Nuevas soluciones basadas en electrificación y automatización - REPSOL

Proyecto SPAIN Sistema de Propulsión Avanzado INtegrado

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Objetivo general El objetivo principal del proyecto SPAIN es incrementar la competitividad de la industria de automoción española y posicionarla estratégicamente mediante el desarrollo de tecnologías nacionales orientadas a mejorar la eficiencia energética y sostenibilidad del transporte. El

proyecto tratará de desarrollar una serie de tecnologías que permitan la transición del transporte actual basado en energía fósil al transporte eléctrico del futuro.

• Dotar a un segmento estratégico de la industria española del conocimiento y capacidades para introducir tecnología híbrida nacional en el sector de la automoción.

• Desarrollar tecnologías asociadas al motor de combustión Otto para lograr vehículos de gasolina híbridos que se postulen como una alternativa competitiva respecto a los vehículos diésel de transporte de personas y mercancías.

• Reducir emisiones de gases de efecto invernadero y contaminantes en transporte de personas y mercancías en entornos urbanos.

• Demostrar la viabilidad de la tecnología híbrida desarrollada.

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Necesidad del proyecto Problemática medioambiental Calidad del aire y emisiones contaminantes: (i) la salud humana (enfermedades pulmonares, cardiovasculares o inclusive cáncer; responsable de 400.000 muertes prematuras al año), (ii) el medioambiente (afectando a la calidad del agua, suelo y ecosistemas) y (iii) daños en los materiales y edificios.

En la Unión Europea, los costes directos producidos por la polución son de alrededor de 1 trillón de euros al año, de los que los asociados sólo a impactos en la salud se estimaron en 330-390 billones de euros en 2010, lo que supone entre un 3 y 9 % del PIB de la Unión Europea .

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Necesidad del proyecto Problemática medioambiental Emisiones GEI: Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC).

• Objetivo: “lograr la estabilización de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a un nivel que impida interferencias antropogénicas peligrosas en el sistema climático y en un plazo suficiente para permitir que los ecosistemas se adapten naturalmente al cambio climático” • Los principales científicos del clima sostienen que la actividad humana es casi con total certidumbre la principal causa del calentamiento observado desde la mitad del siglo XX. También consideran que un límite de 2 ºC comparado con la temperatura en la época pre-industrial es el límite a partir del cual pueden ocurrir cambios catastróficos en el medioambiente.

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Necesidad del proyecto Problemática medioambiental Emisiones GEI: • Seguridad suministro energético • Reducir la alta dependencia crudo • Reducir la dependencia de suministros de áreas con cuestionados aspectos relacionados con la seguridad geopolítica • Balance de reservas/precio a futuro • Incrementar la diversificación energética mediante fuentes: • Convencionales • No convencionales • Alternativos • Renovables • Reducir las emisiones de CO2 • Incrementar la competitividad de la UE frente a otros mercados • Reducir factura energética ©

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Necesidad del proyecto

CONTRIBUCIÓN INDUSTRIAL Y SOCIAL

CONTRIBUCIÓN MEDIOAMBIENTAL

Sistema de propulsión SPAIN:

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Emisiones locales (NOx y partículas): • Motor Otto • Gasolina ligera Emisiones CO2 (eficiencia): • Híbrido • Recuperación energía • Gasolina ligera y lubricante •

Desarrollo tejido investigador e industrial nacional

•

Sector carrocero amenazado

•

Transporte de pasajeros y bienes en áreas urbanas

•

Impulso supervivencia motor de combustión limpio y sostenible

•

Impulso transporte

electrificación

del

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Esquema general El esquema general donde se muestran las principales tecnologías que se tratará durante el proyecto y su interconexión con el vehículo híbrido son:

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Consorcio: empresas integrantes Nº EMPRESA

NOMBRE EMPRESA

1 (Coordinador) REPSOL S.A.

2 MICROELECTRÓNICA MASER S.L 3 LANCOR 2000, S.COOP

4

INFRANOR SPAIN S.L.U.

