Transmisión gasolina-eléctrica
La transmisión gasolina-eléctrica (en inglés británico) o transmisión gasolina-eléctrica o transmisión gas-eléctrica (en inglés estadounidense) es un sistema de transmisión para vehículos propulsados por motores de gasolina . La transmisión gasolina-eléctrica se utilizó para una variedad de aplicaciones en el transporte por carretera, ferroviario y marítimo a principios del siglo XX. Después de la Primera Guerra Mundial , fue reemplazada en gran medida por la transmisión diésel-eléctrica , un sistema de transmisión similar utilizado para motores diésel ; pero la transmisión gasolina-eléctrica ha vuelto a ser popular en los vehículos eléctricos híbridos modernos .
La transmisión eléctrica por gasolina se utilizó en ciertos nichos de mercado a principios del siglo XX, como en las locomotoras eléctricas por gasolina fabricadas en Gran Bretaña para su uso en los Ferrocarriles Ligeros del Departamento de Guerra durante la Primera Guerra Mundial o para los Ferrocarriles Unidos Arad & Csanad, de propiedad privada . En Francia, el sistema de transmisión eléctrica por gasolina Crochat se utilizó para locomotoras de ancho de vía estándar (hasta 240 kW de potencia eléctrica).
Descripción
Los vehículos de gasolina y electricidad siguen una arquitectura híbrida en serie . Un motor de combustión interna (CI) con encendido por chispa actúa como motor principal, alimentando un generador que convierte la energía rotacional en energía eléctrica. El generador carga un paquete de baterías y acciona un motor de tracción que proporciona fuerza de tracción para que el vehículo se mueva. [1]
El motor suele ser más pequeño que el necesario para propulsar un vehículo de gasolina convencional del mismo tamaño. El motor suele funcionar a sus RPM óptimas de alta eficiencia , alimentando el generador. Cuando se necesita potencia adicional para acelerar o para subir pendientes, tanto el motor como la batería alimentan el motor. Cuando el motor produce más potencia de la que se necesita en las ruedas, el excedente se utiliza para cargar la batería.
Los vehículos de gasolina y electricidad normalmente no requieren ningún tipo de transmisión, ya que los motores de tracción eléctrica pueden funcionar en un amplio rango de rpm con la máxima eficiencia. El par motor-generador es una unidad compacta que no está conectada mecánicamente a las ruedas de la carretera. La conexión es puramente eléctrica.
Ventajas
- Los motores de tracción eléctrica son más eficientes que los motores de combustión interna en la conducción con frecuentes arranques y paradas, que suele darse en rutas urbanas y suburbanas. [2]
- El motor de combustión interna puede fabricarse en un tamaño menor al que se requiere habitualmente para mover un vehículo de tamaño similar impulsado únicamente por gas. Los motores de combustión interna son sus propias bombas de aire y tienen poca eficiencia a bajas velocidades. Por lo tanto, los motores de combustión interna deben fabricarse en un tamaño mayor al que se requiere para los vehículos convencionales impulsados por gas. Este no es el caso de los vehículos híbridos de gasolina, en los que un motor eléctrico proporciona tracción . Los motores eléctricos pueden ofrecer un par máximo en un amplio rango de RPM . Los motores pequeños dan como resultado un diseño compacto y más espacio. [3]
- Los motores de combustión interna pueden funcionar a su rango máximo de RPM en todo momento y mejorar el kilometraje . Los motores de combustión interna funcionan con máxima eficiencia a RPM más altas. En los vehículos de gasolina y eléctricos, el motor puede seguir funcionando a estas velocidades, ya que es el motor eléctrico el que proporciona tracción. Esto da como resultado un menor consumo de combustible y emisiones nocivas. Este no es el caso de los vehículos convencionales, donde el motor tiene que reducir la velocidad cuando el vehículo frena.
- Los vehículos gasolina-eléctricos tienen una función de parada y ralentí que permite apagar el motor durante el ralentí o una desaceleración prolongada.
