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CAPACITACIÓ Ó O N
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TAAET ELECTRONICS
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MODULOS PRESENCIALES
MODULO 3
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MODULO 4
MODULO 2
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Todo lo que tienes que saber ¿Qué es un Auto Híbrido?
Para aclarar más estas tres categorías, vamos a poner 3 ejemplos de autos que hay actualmente, para que puedan distinguirlos. Por ejemplo, el Honda Insight, se trata de un auto hibrido en paralelo, y el Toyota Prius de un híbrido combinado.
Aquí es donde entra un paso más en el tema de los híbridos, como son los híbridos en serie. El mejor ejemplo que hay hoy en día el el Chevrolet Volt, el Opel Ampera y quizás el futuro A1 e-tron (si llega a producción). Este coche utiliza únicamente el motor eléctrico como unidad de propulsión, y en caso de quedarse sin batería, el motor térmico genera la suficiente electricidad como para que el motor eléctrico no se apague.
Últimamente se está empezando a hablar mucho de diferentes tipos de propulsiones alternativas; pilas de combustible, autos eléctricos, autos que funcionan con gas natural…. y existe un poco de confusión al respecto, en un sector en el que la evolución está día a día, y muchos de ustedes pueden llegar a confundirse. Por eso, en esta edición se va a intentar explicar que es un auto híbrido. Un auto híbrido es un vehículo de propulsión alternativa, que combina un motor eléctrico que obtiene su potencia de baterías y de un motor de combustión interna. La combinación de estas dos motorizaciones, tiene como objetivo principal la reducción de gasto de combustible, y de emisiones al exterior del vehículo. Estos vehículos ecológicos, son la solución actualmente más eficáz que hay en términos de vehículos ecológicos.
Tipos de autos híbridos En un principio, vamos a establecer una diferenciación según el tren de propulsión que tienen estos coches (es decir, según la distribución de ambos motores): 1. Híbridos en paralelo: El motor térmico es la principal fuente de energía, y el motor eléctrico actúa únicamente como apoyo al sistema, aportando más potencia, cuando el sistema lo necesite. Precisamente gracias a esta configuración, el coche consume menos (cuando aceleramos), y de esta forma siendo más eficiente. 2. Híbridos combinados: Más complejos, el motor en solitario, funciona a baja velocidad, mientras que a alta velocidad trabajan los dos motores En este caso el motor térmico provee también de energía al motor eléctrico, para así recargar las baterías. 3. Híbridos en serie: El vehículo se impulsa sólo con el motor eléctrico, y utiliza el motor térmico a modo de generador eléctrico para recargar las baterías.
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Mucha gente creerá que el Insight es lo mismo que el Prius, pero esto no es cierto. El Insight es menos híbrido que el Prius, por usar únicamente el motor eléctrico como apoyo al térmico, sin embargo, el Prius puede llegar a rodar en determinadas situaciones sólo con el eléctrico, o con éste como apoyo al térmico en aceleraciones.
Estos híbridos son, en teoría, más eficaces por su filosofía de funcionamiento, ya que el motor más eficaz, es el que se encarga de la impulsión del auto, y el de menor rendimiento recarga las baterías del más eficaz.
En teoría el Prius debería ser más eficiente que el Insight.
Aparte estos tres tipos de híbridos, según su funcionamiento hay diferentes catalogaciones:
De hecho, todos hemos oído cosas muy buenas del Prius y no tantas del Insight.
1. Micro-híbrido: Sólo en las paradas se apaga el motor térmico.
Hay que destacar que el punto débil de los híbridos es el pobre rendimiento que tienen los motores térmicos debido a su naturaleza.
Cuando se requiere la marcha de nuevo, el alternador del coche revierte la energía recuperada en la detención del auto para arrancarlo de nuevo, y así no gasta la batería del auto.
Está claro que los motores térmicos son cada vez más eficaces, consumen menos, y tienen menor contaminación. Pero hay algo que no se puede evitar, y son todos los engranajes que llevan estos motores, producen una fricción que se traduce en pérdida de rendimiento, y eso es algo que todos los motores térmicos tienen. Además, hay que contar con el sistema de transmisión de 5, 6, o 7 marchas que hay en el mercado, y ésto los hacen aún más ineficientes. Por otro lado un motor eléctrico es más simple, sólo tiene una marcha, menos engranajes, y por lo tanto, más eficaces que los térmicos. Dicho esto, queda claro que los autos totalmente eléctricos son más eficaces en rendimiento que los térmicos, sin embargo, hay que tener en cuenta que hoy en día hay que disponer de mejores baterías para el aumento de energia, y además de una infraestructura adecuada para poder recargar de manera más eficaz los coches eléctricos.
