
combinaciones de sistemas hbridos. Baruch Berman,
George H. Gelb y Neal A. Richardson desarrollaron y
patentaron un sistema de transmisin electromecnica que
consegua ms eficiencia utilizando un motor pequeo de
combustin interna. Muchas de sus ideas se han utilizado en
hbridos modernos.
La alemana Volkswagen desarroll en 1973 el
Volkswagen Taxi, que se mostr en salones de Estados
Unidos principalmente. El Taxi tena la habilidad de funcionar
tanto con gasolina como con motor elctrico
alternativamente o a la vez, logrando ms eficiencia que
ningn hbrido hasta la fecha. Recorri casi 13.000
kilmetros en pruebas.
Imagen N 4
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-
hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona -
10
En 1973 Victor Wouk y Charlie Rosen construyen un
prototipo de hbrido sobre un 1972 Buick Skylark cedido por
General Motors. Se eligi ese modelo por el volumen que
tena su vano motor, dentro alojaron un motor elctrico de 20
CV y un motor rotativo del Mazda RX-2. No lleg a superar
los 136 km/h en las pruebas debido a unos traqueteos
estructurales.
El coche se prob en la Environmental Protection Agency
(EPA), pero alguien desde arriba, Eric Stork, cancel el
proyecto y no se consideraron los resultados. Wouk
consigui la mitad de consumo que el modelo convencional y
una reduccin de emisiones del 9%, nada mal para la poca.
Stork dijo que la tecnologa hbrida no era prctica.
Imagen N 5
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-
hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
Mientras Victor Wouk intent mostrar las bondades de la
tecnologa durante aos, en General Motors el desarrollo
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona -
11
continu a pequeos pasos. En Japn Toyota empieza el
desarrollo de coches hbridos tambin, mostrando en 1976
un prototipo de deportivo hbrido en serie movido por turbina
de gas (GT) y motor elctrico. Se llamaba Toyota GT Hybrid
Concept, basado en el Toyota Sports 800 de 1969
.
En 1979 Dave Arthurs transform su Opel GT para crear
un hbrido mixto, utilizando el motor de un cortacsped y un
motor elctrico de 400 amperios con bateras de 6 voltios. Se
gast 1.500 dlares en dicho montaje, pero logr un
consumo de slo 2.81-3,14 l/100 km (depende de la fuente).
Entre sus soluciones tcnicas estaba la frenada
regenerativa, que no es nueva por entonces.
Imagen N 6
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-
hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona -
12
En el ao siguiente, 1980, la compaa de cortacspedes
Briggs & Stratton desarrollaron un coche hbrido utilizando
un bicilndrico de 16 CV con gasolina y un motor elctrico,
con una potencia combinada de 26 CV. El vehculo era de
diseo propio, con dos puertas y seis ruedas. Mientras tanto
General Motors invirti mucho dinero en investigacin,
creyendo que los elctricos e hbridos se impondran a corto
plazo.
A finales de la dcada de los 80 se presenta el Audi Duo,
basado en el Audi 100 Avant quattro. Tena un motor
elctrico de 12,6 CV para el eje trasero y un motor 2.3 de
cinco cilindros para el eje delantero, con bateras de nquel-
cadmio (NiCD). En 1991 se presenta otro prototipo, Audi Duo
II, basado en el mismo coche. La carrocera familiar era
idnea por su espacio para las bateras.
Imagen N 7
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-
hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona -
13
Ms al norte, la sueca Volvo muestra en 1993 un
prototipo denominado Environmental Concept Car, equipado
con 349 kilogramos de bateras NiCD. Es un anticipo del
ReCharge Concept mostrado en 2007, pues un motor
trmico se usaba para recargar la energa de las bateras,
pero no tena conexin fsica con las ruedas (hbrido en serie
y de rango extendido, REHEV).
Los hbridos vuelven al mercado
En 1997 Audi lanza al mercado el Audi Duo III, con un
motor 1.9 TDI de 90 CV y un motor elctrico de 29 CV, en
configuracin paralela y traccin delantera. Fue el primer
hbrido europeo moderno de produccin, pero slo se
vendieron 60 unidades y fue un fracaso comercial por su
elevado precio. Hay que esperar a 2009 para ver otro hbrido
europeo, el Mercedes-Benz S 400 BlueHYBRID.
http://www.motorpasion.com/tecnologia/volvo-recharge-concept-un-c30-hibrido-en-frankfurthttp://www.motorpasion.com/mercedes/mercedes-benz-s-400-bluehybrid-el-primer-hibrido-de-mercedes -
14
Imagen N 8
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-
hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
Es finalmente Toyota la que se moja y lanza al mercado
japons el Toyota Prius (en latn, pionero) en diciembre de
1997, es el primer hbrido de produccin masiva del Mundo.
Es un hbrido puro, con una cantidad muy elevada de
soluciones tcnicas innovadoras e incluso un problema de
patentes que los jueces fallaron en contra de Toyota. El
primer ao de ventas fue un xito, 18.000 unidades. A
finales de 2000 se vendi en otros mercados con algunos
cambios.
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona -
15
Imagen N 9
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-
hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
Honda se apunta a la carrera en 1999 con el Honda
Insight, un semihbrido con cambio manual o CVT, de
reducido tamao y peso, aerodinmica optimizadsima y un
consumo de combustible realmente bajo. Se vendi en
EEUU, en Espaa no llegamos a verlo. Entre 2003 y 2005 se
vende el Honda Civic IMA como respuesta al Prius, con
cambio manual.
Imagen N 10
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-
coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona -
16
Gracias a la buena acogida de estos modelos, aparecen
sus sucesores, Toyota Prius II y Honda Civic Hybrid, que son
modelos totalmente nuevos y con cambio CVT. Mientras
Honda apuesta por el esquema semihbrido, Toyota apuesta
por el hbrido puro y lo traslada al segmento de lujo por
primera vez con la gama de hbridos Lexus: Lexus RX 400h,
Lexus GS 450h y Lexus LS 600h.
La justificacin de la hibridacin con lujo fue como
demostracin tecnolgica y para aumentar el placer de
conduccin, no pensando en un gasto ms bajo aunque eso
estaba como efecto secundario. La tecnologa Toyota se ha
vendido a fabricantes como Ford a cambio de sus
conocimientos en otras reas, como motores diesel.
Imagen N 11
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-
hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona
http://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfeccionahttp://www.motorpasion.com/coches-hibridos-alternativos/historia-del-coche-hibrido-la-tecnologia-se-perfecciona -
17
En 2004 aparece el primer hbrido de comercializacin
masiva americano, tambin el primer SUV hbrido del
Mundo, Ford Escape Hybrid. Tiene un motor Atkinson 2.3 de
156 CV y mdulo elctrico de 94 CV, en versiones 42 y
44. Su consumo de combustible en autova es 7,6 l/100 km
(42) u 8,1 l/100 km (44). En su da fue el SUV ms
eficiente del mercado americano.
En Estados Unidos los hbridos aparecen como
transformacin de modelos existentes, no son diseos
pensados desde cero para conseguir consumos bajos, al
igual que los Lexus. Los Prius e Insight son modelos
diseados desde cero, no tienen versiones convencionales a
la venta. Hoy da donde ms variedad hay de hbridos es en
el mercado mundial incluido el ecuador.
Japoneses y americanos piensan nicamente en hbridos
a gasolina, pero en Europa se estn investigando
soluciones hbridas con motor diesel en Citron, Opel y
Peugeot principalmente. Estos modelos aparecern a medio
plazo en el mercado.
-
18
2.1.2 FUNCIONAMIENTO DE LA BATERIA DE 220V
Los hbridos han jugado un papel muy importante, y el primer
hbrido que realmente ha llegado a las masas ha sido el Toyota
Prius. Es considerado el vehculo ms importante de la dcada.
Entre las razones de su popularidad est una esttica llamativa,
un precio ya moderado y un consumo de combustible realmente
bajo. Sus bajas emisiones de CO2 han sido la razn de su
proliferacin en zonas urbanas, el territorio donde es ms
ahorrativo.
