Pedeorelha | Cómo funciona el sistema de propulsión E-Flex de GM

Jacob Hoover
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Una mirada al interior del Chevrolet Volt. El motor eléctrico y el extensor de rango están en la parte delantera y la batería baja por el centro del automóvil. Vea más fotos de autos eléctricos. Foto cortesía de General Motors

En 1996, el automóvil eléctrico de batería EV-1 de General Motors apareció en las salas de exhibición de Saturn en California y Arizona. Durante los siguientes siete años, se alquilaron más de 1,000 modelos a conductores que querían moverse sin la carga de poner gasolina en sus autos. Sin embargo, GM finalmente decidió que la demanda de los consumidores y la tecnología de baterías no estaban a la altura, y la mayoría de esos autos terminaron en una instalación de trituración..

Desde la década de 1990, el precio del combustible se ha disparado y la tecnología de las baterías ha avanzado considerablemente, por lo que GM ha decidido que es hora de dar otra oportunidad al automóvil eléctrico. Esta vez, sin embargo, están haciendo las cosas de manera un poco diferente.

los Sistema de propulsión E-Flex es una plataforma completamente nueva de GM que se espera que sirva de base al muy esperado sedán Chevrolet Volt, que estará disponible en las salas de exhibición a fines de 2010. El sistema le da lo que los ingenieros llaman un giro revolucionario al automóvil eléctrico, uno que funciona con energía eléctrica pero puede conducir cientos de millas con la ayuda de un motor de combustión interna.

"[Los vehículos E-Flex no requieren] el apoyo de un motor de gasolina para funcionar, a diferencia de un híbrido, que no puede funcionar sin el motor", dijo el portavoz de GM Dave Darovitz. "Nuestro motor no está conectado directamente a las ruedas y sólo se enciende cuando la batería está agotada, actuando como un generador a bordo estacionario para crear electricidad adicional para recargar la batería y alimentar el automóvil". Sin embargo, a diferencia de los autos híbridos como el Toyota Prius, que usa un pequeño motor eléctrico para conducir a baja velocidad y cambia a un motor de combustión interna para acelerar y conducir más rápido, GM considera que los autos construidos en la plataforma E-Flex son autos eléctricos. que los híbridos enchufables.

Después de una noche de recarga (cualquier toma de corriente doméstica servirá), las ruedas del automóvil funcionan únicamente con la energía eléctrica de su paquete de baterías. El motor de gasolina se usa solo para recargar la batería una vez que se agota.

Si todo sale según lo planeado en GM, los autos propulsados por E-Flex pueden correr hasta 40 millas (64 kilómetros) solo con energía eléctrica, sin usar una gota de gasolina. Después de 40 millas (64 kilómetros), la carga inicial de la batería del automóvil se agota y el motor de combustión interna, llamado extensor de alcance -- se activa sin problemas, operando un generador que carga la batería y mantiene el automóvil funcionando con energía eléctrica.

En la siguiente sección veremos el corazón de la plataforma E-Flex, su batería, y cuánto dinero ahorraría con un automóvil que funciona con uno..

Contenido

La batería E-Flex
Generador y motor a bordo E-Flex
El extensor de rango E-Flex
E-Flex y el medio ambiente
El futuro de E-Flex

Un paquete de baterías de 16 kilovatios para el Chevrolet Volt (derecha) se muestra junto al paquete de baterías original EV-1 de 16 kilovatios en el Laboratorio de baterías de GM en Warren, Michigan. John F. Martin / General Motors

La batería E-Flex es una batería avanzada de iones de litio de 400 libras (181 kilogramos) que genera hasta 16 kilovatios-hora de electricidad..

Los avances en la tecnología de baterías que han hecho posible este tipo de dispositivos en los últimos años explican por qué un automóvil en la plataforma E-Flex puede hacer lo que hace. El EV-1, por ejemplo, usaba un paquete de baterías de plomo-ácido que tenía la misma potencia de salida que un vehículo impulsado por E-Flex, pero pesaba alrededor de 2,200 libras (998 kilogramos) más..

