Funcionamiento de los vehículos híbridos Elaborado por Jonathan Taco

¿Qué es un coche híbrido?

"híbridos" a los automóviles que utilizan un motor eléctrico, y un motor de combustión interna para realizar su trabajo. A diferencia de los automóviles solo eléctricos, hay vehículos híbridos que no es necesario conectar a una toma de corriente para recargar las baterías, el generador y el sistema de "frenos regenerativos" se encargan de mantener la carga de las misma. 

Como se considera un vehiculo hibrido

 un híbrido combina dos motorizaciones, un motor de combustión interna y otro eléctrico alimentado por baterías adicionales a la principal. Son una realidad desde hace muchos años y poco a poco empiezan a hacerse populares por la crisis, alza de combustibles, abaratamiento de la tecnología y concienciación ambiental.

Estimaciones del publico referente a estos vehiculos

Por desgracia el gran público está muy mal informado de lo que suponen estos coches, y la

mayoría de los prejuicios que se tienen sobre ellos desaparecen al montarse en uno. No

son la solución, pero son una solución muy a tener en cuenta para el futuro inmediato.

Porque los vehículos híbridos son mas eficientes

Clasificación de los vehículos híbridos

Hibrido en serie

Hibrido en paralelo

Hibrido combinado

•Híbrido en serie: El motor de combustión interna (en adelante motor térmico) no tiene conexión mecánica con las ruedas, sólo se usa para generar electricidad. Dicho motor funciona a un régimen óptimo y recarga la batería hasta que se llena, momento en el cual se desconecta temporalmente. La tracción es siempre eléctrica.

Híbrido en paralelo: Tanto el motor térmico como el eléctrico se utilizan para dar fuerza a la transmisión a la vez. Es una solución relativamente sencilla, pero no es la más eficiente

•Híbrido combinado: Cualquier combinación de los dos motores sirve para impulsar al coche, es como un híbrido en serie pero con conexión mecánica a las ruedas. Es una solución muy eficiente pero mucho más compleja a nivel mecánico y electrónico.

Así, según esta clasificación, los Chevrolet Volt u Opel Ampera son híbridos en serie --aunque lo correcto es considerarlos como coches eléctricos-- mientras que los Honda Civic Hybrid e Insight son híbridos en paralelo. Todos los híbridos de Toyota y Lexus son de configuración combinada. El sistema más eficiente es en serie, y el que menos el paralelo

•Microhíbrido: En las paradas se apaga el motor térmico. Cuando se quiere reanudar la marcha un alternador reversible arranca el motor utilizando energía recuperada previamente a la detención. Sólo ahorra en ciclo urbano y no hay un motor eléctrico que impulse al coche.

•Híbrido puro o full-hybrid: Se puede circular en determinadas condiciones sólo con el motor eléctrico, mientras el térmico está totalmente apagado y no mueve sus piezas. Este cambio puede ser de forma automática o voluntaria.

•Híbrido enchufable o PHEV: Pertenece a este grupo si sus baterías son recargables mediante energía eléctrica convencional, es decir, enchufándolo, y recorre al menos 32 kilómetros sin necesidad de otro sistema de propulsión.

•Coche eléctrico de rango extendido o EREV: Como el caso anterior, pero si además es un híbrido en serie. En la práctica, se les considera coches eléctricos porque no necesitan el motor térmico más que para sostener la carga, y pueden funcionar sin ellos al 100%. Esto significa que cuando se acaban las baterías el motor térmico se usa sólo para generar electricidad a un régimen constante para aumentar la autonomía a un coste por kilómetro bajísimo.

Ventajas y desventajasFrente a otros sistemas de propulsión alternativa, el híbrido tiene la ventaja de que funciona con combustibles que se encuentran en cualquier gasolinera, pero con un consumo muy inferior al de un modelo equivalente no-híbrido. Esto se debe a que un híbrido recupera energía que otros modelos desperdician y a que están muy bien diseñados en cuanto a eficiencia.

Son muy eficientes, más silenciosos, sus emisiones son muy bajas y es una tecnología muy probada, sobre todo en EEUU y Japón. Cada vez habrá más opciones en el mercado, sobre todo cuando se apunten los fabricantes europeos. Además, en algunos casos se pueden obtener beneficios fiscales o ayudas a la compra mediante subvenciones públicas.

