Date post: | 27-Feb-2018 |
Category: |
Documents |
Upload: | maarkalsina |
View: | 216 times |
Download: | 0 times |
of 20
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
1/20
Aplicaci del KERS en
vehicles de turismeAutomoci i seguretat a lautombil
Autors: Marc Alsina Ramrez, Lluis Pellis Rigol, Roger Pijoan Fust
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
2/20
2
NDEX
1. Histria del KERS ................................................................................................................... 1
1.1. Histria del fre regeneratiu ........................................................................................... 1
1.2. Origen del KERS ............................................................................................................. 2
2. Qu s el KERS? ..................................................................................................................... 3
3. Tipus de KERS i el seu funcionament .................................................................................... 4
3.1. El KERS mecnic ............................................................................................................. 4
3.2. El KERS elctric .............................................................................................................. 5
3.3. El KERS hbrid ................................................................................................................. 6
3.4. El KERS pneumtic/hidrulic ......................................................................................... 6
3.5. Avantatges i inconvenients ........................................................................................... 7
4. Implementaci del sistema KERS .......................................................................................... 9
4.1. Ferrari LaFerrari. Hy-KERS ........................................................................................... 10
4.2. McLaren P1. IPAS......................................................................................................... 11
4.3. Porsche. Del 918 RSR al 918 Spyder ............................................................................ 11
4.4. Jaguar, Volvo i lassociaci amb Flybrid Technologies. Grup Torotrack...................... 13
4.5. Bosch iBooster ............................................................................................................. 14
5. Conclusions/Valoraci final ................................................................................................. 15
5.1. Avantatges generals del KERS envers els sistemes de transmissi convencionals ..... 15
5.2. Desavantatges generals del KERS envers els sistemes de transmissi convencionals 15
5.3. Conclusions ................................................................................................................. 16
6. Bibliografia .......................................................................................................................... 17
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
3/20
1
1.Histria del KERS
1.1.Histria del fre regeneratiu
Vehicles impulsats amb motor elctric que utilitzen el motor com a generador quan el fre
regeneratiu est en funcionament: opera com a generador durant la frenada i la seva sortida
s subministrada a una crrega elctrica; la transferncia denergia a la crrega proporciona
lefecte de la frenada.
La frenada regenerativa s utilitzada als autombils hbrids gas elctrics per recuperar part
de lenergia perduda mentre estaven aturats. Aquesta energia s emmagatzemada en un
conjunt de bateries i utilitzat posteriorment per donar potncia al motor sempre i quan el
cotxe estigui en mode elctric.
Els primers exemples que es poden trobar daquest sistema van ser la conversi de tracci
davantera dels taxis tirats per cavalls de Louis Antoine Krieger (1868 1951). El carruatge
elctric de Krieger tenia un motor propulsor a cada roda davantera amb un segon conjunt
despires paralleles (bobina bifilar) per la frenada regenerativa.
Illustraci 1: Taxi combusti elctric de Louis Antoine Krieger, 1910
A Anglaterra, el sistema de Raworth de control regeneratiu va ser introdut al tramvia a
principis de la dcada del 1900, ja que els oferia beneficis econmics i operatius. Al disminuir la
velocitat o mantenir-lo aturat en pendents descendents, els motors treballaven com
generadors i frenaven el vehicle. Els vagons del tramvia tamb tenien frens a les rodes i frens
de pista lliscants amb els quals es podia parar el tramvia si el sistema elctric de frens fallava.
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
4/20
2
El fre regeneratiu sha estat utilitzant durant dcades amb diversos tipus de trens com el
ferrocarril de Gergia, el ferrocarril de Kiruna a Narvik en Escandinvia, o el tren de
Riksgrnsen al Port de Narvik.
Un fre de recuperaci denergia va ser desenvolupat lany 1967 per AMC Amitron. Era un cotxe
urb completament propulsat per bateries que es recarregaven amb el fre regeneratiu, el qualaugmentava lautonomia del vehiclefins a 240km.
Molts vehicles moderns hbrids i elctrics utilitzen tcniques per augmentar lautonomia del
vehicle, com per exemple el Toyota Prius, lHonda Insight, o el Chevrolet Volt.
1.2.Origen del KERS
A finals dels anys 2000 a Europa hi havia un gran inters en reduir les emissions de gasos
contaminants dels vehicles. A ms a ms, la Frmula 1 estava passant per mals moments ja
que no parava de perdre espectadors, aquests donant com a argument la poca emoci en les
curses i el gran consum de combustible.
Per aquest motiu van ser molts que van veure com a un futur esperanador implantaci del
KERS (Kinetic Energy Recovery System), un sistema que recupera lenergia cintica en les
frenades i la transformava en energia elctrica o b la mantenia en cintica en un altre
dispositiu diferent a les rodes. Aquest sistema feia la Frmula 1 ms neta i ms emocionant, i a
la vegada afavoria el desenvolupament de noves energies ms verdes per la introducci als
vehicles de carrer.