El Prius utiliza dos bateras, una comn de 12v para todos los
accesorios del auto y una sellada de Alto Voltaje de Ni-MH (Nquel-
Metal) de 220v. Tiene dos motores-generadores de imanes
permanentes, que pueden producir una potencia de hasta 90CV, un
torque de 153Lbs-ft. y un voltaje mximo de hasta 650v despus
del booster, mientras que la batera de Alto Voltaje produce
46CV. En total, el sistema hbrido produce 136CV.
Ha resultado tambin un coche muy fiable, y tambin los
taxistas de muchas ciudades de Espaa los usan con regularidad.
Existen ejemplares que han recorrido ms de medio milln de km
sin un slo fallo mecnico, ms all de reemplazar las bateras a
los 500.000 km debido a su degradacin, algo comn en toda
batera. Sobre todo, es un coche simple de conducir, al no tener
http://www.diariomotor.com/2008/08/11/toyota-prius/http://www.diariomotor.com/2008/08/11/toyota-prius/ -
19
una caja de cambios CVT se conduce como si fuese un automtico
y no es necesario preocuparse de nada ms.
Imagen N 12
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&
gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
An hay quien cree que es necesario enchufar un hbrido. La
realidad es que el motor trmico recarga las bateras en
movimiento y el elctrico acta como generador al desacelerar. La
frenada regenerativa transforma potencia de frenado en energa
elctrica para las bateras. El hecho de que esta complejidad
tcnica funcione de manera sencilla y fiable para cualquier tipo de
conductor ya es un triunfo por s solo, y algo de lo que en Toyota
estarn orgullosos.
Uno de los motivos por los que se considera al Toyota Prius
como el coche de la dcada es porque ha popularizado y
masificado la tecnologa hbrida, que antes se vea como algo
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq= -
20
extrao y desconocido. Tambin ha servido para incitar a la gente
para lograr el ms bajo consumo de combustible, aunque sin llegar
a los extremos de algunos hypermilers, que han bajado de 1 l/100
km, pero sin mucho respeto por la seguridad. Pero no slo son
alabanzas, el Prius tambin tiene aspectos negativos.
Uno de ellos es su poca diversin de conduccin, a veces
parece un electrodomstico con ruedas, pero su consumo puede
hacer olvidar ese detalle. Adems, la nueva generacin ya tiene
136 CV de potencia y un consumo an inferior. Otro fallo es que su
produccin es cara e implica bateras complejas, hechas con
materiales contaminantes que requieren transporte de las minas
hasta la fbrica de Toyota, en Japn. Siempre queda el consuelo
de que sern recicladas al final de su vida til.
Imagen N 13
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&
gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq= -
21
Desde el Prius, el nmero de coches hbridos ha crecido mucho,
pero sigue siendo el lder absoluto del mercado. En EEUU es el
tercer Toyota ms vendido, slo por detrs de los ubicuos Camry y
Corolla. En Japn suele ser el coche ms vendido del pas, gracias
a las subvenciones estatales. Se comenta que en cmputo global
supone alrededor de la mitad de ventas de vehculos hbridos.
Imagen N 14
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&
gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
La tercera generacin fue lanzada en el ao 2008 al mercado,
con un gran xito. Este paso intermedio entre vehculos de
combustin interna y los elctricos ha resultado de lo ms exitoso.
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.diariomotor.com/2009/01/15/toyota-prius-2010-imagenes-y-datos-oficiales/ -
22
2.1.3 Batera de nquel e hidruro metlico
Una batera de nquel-hidruro metlico (Ni-MH) es un tipo
de batera recargable que utiliza un nodo de oxidrxido
de nquel (NiOOH), esto permite eliminar el costoso (y medio
ambientalmente peligroso) cadmio a la vez que se beneficia de una
mayor capacidad de carga y un menor efecto memoria.
Cada clula de Ni-MH puede proporcionar un voltaje de
1,2 voltios y una capacidad entre 0,8 y 2,9 amperio-hora. Su
densidad de energa llega a los 80 Wh/kg. Este tipo de bateras se
encuentran menos afectadas por el llamado efecto memoria, en el
que en cada recarga se limita el voltaje o la capacidad (a causa de
un tiempo largo, una alta temperatura, o una corriente elevada),
imposibilitando el uso de toda su energa.
Los ciclos de carga de estas bateras oscilan entre las 500 y
700 cargas, algunos de sus inconvenientes son las "altas"
temperaturas que alcanzan en las cargas o en los usos.
La primera batera de NiMH destinada al mercado de consumo
para pequeas aplicaciones aparece en el mercado en 1989 como
una variacin de la pila de nquel e hidrgeno de los aos 70.
Las aplicaciones de las bateras NiMH para vehculos incluyen
todos los vehculos de propulsin totalmente elctrica o en las
versiones hbridas como es el Toyota Prius.
http://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_recargablehttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodohttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cadmiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_memoriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperio-horahttp://es.wikipedia.org/wiki/1989http://es.wikipedia.org/wiki/Pila_de_n%C3%ADquel_e_hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1os_70 -
23
2.1.4 Las bateras de NiMH en hbridos
Las bateras de nquel desempean un papel clave en la
alimentacin de alternativas sostenibles de transporte.
El desarrollo tecnolgico ha reducido el tamao, peso y costo
del hidruro de metal nquel (NiMH) paquetes de bateras utilizados
en los vehculos elctricos hbridos (HEV). Relativamente compacto
en tamao, que ahora tienen el poder suficiente fiabilidad, y la
esperanza de vida de haber sido seleccionados para la mayora de
los HEV producidos en masa, como el Toyota Prius.
La batera NiMH ha hecho posible una gran reduccin de
contaminantes de vehculos, al tiempo que mejora la utilizacin de
los recursos energticos escasos.
Uno de los criterios utilizados para evaluar el costo ambiental de
una tecnologa es el "pozo a la rueda" eficiencia. Esto expresa la
eficiencia global de una fuente de energa, desde la extraccin de
la tierra para cuando se hace girar las ruedas de un vehculo. Un
automvil moderno, convencional tiene un rendimiento global de
slo el 14%, de acuerdo con Toyota. La primera generacin del
Prius hbrido HEV alcanza el 28%, y la segunda generacin,
modelo 2004, el 32%. Esto se compara con la eficiencia objetivo
para el prototipo de pila de combustible de Toyota, vehculo hbrido
de 42% (suponiendo que el combustible de hidrgeno se obtiene a
partir de gas natural comprimido).
-
24
Todos estos vehculos de aumentar su eficiencia por recuperar
la energa perdida a travs de la friccin de frenos convencional, es
decir, mediante un proceso llamado "frenado regenerativo". Y si
bien hay varias formas alternativas para capturar esta energa,
Honda y Toyota, son los nicos proveedores de HEV de
produccin masiva en el mercado, han optado por las bateras de
NiMH.
El producto est garantizado durante ocho aos, pero la
expectativa es que puede durar 15 aos.
Existen tres principales preocupaciones entre los potenciales
compradores de vehculos hbridos que son las siguientes:
1) La longevidad y las cuestiones de reparacin
2) Los crditos dudosos de economa de combustible
3) Duracin de la batera
La primera duda es razonable. Para combatir
esto, Ford , Honda y Toyota, ofrecen al menos ocho aos de
garanta en componentes hbridos, pero eso es de poca ayuda si se
quedara varado lejos de un concesionario.
http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://consumerguideauto.howstuffworks.com/new-ford-prices-reviews.htm&rurl=translate.google.com.ec&usg=ALkJrhg7-gGyYtLUNk2nX3tOGkGdHxJaIghttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://consumerguideauto.howstuffworks.com/new-honda-prices-reviews.htm&rurl=translate.google.com.ec&usg=ALkJrhhF0HJu3bao89NCJncPYPkilM9drwhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://consumerguideauto.howstuffworks.com/new-toyota-prices-reviews.htm&rurl=translate.google.com.ec&usg=ALkJrhjmT1sTylzmbndaCt7PhO7ytbIXFQ -
25
2.1.5 Batera de Alta Tensin del Toyota Prius
El Toyota Prius, vehculo hbrido, contiene dos motores
generadores elctricos y otro de gasolina de ciclo ATKINSON para
su funcionamiento.