Funcionamiento

Los híbridos se equipan con motores de combustión interna, diseñados para funcionar con su máxima eficiencia . Si se genera más energía de la necesaria, el motor eléctrico se usa como generador y carga la baterías del sistema. En otras situaciones, funciona sólo el motor eléctrico, alimentándose de la energía guardada en la batería. En algunos híbridos es posible recuperar la energía cinética al frenar, que suele disiparse en forma de calor  en los frenos, convirtiéndola en energía eléctrica .Este tipo de frenos se suele llamar "regenerativos".

La combinación de un motor de combustión operando siempre a su máxima eficiencia, y la recuperación de energía del frenado (útil especialmente en la ciudad), hace que estos vehículos alcancen mejores rendimientos que los vehículos convencionales. Se dispone de un sistema electrónico para determinar qué motor usar y cuándo hacerlo.

Sistemas y partes principales

Motor a gasolina.- generalmente es el mismo utilizado por los vehículos actuales, y llegaría a ser una alternativa en caso de necesitarlo.Tanque de gasolina.- es la fuente de energía del motor a gasolina.Baterías.- es la fuente de energía del motor eléctrico, a diferencia de la gasolina en el tanque de combustible, que solo puede proveer de energía al motor de gasolina, el motor eléctrico en el auto híbrido puede suministrar energía a las baterías , así como obtenerlas de estas.

Motor eléctrico.-Se investigan por razones de ligereza, robustez y rendimiento, motores de alterna trifásica, cuyo funcionamiento sería parecido a un motor de 3 cilindros. Puede usarse uno solo, dos (en cada una de las ruedas de un eje) o cuatro (en cada rueda). Pueden ser de corriente continua o alterna.

Generador.- Es parecido a un motor eléctrico pero éste sólo trabaja para producir energía eléctrica, mas usado en la configuración en sérielo normal es q sea de corriente alterna.

Convertidor.- Es una batería muy pequeña que alimenta a una tensión baja y poca peligrosa (12v), luces, limpiaparabrisas, etc., mediante un convertidor electrónico a transistores.

Cargador.- transforma la corriente alterna de 220v obtenida en las tomas de corriente continua a la tensión determinada.

Sistemas que mueven al vehiculo

Cómo trabajan los híbridos•Frenado regenerativo. El frenado regenerativo recaptura la energía que normalmente se pierde durante el frenado o durante el movimiento en punto muerto. Utiliza el movimiento hacia adelante de los neumáticos para mover el motor. Esto genera electricidad y ayuda a detener el vehículo.

•Asistente del motor eléctrico. El motor eléctrico provee fuerza adicional para auxiliar al acelerar, para rebasar a otro auto, o en una pendiente. Esto permite que se utilice un motor más pequeño más eficientemente. En algunos vehículos, el motor por sí solo proporciona la energía cuando se maneja en condiciones de baja velocidad, y que es cuando generalmente el motor de combustión interna es menos eficiente.

•Encendio/apagado automático. Apaga el motor cuando el vehículo se detiene y lo enciende cuando se pisa el acelerador. Esto previene que se desperdicie energía cuando el auto se deja encendido pero sin mover (a ralenti).

Los híbridos se equipan con motores de combustión interna, diseñados para funcionar con su máxima eficiencia. Si se genera más energía de la necesaria, el motor eléctrico se usa como generador y carga la baterías del sistema. En otras situaciones, funciona sólo el motor eléctrico, alimentándose de la energía guardada en la batería. En algunos híbridos es posible recuperar la energía cinética al frenar, que suele disiparse en forma de calor en los frenos, convirtiéndola en energía eléctrica. Este tipo de frenos se suele llamar "regenerativos".

La combinación de un motor de combustión operando siempre a su máxima eficiencia, y la recuperación de energía del frenado (útil especialmente en la ciudad), hace que estos vehículos alcancen mejores rendimientos que los vehículos convencionales. Se dispone de un sistema electrónico para determinar qué motor usar y cuándo hacerlo.

Ventajas:•Esta tecnología ha permitido conseguir que el consumo de combustible sea de un 20% hasta un 60% menor que en vehículos comparables de tipo convencional.•Se maximiza el rendimiento del uso del combustible, pues los motores de combustión interna para híbridos son fabricados pensando en el mayor rendimiento..•Reducción de emisión de gases dañinos para el medio ambiente y los seres vivos.

