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Concepto de propulsión híbrida
La propulsión (en este caso me refiero al sistema de energía para mover el automóvil, ya sean las ruedas traseras o delanteras las motrices) híbrida en el automóvil consiste en utilizar dos fuentes de energía diferentes.
Lo más habitual es que sean a base de motores térmicos, gasolina o diésel y eléctricos.
La propulsión híbrida de denomina de diferentes formas según como se utilicen o combinen estas dos energías en el automóvil.
Estas son las posibilidades:
- Híbrido “paralelo” completo “hight o full hybrid”; tanto el motor térmico como el eléctrico pueden mover el automóvil, independientemente o de forma conjunta.
- Híbrido paralelo de apoyo “mild hybrid”; el motor térmico siempre mueve al automóvil, el eléctrico es un apoyo en aceleraciones o subidas.
- Hibrido serie enchufable “hight o full hybrid plug in”; la propulsión es siempre eléctrica, cuando las baterías se descargan el motor térmico se pone en marcha para mover un generador eléctrico que suministra energía para continuar la marcha y recargar las baterías. Se pueden cargar las baterías en la red doméstica, es lo que indica “plug in”.
Hay otras denominaciones, “low hybrid” y “micro hybrid” entre estas, que se suelen utilizar para indicar que el automóvil dispone de “stop & start” (parada y arranque automático del motor térmico) y/o alternador inteligente (carga en retenciones, frenadas y descensos), en ambos casos no son tecnologías híbridas.
Híbrido “paralelo” completo (“hight o full hybrid”)
Paralelo indica, como he comentado, que los dos sistemas de propulsión llegan a las ruedas para mover el automóvil.
El hecho de que el automóvil se pueda desplazar, la distancia que sea, en eléctrico da la denominación de “completo” (hight” o “full”).
En la animación siguiente se reproduce este sistema de funcionamiento de forma didáctica y genérica sobre un Toyota Prius:
- La implantación es con el motor térmico y eléctrico delantero transversal y tracción
- MT; es el motor térmico, de gasolina en este coche
- SMT y GE; salida del motor térmico y generador de electricidad
- CC; caja de cambios. Se ve el piñón amarillo que está próximo al azul representando al diferencial. Este automóvil cuenta con una transmisión de variación continua CVT con la intervención del generador eléctrico para lograr la variación continua de relaciones, y no necesita embrague ni convertidor. Para no complicar el tema la podemos considerar como una caja automática
- MR; movimiento de las ruedas con el diferencial, piñón azul
- ME; motor eléctrico. Su piñón verde se ve que también está próximo al del diferencial azul
- BP; batería de propulsión. Son varias y en este coche están en la zona del maletero aunque se representa didácticamente sobre la caja de caja de cambios
- PA; pedal del acelerador
- Al acelerar se inicia la marcha por el motor eléctrico alimentado por las baterías de propulsión, se observa como su piñón verde engrana con el del diferencial azul. Se aprecia la descarga de las baterías de propulsión
- A partir de cierta velocidad se desacopla el motor eléctrico, se pone en marcha el de gasolina y su piñón amarillo engrana con el diferencial azul. Se ve como se van recargando las baterías por el generador si le queda al motor térmico capacidad suficiente
- En aceleraciones y subidas el motor eléctrico puede apoyar al térmico si hay carga en las baterías de propulsión
- Al detenerse el automóvil durante el tráfico el motor térmico se para, es lo que se denomina función “stop & start”
- Las baterías de propulsión se recargan en retenciones, frenadas y descensos, además de mediante el generador del motor térmico
- Para disponer del mayor rendimiento eléctrico posible se puede incorporar un sistema de recarga de las baterías de propulsión desde la red eléctrica doméstica, denominado como se ha dicho “plug in”. Así se tendrán las baterías de propulsión a plena carga al iniciar la jornada
Híbrido “paralelo” de apoyo (“mild hybrid”)
En esta solución se parte de un motor de gasolina con embrague y caja de cambios de 6 velocidades, delantero transversal y tracción.
Utilizamos para las explicaciones didácticas el Honda CR Z en la siguiente animación:
- Se identifican los elementos y estas son las diferencias con relación a la explicación anterior:
- CC; la caja de cambios está engranada a través del piñón amarillo permanentemente con el diferencial azul
- ME; el piñón del motor eléctrico, verde está próximo al de caja de cambios amarillo
- Se inicia la marcha como en un automóvil térmico con caja de cambios manual
- En aceleraciones, subidas o cuando se requieren más prestaciones entra en acción el motor eléctrico, representado en la animación engranando su piñón verde sobre el amarillo de la caja de cambios. Este apoyo puntual va descargando las baterías, que se recargan por el generador del motor térmico, si es posible y en retenciones, frenadas y descensos
- También dispone de la función “stop & start”
Un aspecto a tener en cuenta con este sistema híbrido es valorar el estado de carga de las baterías de propulsión, mediante su indicador en el cuadro de instrumentos, para saber si se va a contar con el apoyo eléctrico al acelerar.
Híbrido “serie” completo enchufable (“hight o full hybrid plug in”)
Este sistema híbrido se ha utilizado mucho desde hace tiempo en máquinas de tren, camiones especiales (dúmper) y otros medios de locomoción para grandes pesos.
En el automóvil es bastante reciente su aplicación.
Vamos a explicar este sistema y su funcionamiento con dos automóviles iguales de diferentes marcas del mismo grupo, son el Opel Ampera y Chevrolet Volt de General Motors, en la siguiente animación:
- El motor térmico MT es solamente para mover un generador eléctrico, no está conectado a las ruedas por lo que no hay caja de cambios
- El motor eléctrico ME está conectado permanentemente mediante su piñón verde al diferencial azul
- El desplazamiento es por lo tanto siempre eléctrico, con la electricidad de las baterías de propulsión BP si están cargadas
- Cuando es descargan las baterías de propulsión se pone en marcha el motor térmico que mueve el generador eléctrico GE, esta producción de electricidad es para alimentar al motor eléctrico y la sobrante va recargando las baterías. En descensos, al retener y frenar se va generando electricidad por el motor eléctrico de propulsión que hace en estas circunstancias de generador
- Esta tecnología híbrida dispone de medios para recargar las baterías de propulsión desde la red doméstica, “plug in”
Se cuenta con autonomía eléctrica exclusivamente con las baterías de propulsión y con otra adicional con el motor térmico en marcha generando electricidad.
Una denominación comercial que puede inducir a error es identificar este sistema híbrido como “eléctrico con autonomía ampliada”, pues no se trata de un automóvil eléctrico sino híbrido serie.
Los automóviles de este artículo
En la imagen que sigue se ven los tres automóviles que he utilizado como base para explicar los sistemas de propulsión híbrida, con licencias didácticas que permiten entender mejor las aportaciones y utilización en cada caso.
Hay bastante oferta de automóviles híbridos.
Es una tecnología de transición hasta la llegada de otra definitiva, probablemente la pila de combustible de hidrógeno.
La situación económica no favorece las inversiones necesarias para que esta tecnología sea viable a corto plazo, lo que da tiempo para la propulsión híbrida.
Es una forma de lograr reducir la contaminación de automóviles con grandes y potentes motores térmicos y así satisfacer las directivas más exigentes.
Se pueden encontrar muy diferentes soluciones híbridas, enmarcables en alguna de las explicadas; con motor de gasolina o diésel, con uno o más motores eléctricos, con un eje propulsado por motor térmico y otro eléctrico entre otras posibilidades más.
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