En el interior del vehculo se almacenan dos fuentes de Energa:
1) Gasolina almacenada en el depsito para el motor de
combustin interna.
2) Fuente Elctrica almacenada en una batera de vehculo hbrido
(HV) o de alta tensin para los motores generadores
La batera de alta tensin provee un voltaje de 220V en las
versiones ms modernas, y voltajes mayores para versiones
anteriores del Prius, y lgicamente estos valores cambian
dependiendo del fabricante, este voltaje en el caso del Prius
proviene de un paquete de 14 bateras en serie dispuestos as:
Existen 28 bateras pequeas de 7,89 V cada una y estn
conectadas en serie de dos en dos para formar 14 paquetes
de bateras de 15,78V cada una y a su vez estn conectadas
todos estos 14 paquetes en serie para generar un total de
220 Voltios.
La batera est compuesta de hidruro de metal-nquel, estancos
y anti fugas. El compuesto es un alcalino de hidrxido de
potasio y sodio en forma de gel. En caso de vertido se
neutraliza con acido Brico o Vinagre.
-
26
Est sellada en una carcasa metlica.
Se encuentra aislada de la alta tensin, ubicada en el travesao
trasero firmemente sujeta al suelo
El electrolito de la batera es un alcalino caustico que daa la
piel.
Este voltaje es entonces el que a continuacin ser utilizado en
los motores trifsicos que son el motor-generador MG1, el motor-
generador MG2 y el motor del aire acondicionado. Este voltaje
requiere ser tambin restablecido y monitoreado constantemente
por la ECU de la batera, adicionalmente la batera debe
mantenerse a temperatura que no ocasione problemas.
Imagen N 15
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota
+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
El paquete completo de batera posee 3 sensores de
temperatura (termistores) que llevan informacin a la ECU de la
Batera de la temperatura a la que se encuentra la batera (un
sensor superior y dos inferiores). Adicionalmente las bateras
poseen un sistema de desfogue de vapores para evitar que los
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq= -
27
vapores de la batera salgan y formen depsitos en las partes
elctricas y electrnicas cercanas, y tambin un sistema de
ventilacin que circula alrededor de la batera completa
envolvindola con aire y posibilitando su enfriamiento. Los 3
sensores de temperatura de la batera se encuentran en la parte
inferior del conjunto de la batera HV. La resistencia del termistor,
que est integrada en cada sensor de temperatura de la batera,
vara de acuerdo con los cambios de temperatura del conjunto de
la batera HV. Cuanto ms baja sea la temperatura de la batera,
ms alta ser la resistencia del termistor. A su vez, mientras ms
alta sea la temperatura, ms baja ser la resistencia.
La Batera HV suministra electricidad de corriente CC al sistema
elctrico de alta tensin, canalizan un cable de corriente positiva y
otro de corriente negativa, debajo del suelo del vehculo hasta el
convertidor. Los ocupantes del vehculo y el personal de
emergencias quedan aislados de la electricidad de alta tensin, por
medio de los siguientes sistemas:
Un fusible (jumper) de alta tensin proporciona proteccin
contra cortocircuitos en la batera HV. Este fusible va ubicado
en el lado izq. De la batera HV, el desbloqueo del rel se
realiza tambin de forma manual, bien ante una emergencia o
una reparacin o mantenimiento en los talleres.
Los cables elctricos positivo y negativo conectados a la batera
HV estn controlados por rels normalmente abiertos de 12v.
Cuando se apaga el vehculo, los rels cesan el flujo de
electricidad proveniente de la batera HV.
-
28
Ambos cables estn aislados del chasis metlico por lo que no
existe ninguna posibilidad de sacudida elctrica al tocar el
chasis metlico.
Un monitor de fallo a masa realiza un seguimiento continuado
de prdida de alta tensin al chasis cuando el vehculo est en
funcionamiento.
Los rels de la batera HV se abrirn automticamente para
cesar el flujo elctrico, en el caso de que una colisin active los
airbags SRS delanteros.
La batera HV, el ECU de la batera y el SMR (Sistema de
Enlace Principal) estn encerrados en una sola carcasa localizada
en el compartimiento del equipaje, detrs del asiento trasero.
-
29
2.1.5.1 Especificaciones de la Batera
Tabla N 1
Especificaciones 97 Prius 00 Prius 04 Prius 06 HH y RX400h
Factor de forma Cilndrica Prismtico Prismtico M prismtico
Las clulas
(Mdulos) 240 (40) 228 (38) 168 (28)
240 (30)
8cell/mod
Voltaje nominal 288.0 V 273.6 V 201.6 V 288.0 V
Capacidad
Nominal 6.0Ah 6.5Ah 6.5Ah 6.5Ah
Pack de peso
68 kg
Especficas de
energa 800 W / kg 1000 W / kg 1300 W / kg 1192W/kg
Especficas de
energa 40 Wh / kg 46 Wh / kg 46 Wh / kg 41Wh/kg
Mdulo de Peso 1090 g 1050 g 1040 g 1510g
Dimensiones del
mdulo
35 (centro)
x384 (L) 19.6x106x275 19.6x106x285 18.4x96x382
http://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.eaa-
phev.org/wiki/Toyota_Prius_Battery_Specs
Mientras Toyota Prius no es el primer hbrido que se
vende en los EE.UU. fue sin duda la primera en vender en
cantidades razonables, ofreciendo ms espacio, ms
potencia, e incluso mejores cifras de economa de
combustible que los dems de su categora.
Ayudado por los costos crecientes del combustible,
Toyota construy alrededor de 52.000 de los autos de
http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://www.eaa-phev.org/wiki/Toyota_Prius&rurl=translate.google.com&usg=ALkJrhj9918MPqVEcveoNyD0XIGOvYwnFghttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://www.eaa-phev.org/wiki/Toyota_Highlander_Hybrid&rurl=translate.google.com&usg=ALkJrhhV7Vsck5kexCOq4U2slmF9vhvRyQhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://www.eaa-phev.org/wiki/Lexus_RX_400h&rurl=translate.google.com&usg=ALkJrhitoOd-Y3oo-aJAa1a0NbnAtFaSAghttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.eaa-phev.org/wiki/Toyota_Prius_Battery_Specshttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.eaa-phev.org/wiki/Toyota_Prius_Battery_Specshttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://consumerguideauto.howstuffworks.com/all-toyota-priuss.htm&rurl=translate.google.com.ec&usg=ALkJrhhdnpnDBsTwflcsoCE4MSEo0khqNQ -
30
primera generacin, y hasta ahora ha aadido ms de
214.000 de la ltima versin. Eso significa que han habido
ms de 1.2 millones de hbridos Prius vendidos en los
EE.UU., lo que lo convierte de lejos en el hbrido ms
popular del pas.
Y Toyota afirma que ninguno ha requerido un reemplazo
de la batera debido al mal funcionamiento o de
"desgaste". Las bateras de reemplazo slo se venden a un
precio de venta de $ 3000 en Estados Unidos y han sido
para los coches que estuvieron involucrados en
accidentes. Toyota afirma adems que el hidruro de nquel-
metal (NiMH), paquetes de bateras utilizados en todos los
modelos Prius se espera que dure la vida til del coche con
muy poca o ninguna degradacin en la capacidad de
potencia.
Para aquellos de nosotros que tienen telfonos celulares
y otros dispositivos con bateras de NiMH, que dicen puede
sonar poco realista. Con el tiempo, la longevidad de la carga
de la batera parece disminuir, lo que resulta en el uso cada
vez ms corto entre las cargas. Con el tiempo, la batera
pierde su valor y toca comprar un reemplazo.
Pero en el caso de la mayora de los dispositivos
electrnicos, las bateras tienden a ser cargadas por
completo cuando estas estn casi totalmente descargadas.
-
31
Para el grupo de alimentacin en el Prius, Toyota dice
que est en gran medida al tiempo de vida de la batera.
Para llegar a la mxima vida til de la batera Prius, el
cerebro del coche no permite que la batera se cargue o
descargue por completo. Toyota dice que para mejor vida de
servicio, la batera Prius le gusta que se le mantenga en
alrededor de un cargo del 60 por ciento. En funcionamiento
normal, el sistema permite por lo general el nivel de carga
varan desde 10 hasta 15 puntos porcentuales. Por lo tanto,
la batera es raramente ms de 75 por ciento de cargos, o
menos de 45 por ciento de cargos.