La batería E-Flex también es plana, a diferencia de las baterías cilíndricas de iones de litio que utilizan la mayoría de los automóviles de este tipo. Las celdas planas ocupan menos espacio que las celdas cilíndricas, por lo que se puede almacenar más energía en la batería del automóvil. Estas celdas también son más fáciles de enfriar y acondicionar, ya que el fluido puede fluir fácilmente a través de una superficie plana..

A diferencia de las baterías convencionales que simplemente se colocan en el compartimento del motor de un automóvil, la batería E-Flex es tan grande que en realidad está integrada en el propio automóvil. La batería en forma de T pasa por el centro del vehículo entre las ruedas delanteras y traseras, con la parte superior de la "T" debajo del asiento del pasajero trasero. Esto mantiene la batería segura en caso de accidente..

Aún así, la singularidad de la plataforma crea desafíos que GM debe enfrentar..

"El corazón y el alma de [la plataforma E-Flex] es la batería, con un vehículo encima", dijo Tony Posawatz, director de línea de vehículos del Chevrolet Volt. Los ingenieros saben cómo diseñar y construir vehículos, dijo. "Pero instalar el paquete de baterías, calentar y enfriar, los tipos de materiales utilizados ... eso no se conoce".

A diferencia de las pilas de combustible de hidrógeno, no tendremos que esperar por esta tecnología. "La infraestructura ya está instalada para vehículos eléctricos", dijo Posawatz. "La electricidad cuesta uno o dos centavos por milla, frente a los 10 centavos por milla que cuesta la gasolina en este momento".

La batería E-Flex está conectada a un motor eléctrico que impulsa las ruedas delanteras del vehículo. Es completamente silencioso en este modo, y todo lo que un conductor escuchará es el ruido de la carretera..

Este motor produce unos 120 kilovatios de potencia, lo que equivale aproximadamente a unos 160 caballos de fuerza en un motor de combustión interna. Sin embargo, debido a que los motores eléctricos brindan torque instantáneo, no necesitará acelerar el motor para experimentar su máxima potencia, el Chevrolet Volt ofrecerá un rendimiento considerablemente mejor.

Se espera que el Volt pase de cero a 97 kilómetros por hora (60 mph) en menos de 9 segundos. Sin embargo, es la sensación de lanzar el automóvil lo que realmente impresionará a los conductores locos por el rendimiento. La aceleración se parecerá más a la de un automóvil deportivo con motor V-6 que a la de un automóvil económico pequeño. El coche también usa frenado regenerativo, lo que significa que el automóvil está recolectando energía cinética a medida que avanza o frena, y usa esta energía para recargar su batería. Tener la batería en la parte inferior del automóvil también significa un centro de gravedad bajo.

Las baterías de iones de litio que se utilizan en los automóviles con motor E-Flex son las mismas que funcionan con teléfonos celulares y computadoras portátiles, solo que mucho más grandes. Para cargar la batería, simplemente conecte el automóvil a cualquier toma de corriente de 110 voltios; cualquier toma de corriente doméstica estándar funcionará. GM espera que la mayoría de los clientes carguen el automóvil durante la noche en sus garajes, un proceso que tarda unas seis horas en completarse. En un circuito de 220 voltios, los conductores necesitarán de tres a cuatro horas para cargar la batería..

Los ingenieros de GM están tratando de construir un automóvil que cualquiera pueda manejar. Si bien los muchos componentes de los vehículos E-Flex suenan complicados, Andrew Farah, el ingeniero jefe del Volt, quiere que la gente comprenda que mantener el automóvil en funcionamiento es tan simple como conectar un electrodoméstico. El Volt tiene un enchufe en su costado para insertarlo en los enchufes de pared para cargar.

Siga leyendo para conocer el papel que juega un motor de combustión interna en el Chevy Volt.