Es va comenar a implantar en la Frmula 1 lany 2009, tot i que no era de carcter obli gatori.
Aix va fomentar que davant del gran cost de desenvolupament i el poc guany de potncia
extra enfront el seu pes, lany 2010 els diversos equips integrants del mundial acordessin no
utilitzar aquest sistema. Veient aquest desastre, finalment la FIA (Federaci Internacional
dAutomobilisme) va canviar aquest carcter optatiu a obligatori, de tal manera que lany 2011
el van acabar portant tots els monoplaces.
Illustraci 2: KERS de Magneti Marelli Motorsport
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
5/20
3
2.Qu s el KERS?
Habitualment, quan la gent est conduint es troba en situacions de frenada en les quals el
vehicle pateix una desacceleraci. En aquestes frenades, el vehicle perd velocitat i, per tant,
tamb energia cintica. Aquest fet es pot explicar fcilment mitjanant la frmula
= 1
2
2.
El Principi de la Conservaci de lEnergia demostra com lenergia no es crea ni es destrueix,
sin que es transforma. Per tant, aix significa que en una frenada estem perdent energia
cintica, la qual es transforma en calor degut al fregament que es produeix en els frens.
El KERS consisteix en un sistema que emmagatzema part de lenergia de les frenades per
poder-la utilitzar posteriorment en fase dacceleraci. Aix saconsegueix ut ilitzant un volant
dinrcia oflywheelque, aprofitant el gir del diferencial en les frenades, gira a altes revolucions
emmagatzemant energia cintica. Per altra banda, el que es fa s transformar lenergia
cintica en energia elctrica per emmagatzemar-la en bateries.
Els sistemes KERS que sestan desenvolupant actualment en funci del sistema
d'emmagatzematge d'energia sn 2, el mecnic i lelctric. Hi ha 4 grans empreses que els
estan desenvolupant:
- KERS amb emmagatzematge mecnic: Flybrid Technologiesi CPC KERS.
- KERS amb emmagatzematge elctric: Magneti Marelli Motorsport i Robert BOSCH
GmbH.
Illustraci 3: Flybrid Systems KERS integrat a la caixa de canvis
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
6/20
4
3.Tipus de KERS i el seu funcionament
3.1.El KERS mecnic
El sistema mecnic captura lenergia de frenada i lutilitza per fer girar un volant dinrcia
(80.000 100.000rpm), el qual es connecta a la transmissi mitjanant un embragatge i uns
engranatges. Normalment el volant dinrcia es troba en condicions de buit, per tal de poder
mantenir un estat de gir del volant casi perpetu, disminuint al mxim les prdues de fregament
produdes amb laire.
Al principi, el volant dinrcia es troba aturat i les rodes girant. Quan comena la frenada, les
rodes es connecten al volant dinrcia utilitzant un embragatge. Degut a que la roda gira a una
velocitat major que el volant dinrcia, es transfereix energia cintica de la roda aix fent girar
el volant o flywheel, a la vegada que frena el cotxe. Quan es requereix deixar de frenar, se
separa lembragatge de tal manera que la roda ja no est connectada al volant dinrcia,
mentre que aquest segueix girant (ha emmagatzemat lenergia cintica que duia el cotxe).
Posteriorment, quan el vehicle accelera ja sigui desprs duna corba, un semfor, etc., i
lenergia emmagatzemada shagi dalliberar, es torna a connectar el volant dinrcia a la roda
mitjanant lembragatge. Amb ls dengranatges, es permet que el volant dinrcia acceleri la
roda i no a linrevs, i aix que saugmenti la potncia dacceleraci del vehicle.
La segent imatge, mostra de manera senzilla com funciona el volant dinrcia dun KERS
mecnica.
Illustraci 4: Sistema de recuperaci denergia: KERS mecnic
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
7/20
5
3.2.El KERS elctric
El sistema de KERS elctric utilitza un motorgenerador incorporat a la transmissi del cotxe,
que converteix lenergia mecnica en energia elctrica i a linrevs. Un cop sha convertit
lenergia, semmagatzema en una bateria per posteriorment alliberar-la quan sigui necessari.
En la segent imatge es pot apreciar el funcionament daquest sistema:
Illustraci 5: Camp magntic indut per el corrent que circula
Es pot observar dos imants diferents, un blau i un altre vermell, i una espira de color negre
entremig. Al fer girar els imants al voltant de lespira, aquests produeixen un camp magntic
variable que a la vegada indueix un camp elctric a la espira.
Aquets imants es connecten a les rodes del cotxe per a que girin, i lespira a una bateria
acumulativa. A la vegada que es produeix el camp elctric a lespira, es produeix una fora
mecnica que soposa al gir dels imants i, per tant, al gir de les rodes. Aix es degut a que quan
circula corrent per lespira (degut al gir), la prpia espira genera al seu voltant un camp
magntic. Per tant, ja no tenim nicament dos imants i una espira, sin que en tenim tres: elsdos originals, i un tercer en lespira (camp magntic representat en la imatge anterior de color
groc).