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2. Semi-híbrido: El motor eléctrico da asistencia al motor térmico, genera energía a través de las frenadas, pero no puede impulsarse por sí solo. 3. Híbrido-puro: Puede circular en determinadas condiciones solo con el motor eléctrico, mientras que el térmico sólo está apagado. El cambio entre éstos puede producirse según lo requiera la marcha. 4. Híbrido enchufable: Pertenece a este grupo solo si sus baterías son recargables, y recorre al menos 32 km sin necesidad de otro sistema de propulsión. En este caso, por ejemplo, entraría el Toyota Prius Plug-in Hybrid. 5. Híbridos de rango extendido: El mismo que en el caso exterior, pero además, cuando se acaban las baterías el motor térmico se usa sólo para generar electricidad. En este caso, por ejemplo, entraría el A1 e-tron del que hemos hablado antes.
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Evidentemente, según la configuración del híbrido ofrecerá unas ventajas e inconvenientes según la filosofía del conjunto.
Vamos a ir más allá en nuestros conocimientos de autos principales: híbridos puros (o full hybrid) y semihíbridos (o mild hybrid).
Aunque el esquema básico de los híbridos más comunes es el que muestra la siguiente foto (que suelen ser híbirdos del tipo combinado o en paralelo).
Excluimos de esta clasificación cualquier auto con Stop/Start a secas, que solo se consideran microhíbridos si arrancan con energía previamente almacenada, lo que excluye por ejemplo a los Mazda. Anteriormente vimos que un auto híbrido tiene, además del motor convencional, uno o varios motores eléctricos para ayudar en la tarea de mover el auto, con la energía almacenada en una serie de baterías auxiliares.
¿Qué es mejor, híbrido puro o semihíbrido? Las baterías, el principal problema Sin duda, las baterías hoy en día (aunque cada vez el problema es menor) son el principal lastre. Los motores eléctricos han demostrado sobradamente su capacidad para impulsar diferentes vehículos a lo largo de la historia, como por ejemplo los trenes.
Un semihíbrido puede empujar únicamente con el motor eléctrico en determinadas condiciones, o a baja velocidad y velocidad casi constante, o en pendiente descendente y poco esfuerzo de aceleración. Para mantener la velocidad la potencia necesaria es más pequeña de lo que varios piensan.
Bueno, eso depende de una serie de factores, porque no hay un sistema claramente mejor que el otro.
Pero mientras el eléctrico empuja, el motor térmico sigue girando, y aunque no consume combustible, todos sus rozamientos internos no dejan de ser un lastre para el eléctrico.
Depende desde el costo, tamaño, peso, I+D necesaria, ganancia de prestaciones o rendimiento… así que hay que verlo por cada caso individual.
En ese ratito, casi no hace ruido y no tiene emisiones contaminantes. Algunos motores, como los Honda, cierran sus válvulas para minimizar las pérdidas por aspiración.
Sin embargo, para hacernos una idea de la situación, 1kg de baterías equivaldría a ¡¡¡18 gramos de combustible!!!.
Un experto conductor de híbrido procurará mantener esa impulsión eléctrica el mayor tiempo posible, tendrá que acariciar el acelerador con una pluma, y ese rato mantendrá un consumo de 0 l/100 km.
Evidentemente, no estamos teniendo en cuenta la diferencia de rendimiento que existe entre ambos motores.
Con el Honda Insight se puede alcanzar una media real de 2,7 l/100 km aprovechando esa característica.
En cuanto al tema de la durabilidad de las baterías ya hay marcas como Nissan (con el Leaf) que aseguran hasta 8 años en las baterías, con lo cual, esto no debería representar un problema para el comprador. Para finalizar, una última reflexión. Todos sabemos el problema medioambiental al que nos enfrentamos últimamente. Y el tema de la movilidad es muy importante hoy en día, unida a la crisis reinante en todo el planeta, el sector del automóvil está evolucionando hacia un entorno más ecológico y sostenible. Lo ideal sería que ya existiesen automóviles totalmente eléctricos, pero diferentes impedimentos, han hecho que el sector del automóvil de un paso evolutivo menos radical, y más lógico como son los híbridos. En estos momentos, los coches híbridos son un paso intermedio que la industria tiene que dar hasta que la infraestructura, economía y tecnología permitan un paso evolutivo mayor.
Híbridos puros o semihíbridos, ¿cuál es mejor?
CIDI internal combustion engine
Battery Pack
Semihíbridos: Ventajas e Inconvenientes Estos autos híbridos usan motores eléctricos de potencia relativamente baja (20 CV o menos), pero con un generoso par máximo (200 Nm o menos). El motor/generador ocupa muy poco espacio y puede integrarse con facilidad en autos que inicialmente no se diseñaron para ser híbridos entre el motor y la transmisión.