Si est familiarizado con el Prius, usted sabe que hay un
indicador de batera-carga en el panel de
instrumentos. Toyota dice que esto no es el nivel de carga
en s, sino mas bien un estado de la ventana de carga. La
parte superior de la ventana representa sobre un cargo del
75 por ciento, la parte inferior sobre carga del 45 por ciento.
Segn Toyota, la vida de la batera Prius es determinada
ms por kilometraje que por el tiempo, y ha sido probado a
180.000 millas. Taxis Prius de primera y segunda generacin
en Canad que habran viajado ms de 200.000 kilmetros
no han sufrido ningn problema de batera.
-
32
La batera del Prius es de la fabrica Panasonic.
Proporciona 220V, tiene 6,5 Ah de capacidad (3 horas), pesa
42 kg y tiene la densidad de energa ms alta del mundo
entre las bateras de su tamao.
Esta batera slo se recarga con el generador, al que
impulsa el motor trmico. No tiene ningn tipo de conexin
para conectarla a una red o a otro dispositivo de carga.
Imagen N 16
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q
=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
La batera no tiene efecto memoria porque el sistema
elctrico est hecho para que nunca baje de un cierto nivel
de carga, mientras el coche est funcionando. Cuando el
coche queda parado y desconectado, el proceso de
descarga es muy lento. No est prevista su sustitucin en el
programa de mantenimiento y, como todos los elementos del
sistema hbrido, tiene ocho aos de garanta.
Est conectada a un inversor que convierte los 220V de
corriente continua en 500 de corriente alterna. Este
dispositivo tambin invierte la corriente elctrica cuando hay
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq= -
33
que cargar la batera (bien con el generador, o bien con el
motor elctrico).
Imagen N 17
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&
gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
Imagen N 18
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q
=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq= -
34
2.1.6 Funcionamiento de las bateras del Prius
Al igual que muchos dispositivos electrnicos han cambiado
recientemente de las bateras de NiMH ah iones de litio, por lo que
tambin podra el Prius por dos razones: En primer lugar, Toyota
dice que el costo de nquel se ha triplicado en los ltimos aos, en
gran parte porque China est comprando mucha de ella para
fabricar acero inoxidable. Adems, las bateras de iones de litio
ofrecen una mayor densidad de potencia que permiten a una
batera de potencia similar a ser ms pequeas y ligeras.
Pero Toyota observa todava que hay algunos problemas que
deben superarse antes de que las bateras de iones de litio estn
listas al menos en coches como el Prius. Una de ellas es que las
bateras tienen una peligrosa tendencia a incendiarse. La segunda
es que la vida til de una batera de iones de litio en una aplicacin
como el Prius no consigue equipararse a la de una batera de
NiMH. Pero ninguno de estos problemas parece insuperable,
Toyota estima que estas bateras de iones de litio pueden ser
utilizadas en el Prius en tan slo dos o tres aos.
Por ahora, sin embargo, Toyota destaca por la durabilidad de
sus bateras de NiMH. Y no tiene planes de vender muchos
reemplazos en corto plazo.
-
35
Imagen N 19
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota
+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
La batera sirve como fuente de electricidad para todo el coche.
Obtiene la energa por dos medios: uno, del motor trmico, a travs
del generador. Dos, del motor elctrico cuando ste no impulsa al
coche (en ese caso, el motor elctrico se convierte en otro
generador).
En la imagen siguiente, que simula una aceleracin y una
deceleracin del coche, se pueden apreciar todos los procesos
citados.
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq= -
36
Imagen N 20
http://www.google.com/images?q=BATERIA%20HV%20toyota%20prius&hl=es&prmd=iv
nsfd&um=1&ie=UTF-8&source=og&sa=N&tab=wi&biw=1366&bih=667
http://www.google.com/images?q=BATERIA%20HV%20toyota%20prius&hl=es&prmd=ivnsfd&um=1&ie=UTF-8&source=og&sa=N&tab=wi&biw=1366&bih=667http://www.google.com/images?q=BATERIA%20HV%20toyota%20prius&hl=es&prmd=ivnsfd&um=1&ie=UTF-8&source=og&sa=N&tab=wi&biw=1366&bih=667 -
37
El sistema est controlado por la ECU del Hibrido que distribuye la
fuerza de cada elemento, de acuerdo con la fuerza que sea
necesaria en cada momento y con el nivel de carga de la batera.
En la siguiente imagen se puede ver un ejemplo de
funcionamiento. En las dems imgenes se ve una ilustracin del
flujo de fuerza en cada caso, junto con el esquema que puede
aparecer en el monitor del coche.
Imagen N 21
http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=is
ch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=
Imagen N 22
http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=is
ch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=
http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oqhttp://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oqhttp://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oqhttp://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq -
38
Imagen N 23
http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&
q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=
Imagen N 24
http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&
q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=
http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq= -
39
Imagen N 25
http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&
q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=
Hay un botn que anula completamente el motor trmico, si la
batera no baja de una cierta carga y si el conductor no solicita demasiada
fuerza del sistema (una aceleracin fuerte, un rampa pronunciada o una
velocidad superior a unos 50 km/h). Esta funcin puede ser til para salir
circular por espacios cerrados (como aparcamientos), sin que el coche
contamine ni haga ruido.
2.1.7 ECU de la Batera
La ECU de la batera est ubicada a un lado de la batera de
alta tensin, a esta llegan los cables de informacin de los voltajes
de los paquetes de las bateras que son 14 en total ms la
referencia del negativo.
http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq= -
40
Adicionalmente encontramos un pin donde se aplican los 5 V de
alimentacin al sensor de corriente ms su respectiva seal y
masa. Un pin de alimentacin constante de batera, un pin de
alimentacin por ignicin; estn conectadas los termistores para la
informacin de temperatura de la batera de alta tensin y
adicionalmente este controla al ventilador de aire para la batera
(Blower Bat) mediante el negativo al rel del motor del soplador.
Tambin la ECU verifica los pulsos negativos dados al motor por el
controlador del ventilador (Driver Fan) el cual recibe pulsos de la
ECU que van al transistor del mismo.
Imagen N 26
FUENTE: Archivo personal raul Oa
El sensor de corriente de la batera adicionalmente por seal de
voltaje informa a la ECU de la batera cuando la carga esta baja como se
puede apreciar en los siguientes grficos.
-
41
Imagen N 27
http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&
q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=
2.1.8 PCU de la Batera
El Power Control Unit o Inversor es un componente que se
encuentra bajo el cap y se encarga de convertir la corriente directa
de la batera de alto voltaje en corriente alterna trifsica para
suministrarla a los motores-generadores elctricos, al aire
acondicionado, y de 12v CC para los accesorios del automvil. La
corriente que se utiliza en todos los autos es corriente directa, va
en un slo sentido de negativo a positivo, por eso si conectamos al
revs algn dispositivo en el auto lo quemamos o provocamos un
corto. La corriente que utilizamos en nuestras casas es corriente
alterna y flucta de positivo a negativo muchas veces por segundo,
por eso no importa si conectamos la plancha al derecho o al revs,
total la polaridad siempre est variando.
http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq=http://www.google.com/images?um=1&hl=es&biw=1366&bih=667&tbs=isch%3A1&sa=1&q=procesos+toyota+prius&aq=f&aqi=&aql=&oq= -
42
El inversor se encarga de las siguientes funciones:
Convierte los 201,6 V DC (corriente continua) que entrega la
batera HV en 201,6 V AC trifsica (corriente alterna). Multiplica
estos 201,6 V AC trifsica hasta un mximo de 500 V AC
trifsica gracias al booster. al motor y al generador elctricos
del THSD.
Convierte los 201,6 V DC en 201,6 V AC para el compresor
elctrico del aire acondicionado.
Convierte los 201,6 V DC en 12V DC y 100 A. para recargar la
batera de 12V, dada la ausencia de alternador y alimentar a los
dems elemento elctricos del vehculo (luces, audio,
ventiladores, etc.).