- El frenado regenerativo es posible en vehículos eléctricos de gasolina. Cuando se aplican los frenos, el motor de tracción puede activarse para que actúe como generador y cargue la batería. Una fuerza de resistencia magnética actúa sobre las ruedas para frenarlas, mientras se carga la batería. Los frenos convencionales utilizan únicamente la fuerza de frenado por fricción, que disipa y desperdicia energía rotacional en forma de calor. El frenado regenerativo ahorra energía y se utiliza en combinación con los frenos de fricción para el sistema antibloqueo de frenos (ABS). [4]
- Los vehículos eléctricos de gasolina pueden ofrecer potencia adicional cuando el conductor así lo requiere, como durante una aceleración brusca o al subir una pendiente. También tienen transmisión automática y pueden ofrecer potencia de forma continua. [5]
Desventajas
- Los vehículos de gasolina y eléctricos tienen muchas etapas de conversión de energía , lo que puede resultar en una menor eficiencia debido a la pérdida de energía en cada etapa de la transición.
- Los vehículos gasolina-eléctricos, y normalmente la mayoría de los vehículos híbridos en serie, necesitan dos máquinas eléctricas: un generador acoplado al motor y un motor/generador acoplado a las ruedas.
- Necesitan motores de tracción eléctrica más grandes. [6]
- Tener dos tipos de motor agrega peso y complejidad.
Aplicaciones históricas
Camino
Entre los vehículos de carretera que utilizan transmisión gasolina-eléctrica se incluyen el autobús Tilling-Stevens (Reino Unido) [7] y el automóvil de turismo Owen Magnetic (Estados Unidos). [8]
- Autobús eléctrico de gasolina de Tilling-Stevens
- Anuncio del coche de turismo Owen Magnetic de 1920
- Tanque de Saint Chamond
Carril
Entre los ejemplos de vehículos ferroviarios de gasolina y electricidad se incluyen el autocar eléctrico de gasolina de 1903 de North Eastern Railway , el Doodlebug (vagón de ferrocarril) , el vagón con cabina de gas y electricidad de 57 toneladas de GE , [9] el motor ferroviario Weitzer y las locomotoras de gasolina y electricidad construidas para los Ferrocarriles Ligeros del Departamento de Guerra por Dick, Kerr & Co. y British Westinghouse . [10] En Francia, el sistema Crochat-Colardeau de Henry Crochat y Emmanuel Colardeau se utilizó en algunos vagones de gasolina y electricidad.
- Autocar del ferrocarril del noreste en la estación de Filey
- Vagón de ferrocarril a gas y electricidad "Doodlebug"
- Locomotora eléctrica de gasolina Dick, Kerr & Co. en construcción
- El vagón de gasolina eléctrico Crochat se conserva en Pithiviers
- Motor de carril Weitzer fabricado para ACsEV
Marina
La mayoría de los submarinos que sirvieron en la Primera Guerra Mundial eran diésel-eléctricos . Sin embargo, algunos submarinos petroeléctricos se habían construido antes de la guerra. Algunos ejemplos incluyen: submarino de clase Plunger (EE. UU.), [11] submarino de clase A (1903) (Reino Unido), [12] SM U-1 (Austria-Hungría) , submarino ruso Krab (1912) .
- USS Plunger S2-1
- Submarino ruso Krab
Vehículos militares
Los sistemas de gasolina y electricidad se probaron en el tanque británico Mark II , el tanque estadounidense Holt de gas y electricidad y el Saint Chamont francés en 1917. Este último utilizó el sistema Crochat-Colardeau de Henry Crochat y Emmanuel Colardeau. Esto permitió que los motores de tracción izquierdo y derecho funcionaran a diferentes velocidades para la dirección y se detalla en la patente US1416611. [13] El prototipo Char G1 P de 1936 también fue diseñado con un sistema de propulsión de gasolina y electricidad. [14]
Ferdinand Porsche fue el principal desarrollador de estos trenes de potencia para vehículos militares en la Alemania nazi . Creó el prototipo VK 3001 (P) y el VK 4501 , de los que se produjeron 91 unidades como Porsche Tiger. [15] Más tarde se convirtieron en cazacarros Ferdinand y, posteriormente, Elefant . [16] Otro diseño destacable fue el prototipo Porsche tipo 205 de 188 toneladas, comúnmente conocido como el tanque superpesado Maus .