El motor térmico y el eléctrico giran solidariamente, pero dependiendo del caso, uno, otro, o ambos empujan, pero siempre girando a la vez. Debido a la escasa potencia del eléctrico, no pueden iniciar la marcha por sí solos, y el motor térmico siempre se usa para arrancar. Eso sí, el esfuerzo que debe hacer el motor térmico es muy inferior, y así se evita una de sus zonas de mínima eficiencia: el arranque. Cuando el motor eléctrico no está empujando, actúa como generador, y acumula corriente eléctrica en las baterías para un uso posterior.
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Integrated power electronics
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Final drive 5 speed manual transmission & automated clutch 5 speed manual transmission & automated clutch
Final drive
Electric Machine
Como son motores de poca potencia, requieren menos energía acumulada y menos capacidad de baterías, así que estas son más pequeñas y más ligeras: es mejor desde el punto de vista del peso. El BMW ActiveHybrid 7 es semihíbrido, pero supera al Lexus LS 600h, híbrido puro, por la diferencia de peso. A igualdad de peso un semihíbrido es menos eficiente, pero más barato, de modo que se compensa un mayor consumo con un costoe de adquisición menor. También es mucho más sencillo, no hay que hacer una transmisión inteligente que desacople los motores independientemente, en principio es más fiable en ese aspecto.
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Es también relativamente sencillo hacer semihíbridos de cambio manual, en un híbrido puro no tiene sentido, porque exige una complejidad al conducir que debe resolverse automáticamente. Todos los híbridos manuales que conozco, actuales o pasados, eran semihíbridos.
Por contra, el motor eléctrico proporciona mucha más asistencia y es capaz de mover el coche solito, incluso arrancar desde parado (con aceleración moderada). Por ejemplo, el Toyota Prius III puede mantener la velocidad constante a unos 80-90 km/h, en llano, solo con energía eléctrica, un semihíbrido no podría con “tanta” velocidad sin gastar gasolina. El motor térmico puede ser de menos potencia, lo cual permite elegir un propulsor más ajustado y que gaste menos.
¿Y qué solución es mejor? Buena pregunta, insisto, depende de cada auto. Los ingenieros hablan de la relación beneficio/ coste, entendiéndose como beneficio para el cliente. Si queremos el mínimo coste posible y un bajo peso, semihíbrido. Si el coste es menos importante y prima la eficiencia, entonces el híbrido puro es más adecuado. Para competición parece que vale más un semihíbrido, puesto que el peso importa más que la potencia que se gana o el consumo que se reduce.
Híbridos puros: Ventajas e Inconvenientes Esta tecnología es más compleja, porque cada motor puede funcionar de forma independiente, sin molestar al otro en su giro en vacío. Necesitamos una trasmisión más compleja, como engranajes planetarios o multiembragues, y un sofisticado control electrónico que gestione el par que aporta cada motor. El motor eléctrico es de una potencia superior, y con más par, pero también es más grande y tiene una demanda de energía más alta. Eso implica que necesitamos baterías más voluminosas y pesadas, y si nos pasamos con el peso, anularemos el beneficio prestacional, aunque mejoremos el rendimiento total. Por ejemplo, el BMW X6 xDrive50i y el híbrido, ActiveHybrid X6, tienen el mismo motor térmico. El híbrido puro no iguala las prestaciones del modelo convencional, son ligeramente inferiores, aunque rebaja el consumo de gasolina notablemente. El híbrido pesa 260 kg más, y eso baja las prestaciones.
Todo coche híbrido tiene una potencia combinada, producto de la mejor combinación térmica/electricidad posible. Para que esa potencia se mantenga, las baterías deben tener un nivel de carga mínima, o de lo contrario, toda la energía saldría del motor térmico. Para un híbrido puro es más fácil mantener la potencia combinada. Hay otro beneficio, y es que, al ser las baterías de más capacidad, la energía que se puede recuperar es muy superior, y eso se traslada a que el motor eléctrico puede funcionar más tiempo y aliviar más al térmico. Esa energía se puede usar para el A/C o alimentar grupos auxiliares (como la bomba del agua), sin correas ni uniones al motor térmico. La experiencia de conducción más satisfactoria le da un híbrido puro, ya que puede rodar más tiempo y a más velocidad sin hacer ruido, ni contaminar (algo relevante para sus usuarios). La frenada eléctrica también es más poderosa, y requiere un uso de frenos muy bajo, extendiendo la vida de las pastillas de freno convencionales más de lo normal.
Recuerden los Fórmula 1 con KERS (sí, eran semihíbridos), podían conseguir mejores prestaciones puntualmente pero con un peso superior, y no siempre eso era un beneficio. Volviendo a la comparación Lexus LS 600h y BMW ActiveHybrid 7, el japonés multiplica por 10 la potencia eléctrica del alemán, pero el peso que suponen las baterías implican que aunque iguala el consumo del BMW, no las prestaciones. Y de potencia combinada andan realmente parejos, 445 CV y 465 CV.