El corrent elctric indut en lespira sempre anir dirigit de manera que el camp magntic
produt a causa daquest corrent soposi a la causa que el crea, s a dir, el camp magntic
generat pel corrent elctric indut de lespira intenta equilibrar la pertorbaci que lha creat,
que en aquest cas s el gir dels dos imants que es troben connectats a les rodes. Daquesta
manera, el camp magntic que genera lespira est frenant el gir dels imants i, per tant, les
rodes, aconseguint aix frenar el vehicle.
Lespira del KERS, sintrodueix ms o menys entre els imants, segons el pilot/conductor pitgi
ms o menys el fre. Si el pilot pressiona el fre a fons, lespira sintrodueix completament entre
els dos imants, aconseguint aix lefecte mxim. Si el trepitja poc, sintrodueix lleugerament i el
seu efecte s petit.
Finalment, aquesta energia elctrica semmagatzema en bateries per ser utilitzada
posteriorment. Per tant, quan el pilot frena, grcies al sistema KERS es carreguen unes
bateries. I quan es necessita ms potncia, sinverteix el procs, convertint aix el generador en
un motor elctric que suma potencia al motor principal.
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
8/20
6
3.3.El KERS hbrid
El KERS hbrid, s una combinaci del mecnic i lelctric. T el mateix funcionament que el
KERS mecnic, ja que tamb consta dun volant dinrcia amb un sistema dembragatge a la
transmissi, per poder aix transferir energia cintica de les rodes al volant dinrcia en el
moment de la frenada. Tal com sha explicat en el mecnic, el volant dinrcia acostumaa estar
en condicions de buit, per minimitzar prdues de fricci amb laire.
Un cop es vol aprofitar lenergia emmagatzemada en el volant dinrcia, aquest es connecta a
un generador elctric, el qual converteix la energia mecnica del volant dinrcia en energia
elctrica, que alhora es comporta com un motor elctric que suma potencia al motor principal.
3.4.El KERS pneumtic/hidrulic
El sistema pneumtic absorbeix lenergia de la frenada i lutilitza per moure un compressor el
qual comprimeix un fluid compressible, i el guarda en un dipsit de pressi.
Al comenar, el compressor es troba inactiu i les rodes girant. Quan comena la frenada, les
rodes es connecten al compressor mitjanant un embragatge. Daquesta manera es transfereix
energia cintica de la roda girant al compressor, aconseguint fer frenar el cotxe. Quan es
requereix deixar de frenar, se separa lembragatge de manera que la roda ja no estigui
connectada al compressor.
Posteriorment, quan es vol aprofitar lenergia acumulada durant la frenada, es torna a
connectar el compressor a la roda mitjanant lembragatge, de tal manera que ara sigui el fluid
comprs en el dipsit el que mogui el compressor en sentit contrari, accelerant aix la roda i
augmentant la potncia dacceleraci del vehicle.
La segent imatge, mostra de manera senzilla com funciona el KERS hidrulic.
Illustraci 6: Sistema dun KERS hidrulic
El sistema hidrulic, s exactament igual que el pneumtic, excepte que en lloc de moure un
compressor i comprimir un fluid compressible, mou una bomba la qual eleva la pressi dun
fluid incompressible i el guarda en un acumulador per ser reutilitzat posteriorment, per aix
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
9/20
7
moure la bomba en sentit contrari i donar ms potencia al vehicle, tal com fa el sistema
pneumtic.
3.5.Avantatges i inconvenients
Les diferencies entre els diversos tipus de KERS resulten obvies, i cada un dells t una sriedavantatges i inconvenients propis de la seva construcci. Per exemple:
- Mecnic: Pot resultar frgil, ja que les potncies transmeses en moments molt
puntuals sn increblement grans, amb el qual per assegurar el seu bon funcionament
pot resultar un sistema molt pesat, fent que resulti difcil dubicar en el cotxe sense
complicar massa temes com la distribuci de pesos, el centre de gravetat, els llasts,
etc.
Donat que la rigidesa i tenacitat dels materials han de ser elevades, i el rgim de gir del
volant dinrcia s realment alt, en cas duna ruptura del volant o de les seves
subjeccions, es podrien convertir en una petita bomba, causant una prdua de la
manejabilitat del vehicle.
- Elctric: Aparentment s el ms senzill dimplantar en un cotxe, per cal remarcar el
seu malt redimint en comparaci als altres tipus, ja que convertim energia mecnica
en elctrica per desprs tornar-la a convertir en mecnica, procs que pateix grans
prdues denergia, i tampoc cal depreciar el pes significatiu de les bateries.