Desventajas:•Los vehículos híbridos tienen menos potencia (CVs) que automóviles convencionales comparables. No obstante, el avance de esta tecnología apunta a aminorar esta brecha y tanto la velocidad máxima del vehículo, como la autonomía son parecidas a los puramente térmicos.•Mayor peso que un coche convencional (hay que sumar el motor eléctrico y, sobre todo, las baterías), y por ello un incremento en la energía necesaria para desplazarlo. El peso del vehículo se puede aminorar usando carrocerías mas ligeras de aluminio, fibra de carbono o fibra de vidrio.•Más complejidad, lo que dificulta las revisiones y reparaciones del vehículo.•La inversión inicial es mayor para adquirir un “híbrido” que para adquirir un “convencional” comparable. Sin embargo, el ahorro económico que le entrega el menor consumo de combustible le devuelve esa inversión.

Como desarrollo para un futuro, están las celdas de combustible, que prometen reemplazar al motor de combustión mediante el uso de nuevas energías. Su única emisión por el tubo de escape es vapor de agua.

Desarrollo al futuro

Entre los 10 automóviles híbridos más demandados del 2007 están los siguientes:1.Toyota Prius2.Toyota Camry hybrid3.Toyota Highlander hybrid4.Ford Escape hybrid5.Honda Civic hybrid6.Lexus GS450h7.Lexus RX400h8.Nissan Altima hybrid9.Mercury Mariner hybrid10.Honda Accord hybrid

Problemas en el motor eléctrico

El gran problema actual con el que se encuentra el motor eléctrico para sustituir al térmico en el vehículo es la capacidad de acumulación de energía eléctrica, que es muy baja en comparación con la capacidad de acumulación de energía en forma de combustible.

Aproximadamente, 1 kg de baterías puede almacenar la energía equivalente de 18 gramos de combustible, si bien este cálculo no tiene en cuenta el escaso aprovechamiento energético de esa energía en un motor de combustión, en comparación con un motor eléctrico. Aun así esto supone una barrera tecnológica importante para un motor eléctrico.

Emisiones de vehículos híbridos Emisiones de vehículos híbridos de hoy son cada vez más cerca o bajo que el nivel recomendado por la EPA (Agencia de Protección Ambiental en los Estado Unidos). Los niveles recomendados que sugieren para un común vehículo de pasajeros es similar a 5,5 toneladas métricas de dióxido de carbono. Los tres vehículos híbridos más populares, Honda Civic, Honda Insight y Toyota Prius, establecen las normas aún mayor mediante la producción de 4,1, 3,5 y 3,5 toneladas mostrando una mejora importante en las emisiones de dióxido de carbono. Los vehículos híbridos pueden reducir las emisiones al aire de contaminantes que forman smog hasta en un 90% y reducir las emisiones de dióxido de carbono a la mitad

Aunque los coches híbridos consumen menos combustible que los coches convencionales, aún existe un problema en relación con el daño ambiental de la batería del coche híbrido. Hoy en día la mayoría de las baterías de los vehículos híbridos son uno de los dos tipos: 1) hidruro metálico de níquel2) Batería de ion de litio; ambos son considerados como más ecológicos que Batería de plomo y ácido que constituyen el grueso de las baterías de arranque del coche de gasolina en la actualidad. Hay muchos tipos de baterías. Algunos son mucho más tóxicos que otros. Iones de litio es el menos tóxico de los dos mencionados anteriormente

Impacto ambiental de la batería de un automóvil híbrido.

Como ahorra un hibrido

El motor eléctrico se utiliza para mover el coche con o sin el motor térmico (con poca demanda de aceleración). La transición de parado a movimiento es lo más suave posible, alcanzada cierta velocidad el motor de gasolina mueve el coche también si no lo ha hecho ya. Así evitamos un momento de gran ineficiencia del motor térmico. Los semihíbridos siempre arrancan con los dos motores.

Arranque desde parado

Como el motor térmico es de potencia más ajustada, el eléctrico se utiliza para ayudarle a empujar durante un tiempo suficiente (no valdría para un 0-punta). Al tener que hacer menos esfuerzo el térmico su consumo es menor y el comportamiento similar a si tuviese más potencia.