La potencia, en realidad, la necesitamos fundamentalmente para acelerar o maniobras especiales (en conducción normal y legal). Pero para mantener velocidad, hace falta mucha menos, por eso el híbrido es tan buena idea. La potencia “extra” se saca cuando hace falta, y la “mínima” sale de un motor térmico más ajustado. Personalmente me gusta más la solución híbrida pura, porque se acerca más al auto eléctrico, pero hay que admitir que es más caro y que no está exento de inconvenientes. Uno de ellos es un mayor sacrificio del baul respecto al modelo convencional, si es que lo hay, porque las baterías suelen estar ahí.
Si nos fijamos en el BMW ActiveHybrid 7, semihíbrido, es más prestacional que el modelo convencional (750i) y también consume menos, en cuanto a la diferencia de peso, el híbrido solo es 100 kg más pesado. A la hora de diseñar un híbrido hay que pensar en esto, igual el beneficio no es tan grande con la “mejor” tecnología. Luego hay otro aspecto, y es que un híbrido puro es más caro: las baterías son más caras, y el motor eléctrico también, además que requieren más I+D.
1 High efficient BMW V8 gasoline engine with High Precision Injection and Twin Turbo. 2 Electric motor (15kW / 210Nm). 3 High voltage electronics, directly mounted to the transmission box. 4 8 gear automatic transmission. 5 Lithium-ion battery (120 Volts)
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¿Cómo funciona un híbrido convencional?
¿Cómo funciona un eléctrico de rango extendido?
Partimos del coche híbrido puro, en el que el motor eléctrico es más que una asistencia, es un modo de propulsión en determinadas condiciones, fundamentalmente poca velocidad o poca aceleración.
En los dos casos anteriores, el motor térmico tiene conexión directa con las ruedas, al menos un eje.
El motor de combustión interna es imprescindible para circular en la mayoría de las situaciones.
Ya para finalizar, los híbridos enchufables, por lógica, solo pueden ser basados en híbridos puros. Me explico, un híbrido enchufable acumula energía eléctrica para desplazarse más tiempo y a más velocidad sin usar nafta, y claro, no podemos plantearnos eso con un motor de 14-20 CV, es ridículo. Un semihíbrido enchufable es un sinsentido, así seguro que queda más claro. No hay que confundir un híbrido enchufable con un coche eléctrico de autonomía extendida. Se considera como el paso siguiente en su evolución, pero no son siempre mejor idea por el beneficio/costo.
Si nos quedamos sin nafta, puede que nos quedemos también a pata, a menos que tengamos la enorme suerte de que la centralita nos da autonomía eléctrica hasta una estacion de servicio, y esto es apurando más que las hormigas. Toda la energía eléctrica que consume el motor eléctrico salió de la gasolina o de la energía potencial (gravedad). El pobre rendimiento total del motor de combustión se ve mejorado por el motor eléctrico, ya que recupera energía que de otro modo se habría desperdiciado. De todas formas, los híbridos “convencionales” no consiguen llegar al 50% de eficiencia de combustible, así que se puede ir más allá.
Como más de uno habrá deducido, un híbrido enchufable, en modo eléctrico, está limitado por la potencia máxima de su motor eléctrico (y a la energía que puedan dar las baterías).
En el coche eléctrico, solo la motorización eléctrica es la que empuja el coche. Se ahorra así muchas piezas de transmisión, caja de cambios y se reducen todos los rozamientos internos que suponen. El motor de combustión se usa únicamente para generar electricidad y así evitar que el coche eléctrico se quede parado. La potencia del térmico se dimensiona igual que el eléctrico o por debajo, para poder mantener el nivel de prestaciones, al menos, durante un tiempo razonable. Se usa principalmente el acumulador eléctrico, hasta que llega a un nivel bajo de carga. Llegados a este punto, el motor térmico no trabaja en su zona de máxima eficiencia como en un híbrido, sino que entrega la potencia que necesita el eléctrico y no tiene la batería. Se puede apagar puntualmente, pero será necesario hasta que se enchufe de nuevo. También puede funcionar el generador de forma constante, almacenando excesos en baterías, es otra posibilidad.
Si hiciese falta más potencia, funcionaría el motor térmico el tiempo que fuese necesario, y luego volvería a apagarse. Si se terminan las baterías, se vuelve a encender.