Si parlem de seguretat, segurament lelctric s el ms perills de tots, degut a la seva
facilitat de produir espurnes en un cotxe on hi ha gasolina o oli calent, a ms a ms de
persones en el seu interior. Lassumpte de lescalfament de les bateries en condicions
ds extrem s realment seris, ja que pot arribar a rebentar alguna bateria, produint
des duna explosi fins a un abocament de substncies altament perilloses en cas de
ruptura o accident.
- Hbrid: Igual que el mecnic, requereix dun sistema molt pesat per aguantar els grans
esforos causats pel volant dinrcia, i naturalment tamb resulta complicat dubicar
en un cotxe. Per altra banda, tal com succeeix amb lelctric, consta dun rendiment
baix, a causa dhaver de transformar energia mecnica en elctrica, i desprs un altre
cop en mecnica.
En termes de seguretat, t els mateixos inconvenient que el mecnic, ja que utilitzatamb un volant dinrcia, per en canvi no t el problema dincloure bateries com t
lelctric.
- Pneumtic/Hidrulic: La utilitzaci de fluids sempre s un risc, ja que el problema de
fugues i estanquetat sn difcils de controlar. A ms a ms, el fet dhaver dincorporar
un dipsit o un acumulador on emmagatzemar un fluid a altes pressions, pot donar
lloc a haver dimplementar undipsit/acumulador de pes important. Daltra banda s
el sistema en el qual hi ha menys avan tecnolgic, ja que sembla ser el ms difcil
dimplementar en un vehicle, per sens dubte s el menys problemtic en termes de
seguretat.
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
10/20
8
Com es pot veure, un dels grans inconvenients dels sistemes KERS sembla ser el seu propi pes.
Segons els fabricants, es parlen de conjunts duns 4 o 5kg nicament pel volant dinrcia i el
seu blindatge. El sistema mecnic complet no baixa dels 25kg i lelctric, tot i que depnde les
seves bateries, tampoc baixa dels 20kg. El sistema complet amb menys pes seria lhidrulic,
que no baixa dels 15kg, per no s factible dins dun cotxe per la seva complexitat.
Un altre efecte a tenir en compte quan sutilitzen volants dinrcia daltes velocitats s el que
es refereix a la generaci de crregues electrosttiques. Aquest efecte s degut a la generaci i
acumulaci de crrega elctrica dun cos a travs del fregament, en aquest cas del volant amb
laire, i quan, pel mitj que sigui,un cable, una persona que el toca, etc., es produeix dalguna
manera una connexi amb el terra (massa), dna lloc a una descrrega elctrica defectes
perillosos.
Un altre inconvenient dutilitzar volants dinrcia s el fet que tenir en un cotxe un objec te
(volant dinrcia) girant a grans velocitats sobre un eix, dona lloc al conegut efecte giroscopi, el
qual pot provocar la prdua del control del vehicle, sobretot en les entrades de les corbes.
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
11/20
9
4.Implementaci del sistema KERS
Lactual context econmic i poltic ha portat a la industria de lautombil a desenvolupar
sistemes que redueixin els consums i les emissions dels seus vehicles. La hibridaci dels
vehicles, la reaparici del vehicle elctric i la frenada regenerativa hi tenen un paper molt
destacat.
Si ens centrem en els vehicles hbrids es podria dir que tots disposen del sistema KERS per
hem de diferenciar entre els vehicles que en treuen un rendiment esportiu i els que estan
enfocats a la reducci demissions o a augmentar lautonomia de les seves bateries. Per altra
banda, el KERS no sha de confondre amb els sistemes de recuperaci denergia que inclouen
molts vehicles com ara els BMW. Aquesta marca comercialitza vehicles gasolina i disel sota la
denominaci Efficient Dynamics que incorporen un alternador que, a diferncia dels
alternadors convencionals que estan constantment en funcionament, noms carrega la bateria
del vehicle quan aquest frena o el conductor no actua sobre el pedal del gas. Aix permet
estalviar combustible per en cap cas ofereix cap assistncia al motor trmic.
Com s que noms els vehicles hbrids o purament elctrics son, actualment, els nics en
incorporar aquest sistema? Per la seva configuraci aquests vehicles ja incorporen un o ms
motors elctrics i els acumuladors necessaris per a incorporar el KERS per la resta de vehicles
encara no sen poden beneficiar degut al alt cost i als inconvenients que sen deriven. Per altra
banda sha daclarir que no tots els vehicles que es comercialitzen sota letiqueta Hybrid
comparteixen un esquema de la planta motriu idntica. Tot i que es cataloga com a hbrid tot
aquell vehicle que incorpori dos motors, un de trmic i un delctric, no tots son capaos de
moures en mode purament elctric. Aix s el que succea fins ara amb la Clase S deMercedes, en els quals noms intervenia el motor elctric durant les fases dacceleraci per
mai de forma allada. En els nous hbrids disel de Mercedes si que actua per si sol en certes
situacions. Altres representants del sector dels hbrids son el Toyota Prius, lHonda Insight i el
Chevrolet Volt. Tots aquest vehicles utilitzen la frenada regenerativa de tipus elctric per a
emmagatzemar energia elctrica que en determinades situacions abasteix el motor elctric del
vehicle, ja sigui per assistir al motor trmic o per funcionar en mode purament elctric.