El concept car Chevrolet Volt es el primer vehículo propulsado por E-Flex. Foto cortesía de General Motors

Una vez que el paquete de baterías pierde su carga inicial, es hora de que el extensor de rango, el nombre de GM para el motor de combustión interna en la parte delantera del vehículo, comience a funcionar. En el auto conceptual Chevrolet Volt, es un motor de 3 cilindros de 1.0 litro (1,000 centímetros cúbicos) diseñado para operar un generador que mantiene la batería cargada. Funciona con un tanque de combustible de 12 galones (45 litros).

"En un vehículo eléctrico típico, tienes una batería y un motor eléctrico", dijo el ingeniero Andrew Farah. "Eso es todo lo que necesitas hasta que te quedes sin tu carga ... entonces tienes que llevarlo a casa". Con el motor de gasolina en la plataforma E-Flex, eso ya no es un problema, dijo..

El propósito detrás del extensor de rango a gasolina es tener un automóvil eléctrico en el que los conductores no estén mirando constantemente un indicador para ver cuánto jugo les queda antes de tener que dar la vuelta al automóvil y regresar a casa para recargar..

A pesar de la eficacia del motor eléctrico, los conductores deben recordar mantener llenos los tanques de gasolina. Si bien el automóvil puede correr hasta 40 millas (64 kilómetros) con la energía de la batería, después de eso, debe tener el motor de gasolina en funcionamiento para alimentar el generador..

GM dice que el cliente promedio debería ahorrar alrededor de 500 galones (1.892 litros) de combustible cada año y casi nunca necesita ir a la estación de servicio o mantener los horarios típicos de servicio del motor. La compañía recomienda que el automóvil se conecte con la mayor frecuencia y durante el mayor tiempo posible para mantener la batería acondicionada..

Actualmente, los ingenieros de GM están trabajando para que el extensor de rango funcione con gasolina, así como con la mezcla de etanol / gasolina E85. En Europa, también están experimentando con combustible diesel. También están trabajando en una variante de pila de combustible de E-Flex [fuente: Farah]. En ese vehículo, el extensor de rango y el generador serían removidos y reemplazados por celdas de combustible de hidrógeno. En un vehículo como ese, dijo Farah, "la mayor parte del tiempo funcionaría con la pila de combustible y la batería no tanto".

GM quiere que la plataforma E-Flex sea amigable con el medio ambiente en términos de emisiones y ahorro de combustible. Hasta ahora, están en el camino correcto: los automóviles con motor E-Flex no producen emisiones de ningún tipo durante los primeros 64 kilómetros (40 millas) conducidos. Mientras el automóvil funciona con batería, el motor eléctrico no emite ninguno de los productos químicos y contaminantes del aire por los que los automóviles de gasolina han sido tan difamados..

Una vez que el motor de combustión interna se activa, los ingenieros de GM estiman que los conductores obtendrán aproximadamente 50 millas por galón (21 kilómetros / litro) con el extensor de rango. El auto concepto Chevy Volt promocionaba un alcance general de más de 600 millas (966 kilómetros), pero la versión de producción tiene un alcance de aproximadamente 360 millas (579 kilómetros) debido al tamaño reducido del tanque de gasolina. Los ingenieros de GM simplemente decidieron que el espacio adicional del tanque y el peso adicional no eran necesarios.

Los funcionarios de GM insisten en que el cambio tiene sentido. "Dado que las personas casi nunca conducen más de 400 millas sin detenerse, ¿por qué cargar con todo ese combustible adicional que quizás nunca use?" Preguntó Darovitz. De hecho, es posible que la mayoría de las personas nunca consuman gasolina, ya que GM estima que más del 75 por ciento de los viajeros estadounidenses conducen menos de 64 kilómetros (40 millas) al día [fuente: Chevrolet].