Aplicaciones modernas
En el siglo XXI, la transmisión gasolina-eléctrica ha cobrado nueva vida en los vehículos eléctricos híbridos . Algunos ejemplos son: Ford Fusion Hybrid ; Honda Civic Hybrid ; Toyota Prius .
Véase también
Referencias
- ^ León, Rogelio; Montaleza, Christian; Maldonado, José Luis; Tostado-Véliz, Marcos; Jurado, Francisco (septiembre 2021). "Vehículos eléctricos híbridos: una revisión de las configuraciones y ciclos termodinámicos existentes". Termo . 1 (2): 134-150. doi : 10.3390/termo1020010 . ISSN 2673-7264.
- ^ Pielecha, Ireneusz; Cieślik, Wojciech; Merkisz, Jerzy (1 de octubre de 2019). "Análisis del uso del modo de conducción eléctrica y el flujo de energía en las unidades híbridas de SUV en condiciones de tráfico urbano y extraurbano". Revista de ciencia y tecnología mecánica . 33 (10): 5043–5050. doi :10.1007/s12206-019-0943-4. ISSN 1976-3824. S2CID 208845980.
- ^ Cai, William; Wu, Xiaogang; Zhou, Minghao; Liang, Yafei; Wang, Yujin (1 de febrero de 2021). "Revisión y desarrollo de sistemas de motores eléctricos y trenes de potencia eléctricos para vehículos de nueva energía". Innovación en automoción . 4 (1): 3–22. doi : 10.1007/s42154-021-00139-z . ISSN 2522-8765. S2CID 232051914.
- ^ Capata, Roberto (noviembre de 2018). "Vehículos híbridos urbanos y extraurbanos: una revisión tecnológica". Energies . 11 (11): 2924. doi : 10.3390/en11112924 . hdl : 11573/1179587 . ISSN 1996-1073.
- ^ Singh, Krishna Veer; Bansal, Hari Om; Singh, Dheerendra (1 de junio de 2019). "Una revisión exhaustiva de los vehículos eléctricos híbridos: arquitecturas y componentes". Revista de transporte moderno . 27 (2): 77–107. doi : 10.1007/s40534-019-0184-3 . ISSN 2196-0577. S2CID 116131313.
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- ^ "Bonhams: Autobús de dos pisos abierto a gasolina y electricidad Tilling-Stevens TS3A de 1922, n.º de chasis TS3A 2559, n.º de motor 2174". www.bonhams.com . Consultado el 9 de diciembre de 2022 .
- ^ MCG (24 de junio de 2014). «Otros cinco coches olvidados fabricados en Detroit». Mac's Motor City Garage . Consultado el 9 de diciembre de 2022 .
- ^ "Museo del Transporte de Minnesota". Archivado desde el original el 14 de febrero de 2015 . Consultado el 14 de febrero de 2015 .
- ^ Davies, WJK (1967). Ferrocarriles ligeros de la Primera Guerra Mundial . David y Charles. Págs. 157-159.
- ^ "Índice de fotografías de submarinos".
- ^ "MaritimeQuest – Descripción general de la clase de submarinos Clase A (1902)".
- ^ "Espacenet - Documento original".
- ^ Steven J. Zaloga (2014). Tanques franceses de la Segunda Guerra Mundial (1) . Osprey. ISBN 9781782003922.
- ^ Thomas L Jentz (1997). Panzerkampfwagen VI P (Sd.Kfz.181): La historia de los Porsche Typ 100 y 101 también conocidos como Leopard y Tiger (P) . Producciones Darlington. ISBN 978-1892848031.
- ^ "Fernando/Elefante". Achtung Panzer . Consultado el 7 de febrero de 2010 .