Per altra banda hi ha un sector de vehicles anomenat popularment hiperesportius que han
comenat a introduir laplicaci del sistema KERS en els seus vehicles. Firmes com Ferrari,
McLaren o Porsche han centrat els seus esforos en aquest tipus de sistemes degut a lesnormatives demissions dobligat compliment que saplicaran en un futur proper. Aquestes
normatives obligaran a que la mitja demissions dels vehicles produts per un c ert fabricant no
superi un determinat llindar que encara no sha definit. En el cas de Ferrari o Porsche,
englobats en el grup Fiat i VAG respectivament, sembla que no tindran tants problemes com
McLaren ja que aquesta no pertany a cap grup.
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
12/20
10
4.1.Ferrari LaFerrari. Hy-KERS
Aquest esportiu utilitza un sistema anomenat Hy-KERS que permet al vehicle aconseguir
prestacions molt altes i simultniament reduir les emissions fins a un 40%. Aquest shereta de
la F1 i del concept car 599 Hy-KERS aix com del FXX K. El sistema ha estat desenvolupat
juntament amb Magneti Marelli i consisteix en dos motors elctrics que son capaos de
desenvolupar una potncia conjunta de 120 kW (uns 163 cv). Aquests dos motors estan
controlats respectivament per dos inversors molt compactes i de pes molt contingut. El primer
dels motors es utilitzat per aportar potncia al tren motriu i per recuperar lenergia cintica
durant les frenades o quan el motor trmic produeix ms parell motor del que es necessita.
Aquesta energia semmagatzema a les bateries de liti que son les que abastiran al motor
elctric. El segon motor obt lenergia directament del motor trmic i sutilitza per a mantenir
el nivell de crrega de les bateries constant i tamb per proveir delectricitat als sistemes
elctrics del vehicle com ara la illuminaci. Aquest pot activar-se o desactivar-se segons les
necessitats energtiques i de crrega de les bateries per reduir les resistncies parsites del
seu moviment. Tots aquests sistemes son controlats per a una unitat de control on es troben
un rectificador a corrent continua, dos inversors i un sistema de refrigeraci intelligent.
Aquesta unitat de control tamb gestiona el motor trmic per tal doptimitzar al mxim la
resposta del vehicle i aconseguir les reduccions demissions de fins a un 40%. Un sistema
daquest tipus necessita dunes bateries que siguin capaces de subministrar i emmagatzemar
una gran quantitat denergia. Per a assolir aquesta fita el Ferrari LaFerrari incorpora una
bateria composta de 120 unitats individuals situada al centre del vehicle, optimitzant la
distribuci de masses. Aquesta bateria ultra compacta equival a un conjunt de 40 bateries
tradicionals. Per a refrigerar el conjunt sutilitza un sistema independent de refrigeraci lquida
via gas refrigerant.
Illustraci 7: Sistema Hy-KERS Ferrari LaFerrari
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
13/20
11
4.2.McLaren P1. IPAS
McLaren incorpora un sistema anomenat IPAS al seu vehicle insgnia. Aquestes sigles responen
a Instant Power Assist System que correspon al sistema KERS del vehicle. Aquest sistema es
capa daportar 176 cv de potncia extra al motor trmic o de funcionar alladament per tal de
que el vehicle circuli sense produir emissions contaminants. Quan es combinen ambds
motors el nivell demissions es redueix fins a 200 g/km, uns nivells mo lt baixos per tractar-se
dun vehicle amb una potncia superior als 900 cv. Quan no es trepitja el pedal del gas el
motor elctric del sistema IPAS actua com a generador alimentant les bateries amb una
energia que altrament shauria perdut.
Illustraci 8: Sistema IPAS McLaren P1
4.3.Porsche. Del 918 RSR al 918 Spyder
Per competir en la lemans series Porsche va construir un vehicle hbrid la estructura del qual va
ser heretada pel seu hiperesportiu de carrer, el Porsche 918 Spyder. Aquell 918 RSR de
competici incorporava dos motors elctrics al eix davanter, cadascun dedicat a cada roda per
separat. Un cop el pilot actuava sobre el pedal del fre es posaven a funcionar com a
generadors. Aquesta corrent elctrica servia per accelerar un volant dinrcia situat en el lloc
on el copilot hauria de seure. Aquest volant dinrcia de fibra de carboni estava carregat
magnticament dins un estator tancat on shi feia el buit i emmagatzemava lenergia de la
frenada en forma denergia cintica. Quan el pilot sollicitava propulsi extra el volant dinrcia
que aleshores girava a altes revolucions cedia la seva energia als motors elctrics pel cam
invers.