Coches híbridos enchufables y eléctricos de rango extendido. Seguimos hablando de coches híbridos refiriéndonos a otras dos aplicaciones concretas de esta tecnología. Entre el coche con motor de combustión y el eléctrico puro tenemos al híbrido, una mezcla de ambos mundos y por eso tiene ese nombre. Los híbridos puros tienen poca autonomía sin el motor de combustión, los semihíbridos nada. Si nos desplazamos más al lado eléctrico, tenemos el híbrido enchufable, que tiene una capacidad de circular sin petróleo o similares superior, ya que se recargan sus baterías en una toma eléctrica. Pasada dicha autonomía o ante una necesidad de potencia superior, el motor de combustión entra en funcionamiento. Pero si vamos aún más allá, llegamos al auto eléctrico de rango extendido, en el que el motor de combustión tiene un papel secundario y solo se usa para ganar autonomía, pero no es un propulsor, ni está conectado a las ruedas del coche. En este último caso, la tracción ya es totalmente eléctrica. www.editmedios.com
¿Cómo funciona un híbrido enchufable? En este caso, disponemos de un acumulador energético (baterías) de más capacidad, y que puede dar más potencia. Llenar esa batería solo con energía potencial o el sobrante de la gasolina es poco práctico, de modo que se llena con energía eléctrica desde cualquier enchufe. Sus tiempos de recarga son cortos. La idea de este coche es utilizar primero la energía eléctrica, ya que la mayoría de los desplazamientos se han demostrado de corto recorrido según varios estudios. En estas condiciones es cuando menos eficiente es el motor de combustión interna. Cuando se sobrepasa un límite inferior de carga, el motor de combustión recupera protagonismo. Llegado a ese punto, se comporta como un híbrido convencional, solo que las baterías son capaces de acumular más energía y por tanto, de aumentar la asistencia del motor eléctrico. Como el peso es superior, no siempre resulta en una ventaja de consumo de gasolina, y puede ser contraproducente.
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Ventajas y desventajas de los distintos enfoques híbridos/eléctricos El híbrido puro es el más “adicto” a la nafta, porque no puede funcionar sin ella, mientras que el híbrido enchufable o eléctrico “extendido” sí pueden ser independientes del crudo, al menos en distancias cortas. Por otra parte, el híbrido puro es la solución más económica de fabricar, diseñar y vender. El enchufable y eléctrico son mucho más eficaces a nivel energético, porque cuando se mueven con energía eléctrica tienen rendimientos muy elevados. Además, el costo de mover el coche se desploma, porque la electricidad es muy barata en comparación. No es lo mismo un dólar cada 100 km que 4-6 dólares. Pero cuando hay que funcionar con gasolina sí o sí, no hay ventajas claras de un sistema sobre otro, las diferencias se notan sobre todo dentro de las autonomías eléctricas.
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Puede que se gaste menos, pero si hay más peso o el costo ha sido muy superior, puede no haber ni siquiera una ventaja. Supongamos, y es mucho suponer, que eliminamos el sobrecosto de estas tecnologías entre ellas y que todas cuestan lo mismo. Para quien haga fundamentalmente mucha ruta, estará más interesado en el coche híbrido normal, porque alcanzará más eficiencia y tendrá más confort (el motor térmico está menos apretado). Para quien combine ciudad y carretera, más o menos a partes iguales, el híbrido enchufable es muy buena idea, sobre todo cuando se gasta mucho en el inicio del viaje (altura inferior a superior, distancia casa-carretera, etc). Así es como más se ahorraría. Y para los más urbanos, el coche, cuanto más eléctrico, mejor. El beneficio es múltiple, no solo para el conductor, es que eliminamos el ruido de un coche y su humo, reduciendo el impacto para los habitantes locales. La contaminación se traslada de la ciudad al lugar de producción, que suele estar aislado.
Al final, todo se reduce a lo que es más conveniente para uno. En Europa la dieselización es brutal, por eso se nota más el contraste con coches híbridos o eléctricos en términos de rumorosidad, emisiones contaminantes, ruido, vibraciones, elasticidad o agrado de uso. Donde reina la nafta, se nota menos la diferencia.
Están todavía en una fase de desarrollo más que nada. General Motors apuesta fuerte por el eléctrico de rango extendido (Chevrolet Volt/Opel Ampera) después de haber estado vendiendo híbridos, aunque ninguno de ellos fue diseñado desde el principio como tal, y el beneficio real no es tan evidente. Y respecto al Volt/Ampera, está por ver. El precio por el que se vende es claramente superior al de híbridos de su mismo segmento o comparables, luego por razones económicas no se puede justificar. Ahora bien, con un poder adquisitivo más elevado y cuando prime el confort en distancias cortas, pues reconozcámoslo, es difícil de que un híbrido le gane.
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Por ello, no nos vamos a meter en detalles demasiado complicados, pretendo que sea para todos los públicos.
No creo que exista un tipo de coche clarísimamente mejor que otro, y creo que inicialmente, no habrá superventas si el precio no está ajustado, aunque sí haya ventas más que suficientes para justificar el gasto en I+D y el tener un modelo en el mercado. 2010 es el año “cero” a tener en cuenta en electrificación de consumo masivo . Es este año cuando empiezan a aparecer modelos eléctricos utilizables, accesibles, razonables… aunque sigan siendo caros. El coche totalmente eléctrico sigue siendo esclavo de la infraestructura de recarga, mientras que los coches que se mencionaron siguen permitiendo una libertad total de movimientos. ¿Y qué hay del hidrógeno? Bueno, de momento esa tecnología no está madura para salir a escala masiva, aunque haya experimentos localizados de mercado que funcionen bien. De momento los dejamos fuera de este análisis, aunque siguen siendo coches eléctricos, pero con un tipo de acumulador energético bien distinto.