Aceleración

En zona urbana y en determinadas circunstancias el motor eléctrico puede realizar toda la labor de empuje mientras el nivel de carga de las baterías lo admita. El consumo de combustible pasa a ser cero, no hay emisiones y el sonido del vehículo se limita al ruido de rodadura de los neumáticos

Velocidad de crucero baja

Velocidad de crucero media/alta

Es el motor térmico el que empuja al vehículo, con puntuales asistencias del eléctrico para ligeras pendientes, en caso contrario se almacena en las baterías cualquier excedente de potencia del motor térmico. En este caso, la alta eficiencia del motor térmico rebaja el consumo. Es mucho más fácil en términos de esfuerzo mantener una velocidad que hacer variaciones en ella (aceleración en este caso).

Frenado

Si la potencia de frenada exigida es baja, en vez de utilizarse los frenos de disco el generador ofrece una gran resistencia al avance y convierte el movimiento del vehículo en electricidad para recargar baterías. Si exigimos más potencia de frenado actúa el sistema convencional además del regenerativo.

Carga y recarga de las baterías

Excepto en los modelos recargables mediante red eléctrica (PHEV o REHEV) las baterías se recargan únicamente con el movimiento. El motor térmico trata de trabajar siempre a un régimen máximo de eficiencia, así que el sonido que percibimos es fundamentalmente el mismo, como un ciclomotor pero más agradable.Si la potencia suministrada por el motor es excesiva se almacena el excedente en las baterías, pasando el motor eléctrico a ser un generador. Si en cambio la potencia del motor térmico es insuficiente, el motor eléctrico utiliza la energía previamente almacenada para realizar la asistencia. En algunos casos el motor eléctrico ni empuja ni recarga, está inactivo, como en cruceros a velocidad media/alta.

Eficiencia urbana

Por razones de eficiencia, casi todos los híbridos tienen un cambio de variación contínua de múltiples velocidades, aunque pueden tener relaciones prefijadas para simular tener marchas, como el Honda Insight Executive o el Lexus GS 450h. Con un cambio manual o automático de otro tipo (DSG, Tiptronic…) no se aprovecharía el potencial del sistema híbrido.

Donde ahorra mas un hibrido

Donde ahorra un híbrido es en zona urbana, y donde menos en cruceros a alta velocidad por autovía, ya que las baterías no permiten asistencia del eléctrico el tiempo suficiente y el motor térmico puede ir un poco forzado, especialmente si es de poca potencia. Por ejemplo, los Honda Civic Hybrid, Insight o Prius (I o II) recurren a motores térmicos de menos de 95 CV.Si hablamos de híbridos en serie (sin conexión mecánica del motor térmico a las ruedas) entonces hablamos de una eficiencia máxima. Algunos modelos son capaces de prescindir del motor térmico por completo durante una distancia superior a 32 km e inferior a 100 km, los denominados PHEV y REHEV. Al bajar las baterías de carga reactivan sus motores térmicos.

Ecologia mundial con respecto a los vehiculos híbridos

Los autos híbridos están pensados para consumidores que manejen en zonas urbanas, pues una de sus ventajas es que la batería puede recargarse por medio de una toma de corriente al estar sin movimiento o en su defecto, mediante el generador acoplado al motor de combustión interna al estar encendido. En este sentido, la tecnología de los autos híbridos nos da el beneficio de tener un coche ligero, eficiente, amigable con el medio ambiente, reduciendo las emisiones contaminantes, con mayor control sobre él 

La revolución verde a nuestros pies

 Especialmente en cuanto a motor se refiere, pues el sistema de frenado tiene alta capacidad regenerativa, lo que ayuda a reducir la pérdida de potencia y a hacerlo más duradero. Asimismo, el motor puede desactivarse durante la marcha cuando no se necesita, lo que da como consecuencia que el combustible se aproveche y reduzca las emisiones de gases de efecto invernadero.

Mejor rendimiento del combustible

Un coche híbrido obtiene un promedio de 2 kilómetros por cada litro de gasolina mejor que un vehículo con motor de gasolina tradicional. Además, dado que los coches híbridos funcionan en parte con fuentes alternativas de combustible, no necesitan ser llenado con gasolina con tanta frecuencia, reduciendo con ello el consumo total de gasolina y el costo.

Menos emisiones:

Cuando la gasolina se quema para producir energía para vehículos, crea monóxido de carbono que liberan al medio ambiente. Sin embargo, los coches híbridos liberan muchas menos sustancias peligrosas a la atmósfera, lo que reduce las emisiones y la contaminación del aire.