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
14/20
12
Illustraci 9: KERS electro-mecnic Porsche 918 RSR
Quan el projecte va passar a ser un vehicle de carrer aquest KERS hbrid es va canviar en favor
dun KERS elctric degut al gran espai que ocupava el volant dinrcia. El 918 Spyder opta
doncs per un sistema on dos motors elctrics, cadascun situat en un dels eixos del vehicle, son
alimentats per una gran bateria de i de liti situada darrera de la cabina del conductor i
refrigerada per lquid. La potncia dels dos motors combinada aporta al vehicle una potncia
extra de 280 cv i permeten circular al vehicle en combinaci amb el motor trmic. Quan el
motor trmic es combina amb els elctrics en consum del vehicle es redueix a 3,3 3,0 l/km
amb un estimat demissions de CO2de 79 g/km.
Illustraci 10: Porsche 918 Spyder
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
15/20
13
4.4.Jaguar, Volvo i lassociaci amb Flybrid Technologies. Grup Torotrack
Fins ara hem vist com els vehicles hbrids de carrer confien en sistemes de recuperaci
denergia cintica elctrics per empreses com Flybrid, pertanyent al grup Torotrack, estan
desenvolupant conjuntament amb empreses del sector de lautomoci, com Volvo, Jaguar
Land Rover, Ford Motor Company o Brightbus, un sistema de KERS mecnic basat en volant
dinrcia.
Durant la frenada un embragatge connecta a una transmissi CVT muntada al diferencial del
eix posterior del vehicle que transmet lenergia cintica a un volant dinrcia de fibra de
carboni que gira en el buit a unes 60.000 rpm. Quan el conductor prem laccelerador lenergia
emmagatzemada retorna a les rodes per mitja altre cop de la CVT aportant una potncia de 80
cv durant 7 segons. Sutilitza una transmissi continuo variable per a controlar i transmetre el
flux i la quantitat denergia entre el volant dinrcia i les rodes del vehicle. En contraposici al
KERS elctric aquest sistema presenta una srie davantatges molt interessants:
- Sistema purament mecnic. Augmenta el rendiment al prescindir de les prdues del
canvi duna forma denergia a una altra.
- Relaci potncia/pes molt elevada. Al voltant dun ter del pes dun KERS elctric.
- Durabilitat i fiabilitat.
- Cost de fabricaci redut i possibilitat de implementaci en arquitectures existents.
- Impacte ambiental menor que altres tipus de KERS.
Illustraci 11: KERS mecnics Flybrid Technologies
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
16/20
14
4.5.Bosch iBooster
Aquest component es un amplificador de la frenada electromecnic desenvolupat per Bosch
que permet optimitzar la recuperaci denergia a les frenades entre altres caracterstiques. Per
a maximitzar lenergia que es recupera quan els vehicles hbrids o elctrics frenen cal frenar
noms amb el motor elctric per convertir tota lenergia cintica en elctrica. Aquest dispositiu
aconsegueix la frenada del vehicle de manera quasi completament elctrica ja que es capa de
proporcionar retencions de 0,3g , cobrint quasi la totalitat descenaris en conducci urbana. Si
es necessites una frenada ms contundent el dispositiu aplica fora al cilindre mestre del
circuit hidrulic dels frens convencionals.
Illustraci 12: Bosch iBooster
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
17/20
15
5.Conclusions/Valoraci final
5.1.Avantatges generals del KERS envers els sistemes de transmissi
convencionals
El fet dutilitzar el KERS ja ofereix major potncia ens els moments darrencada i acceleraci
dels cotxes. A ms a ms, els sistemes ms eficients tenen uns rendiments propers al 100%,
amb un aprofitament de lenergia perduda en la frenada del 70%. Per tant, els sistemes ms
eficients tenen un rendiment global proper al 70%.
El fet de tenir un sistema que ajuda al motor en la fase dacceleraci del vehicle, contribueix a
disminuir els pics desforos que ms desgasten el tren de potncia. Per altra banda, com que
recupera energia en la frenada, el sistema de frens es pot optimitzar ja que rep una ajuda extra
per part del KERS.
Per ltim, els sistemes de recuperaci denergia cint ica redueixen el consum de combustibleen cotxes que utilitzen un motor de combusti, o allarguen la vida de les bateries en el cas dels
vehicles que incorporen motor elctric, sempre que sutilitzin correctament o estiguin
incorporats en vehicles pensats per circular per la ciutat. De fet, aquesta s la seva funci
principal, aprofitar lenergia cintica per aix reduir el consum de combustible o allargar la vida
de les bateries.
5.2.Desavantatges generals del KERS envers els sistemes de transmissi
convencionals
Evidentment, com qualsevol altre sistema, aquest tamb t els seus desavantatges iinconvenients. Pel que fa a vehicles que utilitzen KERS elctric, actualment hi ha una gran
crtica cap a cotxes com el Toyota Prius, ja que es diu que produeix ms contaminaci en la
seva fabricaci que el guany produt al utilitzar aquest sistema de recuperaci denergia. Aix
es degut a que les bateries utilitzades estan fetes de substncies txiques i difcils deliminar.