Ahora mismo, los híbridos enchufables o eléctricos de rango extendido no son competitivos en costos con los híbridos normales o motores diesel de “alta eficiencia”, o motores de gasolina con combustibles alternativos o un petróleo muy barato.
Este post no pretende ser ningún manual para ingenieros, sino una aproximación a lo que es el diseño de autos, lo complicado que es, y la justificación de los elevados costos que supone meterse en una empresa semejante.
Hay muchos factores que determinan el éxito de la tecnología híbrida, la híbrida enchufable y la eléctrica de rango extendido. Influye el precio de la luz, el del combustible, las diferencias de tarifa entre unos y otros, qué se subvenciona más, el grado de aceptación del consumidor…
¿Cómo colocamos elementos?
los
distintos
La mayoría de los coches híbridos que se diseñaron son adaptaciones de coches convencionales, pensados para alojar menos piezas. Eso restringió mucho las posibilidades de diseño, porque hay que buscar espacio para los nuevos componentes e intentar no sacrificar cosas, aunque a veces es inevitable. Lo más normal es que al ubicar las baterías que exige el sistema híbrido, estas vayan bajo los asientos traseros o en el baúl. Una consecuencia directa es que se pierde espacio trasero. Por ejemplo el Lexus GS 450h, que termina con un espacio de carga bastante limitado y que exige el uso de maletas especiales.
Tengo la sospecha de que va a pasar como la nafta y el diesel, que llegaron en algunos casos al empate técnico, y que se permite elegir al consumidor.
No solo importa el dónde, también el peso. El reparto de peso se ve alterado al añadir las baterías (normalmente atrás) y el motor o motores eléctricos (generalmente delante).
Cada uno tendrá sus adeptos y sus detractores, pero tendrán su hueco en el mercado con total certeza.
Eso implicará hacer ajustes específicos para que las características dinámicas del vehículo no se vean alteradas para mal.
Aspectos básicos para diseñar un coche híbrido Si le preguntamos cómo se hace un coche híbrido a un tipo cualquiera, nos diría “le pones un motor eléctrico, una batería gorda y a correr”. Ojalá fuese tan sencillo. Lo cierto es que hay muchos aspectos de ingeniería que no deben dejarse de lado si se quiere vender un buen producto.
Cómo elegir un buen motor térmico
Lo primero que hay que preguntarse es ¿qué pretendemos con una versión híbrida? ¿Se priorizará el bajo consumo, las prestaciones, el confort, la economía, el precio o se intentará todo lo demás?
En un coche híbrido el motor térmico va a hacer menos esfuerzo que una versión convencional equivalente, de modo que se puede ceder un poco en potencia y compensarla de forma eléctrica.
Una vez que tengamos claro el objetivo de diseño, habrá que valorar cómo han de ser los distintos componentes.
Reducir la potencia puede influir positivamente en el consumo de combustible, aunque no es una norma inamovible.
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FRENO REGENERATIVO
Recuperando Energía Tampoco es posible recuperar energía de las ruedas no motrices, a menos que lleven un sistema de generadores propio. Es por todo ello que los vehículos con freno regenerativo incluyen también frenos convencionales, usualmente de menores dimensiones de lo normal, y cuyo desgaste suele ser muy bajo por su menor uso.
La recuperación de energía en frenada es una expresión que cada vez escuchamos más de boca de todos los fabricantes. Ya sea en un vehículo eléctrico, híbrido, o uno convencional con start-stop (también conocidos como microhíbridos) la energía que antiguamente se perdía en forma de calor se reconduce a un sistema que la convierte en energía eléctrica que podemos almacenar en una batería o acumulador y reutilizar mas tarde. Los objetivos de la energía recuperada difieren ligeramente según el vehículo del que hablemos, aunque tienen algo en común en todos, buscan ahorrar en consumo y prolongar la autonomía del coche sin perder por ello prestaciones o confort. Simplemente vamos a aprovechar una energía que en un vehículo sin este sistema se desperdiciaría, siendo además una fuente de energía limpia y gratuita.
Convirtiendo inercia en electricidad En un freno regenerativo en su lugar se utiliza un generador eléctrico, que no es más que un motor eléctrico realizando su función a la inversa, para absorber la energía cinética del vehículo transformándola en energía eléctrica. Para hacer más efectiva la frenada, y poder dosificarla, se suele utilizar una transmisión equivalente a la del vehículo (o la misma en la mayoría de híbridos o eléctricos), con la ventaja de que si necesitamos mas resistencia al avance, solo tenemos que ajustar la transmisión. Para entenderlo de forma más natural, el efecto es el mismo que si reducimos una marcha corta en un coche convencional, forzamos al motor a trabajar a más revoluciones y obtenemos una desaceleración del vehículo.