Imagen N 28
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota
+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq= -
43
Imagen N 29
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&
gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
El inversor, el motor elctrico y el generador son enfriados
mediante un sistema refrigeracin independiente de la refrigeracin
del motor trmico. La unidad de control HV es la que se encarga de
controlar la bomba elctrica de agua. En las versiones del Prius del
"04" y posteriores el radiador ha sido simplificado y el espacio que
ocupa ha sido minimizado.
2.1.9 Instalacin de alta tensin
La instalacin elctrica para la propulsin funciona con 500 V,
hay otra instalacin de 12 V para los dems elementos elctricos
del coche. Para reducir peso (y precio) la red de cables de alta
tensin no es de cobre, sino de aluminio. Hay sensores que cortan
instantneamente la corriente en caso de accidente o de
cortocircuito
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq= -
44
La tensin de funcionamiento del circuito de alta tensin (HV)
vara en funcin de la evolucin del sistema hbrido THS (Toyota
Hybrid System)
Imagen N 30
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+p
rius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
Imagen N 31
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+p
rius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=
http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=http://www.google.com/images?hl=es&source=hp&biw=1366&bih=667&q=toyota+prius&gbv=2&aq=f&aqi=g10&aql=&oq= -
45
2.2. MODULO DE ENSEANZA.
Un mdulo de enseanza es una propuesta organizada de los
elementos o componentes instructivos para que el alumno/a
desarrolle unos aprendizajes especficos en torno a un determinado
tema o tpico. Los elementos o componentes instructivos bsicos
que un mdulo debe incluir son:
Los objetivos de aprendizaje
Los contenidos a adquirir
Las actividades que el alumno ha de realizar
La evaluacin de conocimientos o habilidades
Un mdulo est formado por secciones o unidades. Estas
pueden organizarse de distintas formas. Las dos criterios bsicos
para estructurar un mdulo en secciones o unidades son optar por
una organizacin en torno a ncleos de contenido (por ejemplo, un
mdulo de historia de Canarias puede estructurarse por pocas o
periodos: la civilizacin guanche, el periodo de la Conquista, el
siglo XVI-XVIII, el siglo XXI, el s. XX), o bien organizar un mdulo
por niveles de aprendizaje (por ejemplo un mdulo de lectoescritura
puede organizarse para sujetos sin conocimientos previos de
lectoescritura nivel de iniciacin-, para personas que leen y
escriben con dificultades nivel de mejora-, o bien para individuos
con un dominio aceptable del mismo, pero que necesitan ms
prcticas nivel de profundizacin-. (http://www.ub.es/geocrit/b3w-
207.htm)
Los mdulos de enseanza son formas organizativas (como
tambin lo son las lecciones, las unidades didcticas, o los diseos
-
46
curriculares) de los distintos elementos del currculo: los objetivos,
contenidos, metodologa y evaluacin.
Sin embargo, en el proceso real de enseanza y aprendizaje los
mdulos deben ser operativizados y presentados al alumnado a
travs de materiales didcticos (tambin conocidos como
materiales curriculares). El conocimiento implicado en cada
mdulo es enseando y aprendido a travs de los materiales
didcticos. Por ello, en la prctica real se tiende a confundir los
mdulos con los materiales, aunque a efectos tericos sea
necesario distinguirlos.
2.2.1. Modelos Didcticos
La historia de la educacin muestra la enorme variedad
de modelos didcticos que han existido.
Existen cuatro Modelos Didcticos que se han utilizado a
lo largo de la historia en todas las reas del conocimiento,
del cual utilizaremos el modelo tecnolgico.
2.2.1.1. Modelo didctico tecnolgico.
La bsqueda de una formacin ms moderna para el
alumnado conlleva la incorporacin a los contenidos
escolares de aportaciones ms recientes de corrientes
cientficas, o incluso de algunos conocimientos no
estrictamente disciplinares, ms vinculados a problemas
sociales y ambientales de actualidad.
-
47
Se integran en la manera de ensear determinadas
estrategias metodolgicas o tcnicas concretas, procedentes
de las disciplinas.
Se suele depositar una excesiva confianza en que la
aplicacin de esos mtodos va a producir en el alumno el
aprendizaje de aquellas conclusiones ya previamente
elaboradas por los cientficos.
Para ello se recurre a la combinacin de exposicin y
ejercicios prcticos especficos, lo que suele plasmarse en
una secuencia de actividades, muy detallada y dirigida por el
profesor, que responde a procesos de elaboracin del
conocimiento previamente determinados, y que puede
incluso partir de las concepciones de los alumnos con la
pretensin de sustituirlas por otras ms acordes con el
conocimiento cientfico que se persigue.
Sin embargo, junto con este directivismo encontramos,
a veces, otra perspectiva en la que la metodologa se centra
en la actividad del alumno, con tareas muy abiertas y poco
programadas que el profesor concibe como una cierta
reproduccin del proceso de investigacin cientfica
protagonizado directamente por dicho alumno.
Se da as una curiosa mezcla de contenidos disciplinares
y metodologas activas, que por encima de su carcter
-
48
dual, es decir, esa mezcla de tradicin disciplinar y de
activismo, encuentra cierta coherencia en su aplicacin,
satisfaciendo por lo dems diversas expectativas del
profesorado y de la sociedad.
A la hora de la evaluacin se intenta medir las
adquisiciones disciplinares de los alumnos, aunque tambin
hay una preocupacin por comprobar la adquisicin de otros
aprendizajes ms relacionados con los procesos
metodolgicos empleados.
Un problema importante que se plantea a este enfoque es
vincular el desarrollo de las capacidades al contenido con el
que se trabajaran y al contexto cultural, pues parece difcil
que puedan desarrollarse descontextualizadas e
independientes de contenidos especficos.
Por otra parte, tampoco este enfoque tiene en cuenta
realmente las ideas o concepciones de los alumnos, con
todas sus implicaciones, pues, cuando llega a tomarlas en
consideracin, lo hace con la intencin de sustituirlas por el
conocimiento adecuado, representado por el referente
disciplinar.
-
49
2.2.1.2. Fundamentacin tecnolgica
TOYOTA S.A. Toyota es una empresa multinacional japonesa.
Toyota pas a ser en el ao 2007 primer fabricante mundial de
automviles adelantando a General Motors, y se especul que en el
ao 2008 habra una produccin y ventas aproximadas de 9,8
millones de vehculos junto con ventas crecientes. Es una de las "tres
grandes" japonesas desafiando a los fabricantes de automviles
estadounidenses que incluye Nissan Motors y Honda Motor con gran
xito. Produce automviles, camiones, autobuses y robots y es la
quinta empresa ms grande del mundo. La sede de la empresa se
encuentra en Toyota, Aichi, y Bunky, Tokio Japn con fbricas y
oficinas alrededor del mundo.
La empresa fue fundada en 1933 por Kiichiro Toyoda. Desde
entonces, Toyota se ha convertido en una de las empresas
japonesas ms rentables y con ms xito y una de las corporaciones
lderes en la industria del automvil presentando el primer aparcado
automtico en la industria disponible comercialmente (Advanced
Parking Guidance System), una caja de cambios automtica de ocho
velocidades, gua de trfico en tiempo real con reasignacin de ruta
dinmica y un control climtico de cuatro zonas con tecnologa de
infrarrojos en sus modelos de la divisin Lexus. Es tambin una de
las pocas empresas de automviles que ha producido extensamente
y promocionado automviles basados en una tecnologa de
combustible hbrida como en el modelo Prius, Toyota e incluso en la
divisin de automviles de lujo Lexus. Toyota invierte una gran
cantidad de recursos en investigaciones de vehculos de combustin
ms limpia como el Toyota Prius, basados en tecnologa como el
-
50
Hybrid Synergy Drive, aunque los costos aadidos de la tecnologa
hbrida no suponen ningn ahorro de costos durante muchos aos.
No es complicado adaptarse a las nuevas medidas de
desempeo y modos de manejo impuestos por ser un vehculo
hbrido. La transicin entre manejar un automvil comn y corriente y
un Prius no requiere de ningn esfuerzo, y lo anterior es muy bueno
ya que es atractivo para conductores que no necesariamente tienen
un conocimiento profundo de tecnologa hbrida o mecnica.