El KERS mecnic i lhbrid, en comptes, no necessiten bateries que contaminin, per
requereixen un espai fora gran on poder collocar el volant dinrcia. A ms, el fet de tenir un
flywheelgirant a tan altes velocitats pot comportar una prdua destabilitat del cotxe.
El KERS pneumtic/hidrulic, tal com sha comentat amb anterioritat, s un sistema no usatactualment en turismes pel seu poc desenvolupament tecnolgic i la seva dificultat de treballar
amb fluids.
En cotxes que no sutilitzen en zones urbanes pot arribar a ser un inconvenient, ja que el pes
extra que comporta portar incorporat aquest sistema pot provocar un consum major de
combustible (en cotxes amb motor de combusti), el qual no es veu compensat amb lenergia
recuperada durant la frenada.
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
18/20
16
5.3.Conclusions
El KERS s un producte relativament nou i amb moltes possibilitats de cara al futur. Els primers
vehicles en incorporar aquesta tecnologia van ser els monoplaces de Frmula 1 lany 2009, i
tot i les seves dificultats en els seus inicis, actualment ja est al carrer en molts vehicles hbrids
i elctrics.
Cal tenir en compte que els sistemes de recuperaci denergia cintica sn ms tils en zones
urbanitzades, on hi ha una gran quantitat de cicles darrencada i frenada. Per contra, en
vehicles ms pensats per a llargs viatges i amb poques aturades, el sistema no t gaire sentit ja
que no es pot exprimir el seu rendiment i, a ms a ms, el pes extra del vehicle juga en la seva
contra, podent augmentar el consum.
Aquest sistema s, sens dubte, un dels grans avenos dels ltims anys automobilsticament
parlant. Les seves varietats fan daquesta una gran rea de desenvolupament i investigaci. A
ms a ms, cal tenir en compte que els fabricants dautombils estan molt interessats en lesnoves tecnologies verdes i minimitzar el consum, ja que cada vegada est ms penalitzat
lexcessiu s de combustibles fssils per part de les institucionsgovernamentals.
Tot fa pensar que el KERS t tota una vida per davant, per primer shan de solucionar els seus
principals problemes, com sn els materials amb el que estan fetes les bateries dels KERS
elctrics o la inestabilitat que poden provocar els volants dinrcia.
Cal mencionar que hi ha un altre nou element de recuperaci denergia instaurat a la Frmula
1 des del 2014, el MGU-H. Aquest sistema, igual que el KERS (o com es diu actualment a la F1,
MGU-K), est cridat a ser un dels prxims avenos tecnolgics que shan implantat als vehicles
de turisme. Consisteix en un sistema de recuperaci denergia connectat al turbocompressor
que converteix la calor dels gasos descapament en energia elctrica, podent -la
emmagatzemar en unes bateries per utilitzar-la posteriorment, o per alimentar el KERS
directament.
Aix doncs, cal concloure que el KERS s una tecnologia innovadora, amb molts errors i no
complicats de solucionar, per amb molt cam per recorre i el qual est obrint noves portes de
cara al desenvolupament de les tecnologies verdes que fan els vehicles de turisme ms
eficients i ecolgics.
Illustraci 13: MGU-H de Renault Sport F1
7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
19/20
17
6.Bibliografia
[1] Treball sobre el KERS (Data de consulta: 27-10-15)
http://documents.mx/documents/kers54750966b4af9f0f268b45bd.html
[2] Presentaci dun treball de KERS (Data de consulta: 28-10-15)
http://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers.html
[3] Torotrak, fabricant de KERS mecnic (Data de consulta: 26-10-15)
http://documents.mx/documents/kers-cvt-brochure.html
[4] Presentaci dun treball sobre el KERS (Data de consulta: 30-10-15)
http://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers-558444f084df6.html
[5] Fabricant de KERS mecnic (Data de consulta: 27-10-15)
http://www.flybridsystems.com/
[6] Volant dinrcia en el KERS (Data de consulta: 30-10-15)
http://www.ingenia.org.uk/Content/ingenia/issues/issue42/issue42_innovation_watch.pdf
[7] Orgens del fre regeneratiu (Data de consulta: 26-10-15)
http://transpressnz.blogspot.com.es/2013/12/paris-petrol-electric-taxis-circa-1920.html
[8] KERS en la F1 (Data de consulta: 25-10-15)
http://www.motor.es/formula-1/ers-mgu-k-formula-1.html
[9] ERS en la F1 (Data de consulta: 23-10-15)
https://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-
regs/Power_Unit_and_ERS.html
[10] TFG sobre sistemes de fre regeneratiu (Data de consulta: 27-10-15)
http://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/53ff243394c64.pdf
[11] TFG sobre la implantaci del KERS en vehicles convencionals (Data de consulta: 28-10-15)
http://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/555b526788318.pdf
[12] Treball sobre el KERS en la F1 (Data de consulta: 29-10-15)
http://zaguan.unizar.es/record/5722/files/INPRO--2011-001.pdf?version=1