En un freno convencional el vehículo adquiere una inercia al acelerar, que pierde suavemente si dejamos de hacerlo.
En un motor eléctrico al forzar más revoluciones generamos más electricidad, y la poca resistencia de este provoca que no se sobrecargue la transmisión.
Pero si queremos una detención más rápida, necesitamos aplicar una fuerza contraria al movimiento.
El freno regenerativo no deja de ser un freno motor, solo que en este caso el motor genera electricidad.
Se utiliza habitualmente el rozamiento de un disco o un tambor metálico contra un compuesto de ferodo más blando que dicho metal, creando una resistencia al pisar el pedal del freno que el sistema hidráulico del coche multiplica para hacerlo más efectivo.
Existe sin embargo un límite físico por el que no podemos estar creando energía contínuamente: las baterías se llenan.
El resultado es que disminuimos el movimiento y obtenemos a cambio mucho calor en los materiales en rozamiento.
Además, cuanto menor es la velocidad, menos resistencia crea el conjunto de generador/ transmisión, por lo que llega un momento en el que no es capaz de detener el vehículo por completo.
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En un vehículo híbrido la energía recuperada se utiliza para mover el coche cuando existe carga suficiente, éste movimiento resulta totalmente gratuito y es uno de los pilares del ahorro energético de estos vehículos. En un eléctrico o un Plug-in, la energía igualmente recarga las baterías, aunque provee de un porcentaje mucho más bajo de la energía total, dada la alta capacidad de las baterías.
En un coche de combustión con microhibridación o start-stop, la energía recuperada se utiliza únicamente para mover el motor de arranque y poner en marcha el motor de combustión tras haberlo detenido en una parada para ahorrar combustible. Este sistema suele ser mucho más sencillo y funcionar con una transmisión constante, y al ser el acumulador mucho menor el ahorro de energía no es tan significativo. Se añade, eso si, una mejora del rendimiento y el consumo al desacoplar el alternador durante la aceleración. Un efecto no regenerativo puede ocurrir si otro vehículo conectado a la red suministradora de energía no la consume o si las baterías o condensadores están cargados completamente. Por esta razón es necesario contar con un freno reostático que absorba el exceso de energía.
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MANTENIMIENTO
Tu vehículo de comunicación
Si el motor térmico va muy sobrado de potencia nos encontramos ante un híbrido más prestacional, véase todos los de gama alta. Cuanta más potencia sobre, más se recargarán las baterías, y más margen de actuación habrá para el motor eléctrico. No obstante, el consumo de combustible no será muy reducido.
Es decir, si ponemos un motor eléctrico de 200 kW (272 CV) necesitaremos que las baterías sean capaces de darle esa potencia, o no rendirá tanto. Cuando la carga de las baterías no sea óptima, ¿de dónde sadrá la potencia? Premio, del motor térmico. Si es un híbrido en paralelo, no podemos robarle al térmico el 100% de su potencia.
Si en cambio nos quedamos cortos de potencia, el motor térmico se verá obligado a hacer mucho esfuerzo en relación a sus posibilidades, y en algunas condiciones su eficiencia será mínima.
¿Por qué? Porque en paralelo, los dos motores mueven las ruedas. Si le pido al térmico que entregue toda su potencia al generador/motor eléctrico no hará fuerza sobre las ruedas.
Por ejemplo, subir pendientes con el Honda Civic Hybrid se hace muy pesado para su motor 1.3 SOHC de 95 CV, y se revoluciona mucho.
En todo caso tendría sentido en un híbrido en serie, con un motor térmico dedicado exclusivamente a generar electricidad. También hay que saber aplanar las curvas de par, no puede haber un desfase grande entre la entrega de par del motor térmico y el eléctrico, sino que debe buscarse una combinación lo más plana posible para que un motor complemente la deficiencia del otro, y viceversa.
En vista de que el beneficio sobre el níquel no está muy claro. Y un poco. Toyota de momento no ha utilizado litio en coches de serie por no poder garantizar Panasonic, su proveedor de baterías, la misma fiabilidad que en las de níquel. El peso es un aspecto muy importante también. Si metemos demasiada batería, el coche pesará más, luego hará falta más energía para moverlo, solo sería ventajoso cuesta abajo y no bajamos al núcleo terrestre todos los días. En llano y cuesta arriba será contraproducente, es mejor minimizar peso. Por eso un coche híbrido enchufable en modo Charge Sustaining, es decir, circulando en modo híbrido y no eléctrico, no es más ventajoso por lo general que un híbrido convencional equivalente. Se probó con el Prius Plug-in, cuando se acabó la carga principal, y no mejoró resultados obtenidos con un Prius híbrido normal.