2.3. POSICIONAMIENTO TERICO PERSONAL
El Toyota Prius ha sido uno de los vehculos ms
revolucionarios de los ltimos tiempos en que la preocupacin por
el medio ambiente crece ya que las emisiones de gases
provocadas por los motores convencionales estn provocando el
calentamiento global, y el Prius ha sido el primer vehculo
producido en masa que ayuda mucho a evitar estas emisiones,
debido a la integracin de un motor elctrico no contaminante
conectado a un sistema de bateras de alta tensin autnomo que
no necesita ser enchufado a ninguna red, como apoyo al motor
tradicional, en mi caso particular me ha tocado estudiar la manera
por la cual el sistema de batera se recarga, dicho sistema
funciona de manera similar a la carga y descarga por medio del
alternador de la batera de 12v, pero en este caso se utiliza el
motor elctrico para recargar la batera de alta tensin, teniendo un
computador que monitorea constantemente los parmetros de la
batera como temperatura, capacidad de carga, debido en parte a
la complejidad de esta.
-
51
El vehculo al encenderse inicia el ciclo con el motor elctrico, y
en cuanto es requerido al pasar los 50km/h empieza a darle
potencia el motor de gasolina, y as aporta incluso en pendiente de
subida, luego al bajar pendientes empieza la etapa de carga de
batera y mientras el motor de gasolina aporta su entera potencia,
una vez cargada la batera inicia el ciclo otra vez.
Este trabajo consiste en resumir a una forma comprensible toda
la informacin terica-practica encontrada para la elaboracin del
modulo para la enseanza a los futuros estudiantes de nuestra
universidad y puedan ellos salir preparados para los retos de los
nuevos vehculos por venir.
2.4. GLOSARIO DE TERMINOS:
1. nodo.- Es un electrodo en el cual se produce la reaccin de
oxidacin.
2. Cadmio.- Es un elemento qumico. Su smbolo es Cd. Es un metal
pesado, blanco azulado, relativamente poco abundante. Es uno de
los metales ms txicos. Normalmente se encuentra
en menas de zinc y se emplea especialmente en pilas.
3. Centralita.- Tambin conocida como unidad de control electrnico
o ECU (del ingls electronic control unit), es un dispositivo
electrnico normalmente conectado a una serie de sensores que le
http://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metal_pesadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metal_pesadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Blanco_(color)http://es.wikipedia.org/wiki/Azulhttp://es.wikipedia.org/wiki/Toxicidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Mena_(miner%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Zinc -
52
proporcionan informacin y actuadores que ejecutan sus
comandos. Una centralita electrnica cuenta con software cuya
lgica le permite tomar decisiones (operar los actuadores) segn la
informacin del entorno proporcionada por los sensores.
4. Corriente Alterna.- Se denomina corriente alterna (abreviada CA
en espaol y AC en ingls) a la corriente elctrica en la que la
magnitud y direccin varan cclicamente. La forma de onda de la
corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una onda
senoidal, puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de
la energa.
5. Corriente Continua.- La corriente directa surge de una fuente
nica (generalmente qumica) y los polos positivos y negativos son
permanentes.
6. CV.- Es una unidad de medida de potencia que se define como la
potencia necesaria para elevar verticalmente un peso
7. Electrolito.- Es cualquier sustancia que contiene iones libres, los
que se comportan como un medio conductor elctrico. Debido a
que generalmente consisten de iones en solucin, los electrlitos
tambin son conocidos como soluciones inicas, pero tambin son
posibles electrolitos fundidos y electrolitos slidos
8. HEV.- (Hybrid Electric Vehicle) Vehculo hibrido elctrico
http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Peso -
53
9. Hidruros.- Son compuestos binarios formados por tomos de
hidrgeno y de otro elemento (pudiendo ser este, metal o no
metal).
10. Wh/Kg.- Unidad de medida watts-hora por cada kilogramo
2.5. INTERROGANTES DE INVESTIGACION
Qu finalidad se busca al elaborar el modulo didctico para la
enseanza del funcionamiento del sistema de la bateria de 220v
basado en el vehculo Toyota Prius?
Investigando informacin bibliogrfica acerca del
funcionamiento del sistema de la batera de 220v del vehculo
Toyota Prius, que beneficio se aporta a la formacin de los
estudiantes de la carrera de Ingeniera en Mantenimiento
Automotriz de la UTN?
Cmo se debe elaborar el modulo didctico para la enseanza
del funcionamiento del sistema de la bateria de 220v basado en el
vehculo Toyota Prius, para conseguir un real beneficio para los
estudiantes de la carrera de Ingeniera en Mantenimiento
automotriz de la UTN ?
-
54
Qu adecuaciones debemos hacer a la batera de 220v del
vehculo Toyota Prius con el fin de que se convierta en un modelo
didctico para los estudiantes de la Ingeniera en Mantenimiento
Automotriz de la UTN?
-
55
2.6. MATRIZ CATEGORIAL
DEFINICIN CATEGORA DIMENSIONES
INDICADORES
Es un tipo de batera recargable que
utiliza un nodo de oxidrxido
de nquel (NiOOH), que se beneficia de
una mayor capacidad de carga y un
menor efecto memoria.
Es una propuesta organizada de los
elementos o componentes instructivos
para que el alumno/a desarrolle unos
aprendizajes especficos en torno a un
determinado tema o tpico.
BATERIA DE Ni-MH
MODULO DE ENSEANZA
220 VOLTIOS
MODELO DIDACTICO
TRADICIONAL
MODELO DIDACTICO
TECNOLOGICO
MODELO DIDACTICO
ESPONTANEISTA -
ACTIVISTA
MODELO DIDACTICO
ALTERNATIVAS
BATERIA RECARGABLE
500 Y 700 CARGAS
METODOS DE ENSEANZA
A CIENTIFICOS
TECNICAS CONCRETAS
CONTACTO DIRECTO
METODOLOGIA DIDACTICA
http://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_recargablehttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodohttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_memoria -
56
CAPITULO lll
3. METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN.
3.1 Tipo de Investigacin.
3.1.1 Investigacin Documental
Se utiliz la investigacin documental debido a la necesidad
misma del proyecto lo que permiti que podamos acudir a la
recoleccin de informacin relacionada con el tema, folletos,
videos e internet, de los cuales recopilamos la informacin
necesaria para la elaboracin del marco terico del proyecto,
que ser utilizado para la elaboracin de un modulo
didctico para la enseanza del funcionamiento del sistema
de la batera de 220v basado en el vehculo Toyota Prius.
3.1.2 Investigacin factible
La investigacin propuesta responde a la consideracin
proyecto factible ya que constituye el desarrollo de una
propuesta vlida que permita mejorar el proceso enseanza
aprendizaje complementando la teora y la prctica en
modelos didcticos funcionales, con tecnologa moderna y
prcticos para medir los parmetros de funcionamiento de
los mismos.
La realizacin de este proyecto es factible porque permite
llevar a la prctica los conocimientos tericos.
-
57
3.2 Mtodos.
Los mtodos usados en la presente investigacin fueron:
3.2.1 Inductivo Deductivo
Los cules nos ayudarn a comprender y analizar los
resultados de las pruebas de funcionamiento aplicadas a los
componentes que conforman el modelo didctico del
sistema de sistema de la batera de 220v basado en el
vehculo Toyota Prius.
Recoleccin de Informacin ya que su contenido se lo
elaborar con mucho inters para su comprensin y
beneficio de todos los que lo requieran.
3.2.2 Mtodo Sinttico
En este mtodo se relacionan los hechos aparentemente
aislados y se formula una teora que unifica diversos
elementos, nos favorece, ya que este encuentra una
relacin entre los diversos componentes del proyecto del
modelo didctico del sistema de inyeccin a gasolina lo cual
nos permitir dirigirnos claramente a la explicacin de las
causas y soluciones del mismo mediante su estudio y con su
aplicacin en el marco terico.
-
58
3.3 Tcnicas a emplearse
La tcnica utilizada fue la observacin, y la entrevista bibliogrfica.