http://documents.mx/documents/kers54750966b4af9f0f268b45bd.htmlhttp://documents.mx/documents/kers54750966b4af9f0f268b45bd.htmlhttp://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers.htmlhttp://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers.htmlhttp://documents.mx/documents/kers-cvt-brochure.htmlhttp://documents.mx/documents/kers-cvt-brochure.htmlhttp://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers-558444f084df6.htmlhttp://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers-558444f084df6.htmlhttp://www.flybridsystems.com/http://www.flybridsystems.com/http://www.ingenia.org.uk/Content/ingenia/issues/issue42/issue42_innovation_watch.pdfhttp://www.ingenia.org.uk/Content/ingenia/issues/issue42/issue42_innovation_watch.pdfhttp://transpressnz.blogspot.com.es/2013/12/paris-petrol-electric-taxis-circa-1920.htmlhttp://transpressnz.blogspot.com.es/2013/12/paris-petrol-electric-taxis-circa-1920.htmlhttp://www.motor.es/formula-1/ers-mgu-k-formula-1.htmlhttp://www.motor.es/formula-1/ers-mgu-k-formula-1.htmlhttps://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-regs/Power_Unit_and_ERS.htmlhttps://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-regs/Power_Unit_and_ERS.htmlhttps://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-regs/Power_Unit_and_ERS.htmlhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/53ff243394c64.pdfhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/53ff243394c64.pdfhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/555b526788318.pdfhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/555b526788318.pdfhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/555b526788318.pdfhttp://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/53ff243394c64.pdfhttps://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-regs/Power_Unit_and_ERS.htmlhttps://www.formula1.com/content/fom-website/en/championship/inside-f1/rules-regs/Power_Unit_and_ERS.htmlhttp://www.motor.es/formula-1/ers-mgu-k-formula-1.htmlhttp://transpressnz.blogspot.com.es/2013/12/paris-petrol-electric-taxis-circa-1920.htmlhttp://www.ingenia.org.uk/Content/ingenia/issues/issue42/issue42_innovation_watch.pdfhttp://www.flybridsystems.com/http://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers-558444f084df6.htmlhttp://documents.mx/documents/kers-cvt-brochure.htmlhttp://documents.mx/documents/kinetic-energy-recovery-system-kers.htmlhttp://documents.mx/documents/kers54750966b4af9f0f268b45bd.html7/25/2019 Aplicaci Del KERS en Vehicles de Turisme
20/20
18
[13] Vdeos explicatius del funcionament dun KERS (Data de consulta: 30-10-15)
http://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-
1.html
[14] Tipus de KERS (Data de consulta: 27-10-15)
http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-
hay-%C2%BFcomo-funciona/
[15] Que s el KERS (Data de consulta: 26-10-15)
http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-
que-sirve/
[16] Cotxes de carrer amb KERS (Data de consulta: 25-10-15)
http://www.auto10.com/reportajes/coches-de-calle-con-kers-es-lo-mismo-que-un-coche-
hibrido/2138
[17] Marques de cotxes dalta gama que han apostat per la implantaci del KERS (Data de
consulta: 27-10-15)
http://www.wired.com/2010/10/flywheel-hybrid-system-for-premium-vehicles/
[18] Fabricant de volant dinrcia per al KERS (Data de consulta: 27-10-15)
http://www.torotrak.com/products-partners/products/flybrid/
http://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-1.htmlhttp://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-1.htmlhttp://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-1.htmlhttp://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-hay-%C2%BFcomo-funciona/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-hay-%C2%BFcomo-funciona/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-hay-%C2%BFcomo-funciona/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-que-sirve/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-que-sirve/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-que-sirve/http://www.wired.com/2010/10/flywheel-hybrid-system-for-premium-vehicles/http://www.wired.com/2010/10/flywheel-hybrid-system-for-premium-vehicles/http://www.torotrak.com/products-partners/products/flybrid/http://www.torotrak.com/products-partners/products/flybrid/http://www.torotrak.com/products-partners/products/flybrid/http://www.wired.com/2010/10/flywheel-hybrid-system-for-premium-vehicles/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-que-sirve/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-un-pequeno-repaso-%C2%BFque-es-%C2%BFpara-que-sirve/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-hay-%C2%BFcomo-funciona/http://www.fastestlap.es/2011/03/kers-parte-ii-un-pequeno-repaso-%C2%BFcuantos-tipos-hay-%C2%BFcomo-funciona/http://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-1.htmlhttp://www.taringa.net/posts/autos-motos/11368923/La-caja-de-cambios-de-un-Formula-1.html