5 GRUPO COMPONENTES VILANOVA, S.L.

6 CIE MECAUTO S.A.

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Organismos de investigación

ORGANISMOS DE INVESTIGACIÓN DENOMINACIÓN TECNALIA RESEARCH & INNOVATION

LOGO

ACRÓNIMO

UBICACIÓN

TECNALIA

PAÍS VASCO

CSIC

MADRID

MU

PAÍS VASCO

IK4

PAÍS VASCO

CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS UNIVERSIDAD DE MONDRAGÓN

IK4 AZTERLAN

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SPAIN

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BENEFITS AND ADVANTAGES OF THE HYBRID MINIBUS

KEEP IT IN THE SUSTAINABLE RANGE , WHEN LARGER BUSES ARE NOT LONGER PROFITABLE AND REQUIRED CAPACITY CAN´T BE FOUND IN SMALL CARS

OUR DIFFERENTIAL VALUE: → Sustainable mobility combining internal combustion engine and electro mobility: plug-in series hybrid powertrain for urban applications. → Pioneering vehicle in the range of 5.500 kg combining electric propulsion and internal combustion engine (ICE). The ICE works only to charge batteries and the e-motor moves the vehicle. → Alligned witht the new politics from countries and city governments in the progressive reduction in the circulation of fossil fueled vehicles. → Advantages from the light gasolines in combination of direct injection engine allows to rise powertrain efficiency. The combination of this light gasoline with electric propulsion improves hybrid performance. → Development process according to model based methodology that allows to reduce uncertainties with early final HW & SW involvement in the process. → This is the result of the collaboration of the Spanish companies REPSOL, INFRANOR, MASER, LANCOR and CIE AUTOMOTIVE.

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DEVELOPMENT PROCESS

SAFETY REQUIREMENTS ACCORDING TO ISO 26262.

MOBILITY PERFORMANCE CONSIDERING NEW ENVIRONMENTAL DEMANDS IN CITIES

ECONOMIC SAVINGS DERIVED FROM THE USE OF ELECTRIC ENERGY FOR VEHICLE PROPULSION

HYBRID MINIBUS DIFFERENTIALS: → Advanced of traction and energy management ECU. Control unit responsible of inverters and hybridation management. → Model based development methodology. Different testing stages at different development stages (Model, Hardware and Software in the Loop). → Manufacturing of prototypes. → Test bench validation at unitary, subsystem and global system levels. → Participation of relevant agents in the value chain as suppliers of the powertrain equipment. → Tests considering Braunschweig driving cycle including a mix of urban and interurban driving situations.

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VEHICLE CHARACTERISTICS AT A GLANCE

FUNCTIONAL CHARACTERISTICS → Maximum speed

:

125

km/h

→ Cruise speed

:

90

km/h

→ Acceleration (0 to 50 km/h)

:

< 10

s

>250

km

→ Autonomy in hybrid mode

→ Autonomy in pure electric mode (regen.)

:

45

km

→ Maximum gradient (from standstill)

:

18

% at 0,3 m/s2

PHYSICAL CHARACTERISTICS → Maximum Authorized Mass:

:

5.500

kg

→ Overall dimensions (L x W x H)

:

7,34 x 1,99 x 2,90

m

→ Aerodynamic coefficient Cx

:

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0,34

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POWERTRAIN TECHNICAL SPECS

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POWERTRAIN TECHNICAL SPECS BATTERY → Total energy storage

:

24,6

→ Discharge voltage (max /min)

:

700,8 / 614,4

V

→ Discharge current (peak / max.continuous) :

700 / 240

A

kWh

E-MOTOR → Peak / continuous motor power

:

290 / 150

kW

→ Peak / continuous motor torque

:

1000 / 500

Nm

→ Max. / continuous motor current

:

450 / 210

→ Efficiency

:

92 – 98

→ Maximum rotation speed

:

4.000

→ Mass

:

40

→ Peak / continuous motor power

:

60 / 42

kW

→ Peak / continuous motor torque

:

340 / 230

Nm

→ Max. / continuous motor current

:

200 /135,5

Arms

→ Maximum / nominal rotation speed

:

3.500 / 2.000

Arms %

rpm kg

E-GENERATOR

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rpm

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POWERTRAIN TECHNICAL SPECS

ENGINE → Architecture

:

→ Capacity

:

1.395

cc

→ Power

:

103

kW

→ Torque

:

250

Nm

→ Fuel

:

Light gasoline

→ Output power peak

:

150

kVA

→ DC operating voltaje

:

50-800

VDC

→ Max. DC voltaje

:

900

VDC

4 cylinders in-line

INVERTERS

→ Peak / continuous current

225 / 300

A / Arms

ECU OF POWERTRAIN & ECU OF HYBRIDATION → Power supply

:

8 - 36

→ Consumption

:

90

→ Analog inputs

:

17

→ Digital inputs / outputs

:

17 / 17

→ CAN channels

:

4

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V mA

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TEST BENCH VALIDATION

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PROTOTYPE VEHICLE

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Proyecto SPAIN Sistema de Propulsión Avanzado INtegrado

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