Cómo elegir un buen motor eléctrico En un coche semihíbrido la potencia del motor eléctrico es más bien baja en relación al de combustión, ya que hablamos fundamentalmente de una asistencia. Si el motor es más chico o de menor potencia, pedirá a las baterías un esfuerzo menor, lo cual será un ahorro de peso frente a un híbrido puro: no necesitamos tanta batería. Lo más probable es que apenas haya espacio para ubicar un motor eléctrico de tamaño “grande”, por eso se suele recurrir a la solución de integrar el motor eléctrico, de tamaño compacto, en la misma transmisión, o en el volante de inercia. Diseñar un semihíbrido es mucho más sencillo. Por contra, un motor eléctrico grande requerirá tirar más de las baterías, y eso a su vez, es un esfuerzo al motor térmico. Por eso no tiene sentido poner un motor térmico de potencia inferior al eléctrico, o pondríamos un cuello de botella en el sistema. Que yo sepa, en ningún híbrido el eléctrico es más potente que el térmico, como mínimo igual. 1 Electric motor (15kW / 210Nm) 2 Hydraulic torque converter with lock-up-clutch. 3 8-speed automatic transmission.
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La elección de las baterías Cuando elegimos baterías, debemos considerar los parámetros de costo, tamaño, peso, potencia máxima y durabilidad (entre otros). El cliente no quiere cambiar las baterías en muchísimos kilómetros, la fiabilidad es fundamental, ya que hablamos de un componente muy caro, es más, es lo más caro que hay en un híbrido.
Una queja frecuente de los conductores novatos de híbridos es que tienen poca autonomía eléctrica. Obviamente, si tuviesen más autonomía tendrían que llevar mucha más batería, más peso, beneficio muy dudoso. La respuesta para esa gente es el híbrido enchufable, pero ni con 100 km de autonomía es suficiente…
Si elegimos un electrolito más barato (como níquel-sodio o plomo-ácido, prohibidas ya) tendremos más peso, más tamaño, menos potencia, y no más durabilidad.
Si queremos un híbrido con más de 200 km de autonomía eléctrica o tiene unas baterías muy sofisticadas y caras, o las tiene que llevar en un remolque.
Por eso se suele utilizar en híbridos el níquel, y en menor medida, el litio. El níquel tiene a día de hoy un balance de esos parámetros muy adecuado.
Y si queremos que llegue a 1.000 km… no hace falta que siga, ¿no? La autonomía eléctrica en un coche híbrido es una consecuencia de su diseño, no un reemplazo del coche eléctrico.
Podemos utilizar litio en vez de níquel para tener una batería más compacta y de más potencia… pero si es mucho más cara, el beneficio puede no verse compensado. Hay que fijarse en todo. Todos los híbridos económicos tienen baterías de níquel, el litio es para coches de gama alta, como el MercedesBenz S 400 BlueHYBRID (semihíbrido).
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Supongamos que tenemos todos estos problemas resueltos, fruto de gastar millones de euros en I+D, construir prototipos, tirar muchos papeles a la basura y consumir muchos litros de café. Todo esto será inútil si no gestionamos adecuadamente todo el sistema, y eso implica automatismos y electrónica.
CLASIFICADOS
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N Ó C N I A R S I L R E A L DE VECINITAS Estaban dos vecinas y una le dice a otra: Ay vecina, me da mucha pena que mi gallina haya destrozado su jardin. No se preocupe, dice la otra, porque mi perro acaba de comerse su gallina. Menos mal, dice la primera, porque mi coche acaba de matar a su perro.
SUEGRITIS Iba una cola de gente como de tres cuadras detras de una carroza de repente se acerca un borracho y pregunta:?Quien fallecio? Y le contestan: mi suegra y vuelve a preguntar el borracho: ?De que murio? Y le contestan: Porque la mato un perro, dice el borracho: Prestame el perro. Y le contestan: Pues formate.
AY NIÑITO... Un niño le dice a un policía: “Policía, policía allá hay una pelea hace media hora” El policía le dice si dices que la pelea era hace media hora por que no me avisaste antes. El niño responde: “Por que mi papá estaba ganando”
MATRIMONIOS Dígame. ¿Cuál es el motivo por el quiere divorciarse de su esposo? - Mi marido me trata como si fuera un perro. - ¿La maltrata, le pega? - No, Quiere que le sea fiel....
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QUE TIERNO....
Siempre encontrarás un espacio para tí
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Era una vez un pollito que iba cruzando la calle y se sienta afuera de una rosticería pasa un señor y le dice pollito que haces aquí? y el pollito le contesta: es que estoy esperando que mi mama salga de la rueda de la fortuna.
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