Si todo va según lo planeado con los vehículos E-Flex, esos conductores nunca usarán una gota de gasolina ni producirán emisiones nocivas durante sus desplazamientos diarios, aunque el tamaño reducido del tanque de gasolina puede, irónicamente, aumentar la economía de combustible de los vehículos. Pero en caso de que estos conductores decidan probar sus nuevos trenes motrices y salir a la carretera, los autos aún obtienen aproximadamente 50 millas por galón (21 kilómetros / litro)..

Entonces, ¿cuándo se puede comprar el Chevy Volt y por cuánto? ¿Qué más pueden encontrar los conductores en la plataforma E-Flex? Descúbrelo en la página siguiente.

El extensor de rango del Opel Flextreme es un motor turbo-diesel en lugar de la variedad de combustión interna que se usa en la mayoría de los autos estadounidenses. Imágenes de Cate Gillon / Getty

Presentado en el Salón Internacional del Automóvil de América del Norte de 2007 (NAIAS), el Chevrolet Volt es el primer vehículo en la plataforma E-Flex. A diferencia del EV-1 de dos asientos y dos puertas, el Volt es un sedán compacto de cuatro puertas con cuatro asientos. El interior debe acomodar cómodamente a un hombre de 6 pies y 2 pulgadas en los asientos delanteros y traseros. La falta de un asiento central en la parte trasera permitirá espacio para la batería del automóvil en el centro del automóvil y mantendrá el techo bajo para una mejor aerodinámica. Para obtener el ahorro de combustible que GM desea, el Volt será extremadamente aerodinámico..

Va a requerir algo de trabajo: muchos han calificado el calendario de lanzamiento del Volt como extremadamente ambicioso. GM quiere tener los coches en la carretera a finales de 2010, y eso significa pruebas exhaustivas de la batería y desarrollo del propio coche..

La batería debe mantenerse fría. Tiene que ser seguro. Tiene que manejar carreteras con baches y también debe producirse en masa. Los ingenieros también deben tener el automóvil en sí, todo lo que funciona la batería, en esencia, listo para la fecha de lanzamiento..

La compañía había apuntado a $ 30,000 como un precio razonable para el Volt, pero en los últimos meses, los funcionarios de GM han vacilado sobre ese número y han dicho a los periodistas que el precio del Volt estaría vinculado al precio de la gasolina en el lanzamiento del automóvil [fuente: Blanco].

"El precio del Chevrolet Volt aún no se ha determinado", dijo Darovitz. "Evaluaremos muchos factores, incluidos los créditos fiscales del gobierno, los beneficios y el valor del cliente, otros subsidios, el costo de la electricidad frente al ahorro de gasolina y los volúmenes iniciales antes de finalizar el precio".

Unos meses después de presentar el Volt, GM presentó su primo, el Opel Flextreme. Un vehículo E-Flex dirigido al mercado europeo, es un elegante hatchback de cinco puertas con el mismo corazón que el Volt. La única excepción es el extensor de rango del Flextreme, que es una unidad turbodiésel de 1.3 litros (1.300 centímetros cúbicos) en lugar del motor de combustión interna del Volt. Esto hace que el Flextreme se adapte mejor a países europeos como Alemania, el mercado interno de Opel, donde el combustible diesel alimenta a la mayoría de los vehículos.

En enero de 2008, el SUV Cadillac Provoq llegó al circuito de exhibiciones de automóviles. Utiliza un sistema E-Flex junto con celdas de combustible de hidrógeno para entregar un vehículo que puede conducir 280 millas (451 kilómetros) con hidrógeno y 20 millas (32 kilómetros) con energía de batería eléctrica, todo sin emitir emisiones excepto vapor de agua..

Si bien el Volt, Flextreme y Provoq aún se encuentran en las etapas de concepto, Farah dijo que los componentes E-Flex están diseñados para su uso en una amplia gama de vehículos. "Deberíamos poder ampliar la disponibilidad de este tipo de tecnología, para ponerla en todo tipo de autos diferentes que la gente quiera", dijo..

Cómo funciona el sistema de propulsión E-Flex de GM

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