3.4 Poblacin
Este trabajo esta dirigido especficamente a los egresados de la
carrera de ingeniera en mantenimiento automotriz la cual ser
nuestra poblacin de 110 individuos de las promociones 2010 y
2011
3.5 Muestra
-
59
CAPITULO IV
4. MARCO ADMINISTRATIVO.
4.1. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
# Actividad: Mayo
2011
Junio
2011
Julio
2011
Agosto
2011
Septiembre
2011
Octubre
2011
Noviembre
2011
Diciembre
2011
1 Bsqueda de
problemas
x x
2 Planteamiento
del problema
x x x
3 rbol de
problemas
x x x x
4 Marco Terico x x x x x x x x x x
5 Bsqueda de
informacin
x x x x x x x x x x
6 Metodologa
de
investigacin
x x x x x x
7 Marco
administrativo
x x x x x
8 Propuesta x x x x
9 Elaboracin
del modulo
didctico
x x x x x x
10 Informe Final x x x
-
60
4.2. RECURSOS
Los recursos humanos que se han utilizado para realizar las
investigaciones que dan la forma al proyecto, a quien est dirigido
el o por quienes se est haciendo este proyecto.
De la misma forma los recursos materiales que hemos recibido
el apoyo y colaboracin de la universidad a la cual se procedi a
investigar el problema que hemos planteado como es en la
universidad Tcnica del Norte ya que proporcionaron el prstamo
de textos sobre este tema.
4.2.1. Recursos Humanos
El presente trabajo Investigativo fue elaborado por.
Hernndez Rueda Erik Paul,
Oa Puga Ral Alejandro
Director de tesis: Ing. Pablo Ortiz
-
61
CAPITULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Logrando determinar la necesidad de material didctico y equipo
para la enseanza de las tecnologas actuales esencialmente en
vehculos hbridos, al realizar este trabajo hemos llegado a las
siguientes conclusiones y recomendaciones.
5.1. Conclusiones:
El desarrollo de nuestro proyecto ayuda a mejorar nuestros
conocimientos y los de las futuras generaciones en cuanto a
tecnologa Hibrida se refiere.
No existe el material para el estudio necesario de este tipo de
tecnologa automotriz lo cual nos pone en desventaja con los
concesionarios del medio.
Este proyecto ayudara al desarrollo de la universidad en las
nuevas ramas de la tecnologa Automotriz
5.2. RECOMENDACIONES
Incentivar a los estudiantes a auto educarse en estas nuevas
tecnologas automotrices.
La universidad debe hacer el gran esfuerzo de conseguir el
material necesario para el estudio de nuevas tecnologas.
-
62
Los profesores de nuestra universidad deben tratar de
mantenerse actualizados en dichas tecnologas.
5.3. LINCOGRAFA
auto.idoneos.com/index.php/Notas_Tecnicas/Toyota_Prius_
Hibrido (sf)
es.wikipedia.org/wiki/Toyota_Prius (sf)
translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http:
//www.autoshop101.com/forms/Hybrid03.pdf (sf)
translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http:
//www.consumeraffairs.com/automotive/toyota_prius_battery.
html (sf)
translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http:
//consumerguideauto.howstuffworks.com/hybrid-batteries-
none-the-worse-for-wear-cga.htm (sf)
translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http:
//www.autoshop101.com/forms/Hybrid15.pdf (sf)
www.cise.com/portal/notas-tecnicas/item/141-
bater%C3%ADa-de-alta-tensi%C3%B3n-en-el-toyota-prius-
h%C3%ADbrido.html (sf)
www.mecanicavirtual.org/hibridos-prius.htm (sf)
www.toyota.com/prius-hybrid/specs.html (sf)
www.toyota.es/cars/new_cars/prius/index.aspx (sf)
http://auto.idoneos.com/index.php/Notas_Tecnicas/Toyota_Prius_Hibridohttp://auto.idoneos.com/index.php/Notas_Tecnicas/Toyota_Prius_Hibridohttp://es.wikipedia.org/wiki/Toyota_Priushttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.autoshop101.com/forms/Hybrid03.pdfhttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.autoshop101.com/forms/Hybrid03.pdfhttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.consumeraffairs.com/automotive/toyota_prius_battery.htmlhttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.consumeraffairs.com/automotive/toyota_prius_battery.htmlhttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.consumeraffairs.com/automotive/toyota_prius_battery.htmlhttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://consumerguideauto.howstuffworks.com/hybrid-batteries-none-the-worse-for-wear-cga.htmhttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://consumerguideauto.howstuffworks.com/hybrid-batteries-none-the-worse-for-wear-cga.htmhttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://consumerguideauto.howstuffworks.com/hybrid-batteries-none-the-worse-for-wear-cga.htmhttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.autoshop101.com/forms/Hybrid15.pdfhttp://translate.google.com/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://www.autoshop101.com/forms/Hybrid15.pdfhttp://www.cise.com/portal/notas-tecnicas/item/141-bater%C3%ADa-de-alta-tensi%C3%B3n-en-el-toyota-prius-h%C3%ADbrido.htmlhttp://www.cise.com/portal/notas-tecnicas/item/141-bater%C3%ADa-de-alta-tensi%C3%B3n-en-el-toyota-prius-h%C3%ADbrido.htmlhttp://www.cise.com/portal/notas-tecnicas/item/141-bater%C3%ADa-de-alta-tensi%C3%B3n-en-el-toyota-prius-h%C3%ADbrido.htmlhttp://www.mecanicavirtual.org/hibridos-prius.htmhttp://www.toyota.com/prius-hybrid/specs.htmlhttp://www.toyota.es/cars/new_cars/prius/index.aspx -
63
5.4. BIBLIOGRAFA
ALLER Jos Manuel, MAQUINAS ELECTRICAS
ROTATIVAS: Introduccin a la Teora General. EDITORIAL
EQUINOCCIO, caracas Venezuela, 2007
ANETO-ETAI2000, Manual Prctico del automvil reparacin
y mantenimiento, Editorial Cultural S.A. ESPAA, 2008
DZIEIA Werner, KAMMERER Josef, OBERTHUR Wolfgang,
SIEDLER Hans-Jobst, ZASTROW Peter. Titulo:
Elektrochnische grundlagen der elektronik lehrbuch.
Edibosco, Cuenca-Ecuador, 1995
Teckbook, manual de electricidad automotriz, Haynes, Usa,
2005
TOYOTA, Manual de taller del Toyota PRIUS, TOYOTA,
JAPON, 2009.
WEG motors & drives, Manual de instalacin y
mantenimiento de motores elctricos, BVQ, Brasil ,2002
1. 1
2. 1
3. 1
4. 1
5. 11
-
64
CAPITULO VI
6. PROPUESTA ALTERNATIVA
6.1. PROPUESTA
ELABORACIN DE UN MDULO DIDCTICO PARA LA ENSEANZA,
DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE LA BATERA DE 220V DEL
VEHCULO TOYOTA PRIUS
6.2. Objetivos:
6.2.1. Objetivo General
UTILIZAR EL MODULO DIDACTICO DEL FUNCIONAMIENTO DEL
SISTEMA DE LA BATERA DE 220V DEL VEHICULO TOYOTA PRIUS
PARA SU ENSEANZA.
6.2.2. Objetivos Especficos
Proporcionar a la universidad el material didctico acerca del
funcionamiento del sistema de la batera de 220V del vehculo
Toyota Prius.
Entregar a los docentes esta gua para la mejor comprensin de los
estudiantes sobre el funcionamiento del sistema de la batera de
220V del vehculo Toyota Prius.
-
65
6.3. Justificacin e Importancia
El motivo principal por el cual realizamos este proyecto es el de
ayudar a las futuras generaciones de nuestra carrera, a contar con el
material terico-prctico y as reforzar lo aprendido en las aulas de
nuestra especialidad de Ingeniera en Mantenimiento Automotriz,
aplicando el Proyecto de esta Propuesta.
Con el desarrollo de este proyecto y el aporte investigativo, nos
propusimos a dar solucin en gran parte a los problemas ocasionados
por la falta de material didctico. Por tal razn, estamos convencidos
de que esta investigacin beneficiar a toda la comunidad
Universitaria, principalmente a los estudiantes, a fin de que tengan un
medio de gua enseanza -aprendizaje, en el desarrollo del estudio
de nuestra Especialidad, en lo que a vehculos hbridos se refiere, y,
permitir que los estudiantes consulten y conozcan sobre el
funcionamiento del sistema de la batera de 220V, y pongan en
prctica la utilizacin de este mdulo didctico elaborado.
-
66
6.4. PROPUESTA TERICA
6.4.1. Batera alta tensin
La batera de alta tensin provee un voltaje de 220V en las
versiones ms modernas, y voltajes mayores para versiones
anteriores de Prius, y lgicamente estos valores cambian
dependiendo del fabricante, este voltaje en el caso del Prius
proviene de un paquete de 14 bateras en serie.
Imagen N 1
http://www.diariomotor.com/2009/01/15/toyota-prius-2010-
imagenes-y-datos-oficiales/
6.4.2. Ubicacin de la batera de 220V
La batera de 220V del Toyota Prius est ubicada en la parte
posterior del vehculo bajo el portaequipaje junto al asiento
trasero.
http://www.diariomotor.com/2009/01/15/toyota-prius-2010-imagenes-y-datos-oficiales/http://www.diariomotor.com/2009/01/15/toyota-prius-2010-imagenes-y-datos-oficiales/ -
67
Imagen N 2
http://solohibridos.com/autos/toyota-prius-2-101.html
6.4.3. Bloque de la batera de alta tensin
6.4.3.1. Vista conexiones en serie
Imagen N 3
Archivo Personal: Ral Oa
Existen 28 bateras pequeas de 7,89 V cada una y estn
conectadas en serie de dos en dos para formar 14 paquetes de
bateras de 15,78V cada uno, y a su vez estn conectados todos
estos 14 paquetes en serie para generar un total de 220 Voltios.
http://solohibridos.com/autos/toyota-prius-2-101.html -
68
Este voltaje es entonces el que a continuacin ser utilizado
en los motores trifsicos que son: el motor-generador MG1, el
motor-generador MG2 y el motor del aire acondicionado. Pero este
voltaje requiere ser tambin restablecido y monitoreado
constantemente por la ECU de la batera, adicionalmente la batera
se mantiene a una temperatura estable con el fin de no ocasionar
problemas.
6.4.3.2. Monitoreo del voltaje de los paquetes
Imagen N4
http://www.cise.com/portal/descargas/category/3-
vehculos-hbridos.html
Cada paquete de 15, 78 V tiene un monitoreo de voltaje que
va a la ECU de la Batera, cada monitoreo toma progresivamente la
suma de los paquetes, de tal forma que el monitoreo del paquete 1
(VB1) deber medir 15,78 V y ser luego progresivos as:
VB1=15,78V; VB2=31,42V; VB3=47,20V VB14= 220V
http://www.cise.com/portal/descargas/category/3-vehculos-hbridos.htmlhttp://www.cise.com/portal/descargas/category/3-vehculos-hbridos.html -
69
De esta forma si por algn motivo se interrumpe alguna serie
o una serie est en cortocircuito, la ECU de la Batera no ver el
incremento de voltaje deseado y generara el respectivo cdigo de
falla.
Los cables de monitoreo salen de los diferentes puntos de
medida dispuestos despus de cada serie de dos, o sea, despus
de cada uno de los 14 paquetes, y llevan este valor a la ECU de la
batera, adicionalmente en la ECU de la batera tenemos conexin
a la red CAN, el control del soplador para enfriamiento de la
batera, los sensores de temperatura de cada paquete de bateras
y los rels IGCT que son los que posibilitan que la tensin de estas
bateras salga hacia el compartimento del motor. En este caso
estos relays son activados por la computadora del sistema hbrido
HV.
Imagen N5
Archivo Personal: Ral Oa
-
70
6.4.3.3. Clavija o jumper de seguridad
Imagen N6
Archivo Personal: Ral Oa
La serie de paquetes de bateras llegan a los polos positivo
y negativo para su distribucin, adicionalmente posee una clavija
de seguridad (jumper) que abre el circuito al sacarla, esta clavija
tiene conexin al paquete #5 como se puede apreciar en las
siguientes fotos:
-
71
PAQUET
E #5
Imagen N7
Archivo Personal: Ral Oa
Imagen N8
Archivo Personal: Ral Oa
En el caso del Prius, la conexin en serie se interrumpe
dejando una seccin de 70V y otra seccin de 150V.
Adicionalmente el jumper de seguridad tiene un enclavamiento
mecnico el cual es monitoreado elctricamente por la ECU del
hbrido que detecta cuando el enclavamiento no est conectado
correctamente y bloquea el sistema no dejando encender al auto y
limitndolo a estar en neutro.
-
72
Imagen N9
Archivo Personal: Ral Oa
El enclavamiento mecnico tiene un puente elctrico que
informa al mdulo del hbrido que ste se encuentra o no
enclavado, de esta forma la ECU del hbrido no permitir que entre
en funcionamiento la ECU de la batera o la bloquear en caso de
encontrar desconexin.
Imagen N10
http://www.cise.com/portal/capacitacion/cursos/itemlist/c
ategory/38-sistemas-h%C3%ADbridos-
veh%C3%ADculos-el%C3%A9ctricos.html
http://www.cise.com/portal/capacitacion/cursos/itemlist/category/38-sistemas-h%C3%ADbridos-veh%C3%ADculos-el%C3%A9ctricos.htmlhttp://www.cise.com/portal/capacitacion/cursos/itemlist/category/38-sistemas-h%C3%ADbridos-veh%C3%ADculos-el%C3%A9ctricos.htmlhttp://www.cise.com/portal/capacitacion/cursos/itemlist/category/38-sistemas-h%C3%ADbridos-veh%C3%ADculos-el%C3%A9ctricos.html -
73
6.4.3.4. Monitoreo de la temperatura
El paquete completo de bateras posee 3 sensores de
temperatura (termistores) que llevan informacin de la
temperatura a la que se encuentran los paquetes a la ECU de la
Batera.
Imagen N 11
Archivo Personal: Ral Oa
La resistencia del termistor, que est integrada en
cada sensor de temperatura, vara de acuerdo con los
cambios de temperatura del conjunto de la batera de 220V.
Cuanto ms baja sea la temperatura de la batera, ms alta
ser la resistencia del termistor. A su vez, mientras ms alta
sea la temperatura, ms baja ser la resistencia.
Los sensores de temperatura se los puede ubicar en
los orificios de cualquier batera del conjunto, ya que todas
disponen del orificio para la ubicacin del sensor.
-
74
Imagen N12
Archivo Personal: Ral Oa
Adicionalmente las bateras poseen un sistema de
desfogue de vapores para evitar que los vapores de la
batera salgan y formen depsitos en las partes elctricas y
electrnicas cercanas, y tambin un sistema de ventilacin
que circula alrededor de la batera completa envolvindola
con aire y posibilitando su enfriamiento.
-
75
Imagen N13
Archivo Personal: Ral Oa
Imagen N14
Archivo Personal: Ral Oa
-
76
Imagen N15
http://www.toyota.es/cars/new_cars/prius/gallery.aspx
La ECU de la batera utiliza los sensores para
detectar la temperatura del conjunto de bateras. En funcin
de los resultados de esta deteccin, la ECU de la batera
regula el soplador. As, el ventilador del soplador se pone en
marcha cuando la temperatura de la batera HV alcanza un
nivel previamente determinado, controlado por un mdulo de
transistor (driver fan) el cual es monitoreado por la ECU de
la batera que ve el funcionamiento verificando los pulsos
negativos al motor.
La ECU de la batera da pulsos al transistor y le
permite colocar en negativo al motor del soplador.
http://www.toyota.es/cars/new_cars/prius/gallery.aspx -
77
Imagen N16
Archivo Personal: Ral Oa
Imagen N17
http://www.cise.com/portal/capacitacion/cursos/itemlis
t/category/38-sistemas-h%C3%ADbridos-
veh%C3%ADculos-el%C3%A9ctricos.html
http://www.cise.com/portal/capacitacion/cursos/itemlist/category/38-sistem