¿Cómo funciona un coche híbrido?

A principios del siglo XX, la humanidad ya estaba familiarizada con los automóviles. En aquella época, los motores eléctricos y de vapor eran los reyes de la carretera, frente a los engorrosos e ineficientes motores de combustión interna alimentados con gasolina o parafina.

Por otra parte, los coches eléctricos eran silenciosos, baratos y bien recibidos. Sin embargo, tenían un gran problema: la tecnología de las baterías eléctricas estaba todavía en pañales, la autonomía era muy corta, los tiempos de carga eran largos y el coche era muy pesado. Por tanto, había que encontrar una forma de superar estos inconvenientes y así nacieron los híbridos. No hay que confundir los coches híbridos con los de doble combustible, son dos cosas diferentes.

Vale destacar que, en 1895 un periodista francés afirmó que la combinación de petróleo y electricidad causaría muchas sorpresas en el futuro. Nicholas August Otto, uno de los creadores del automóvil, llegó a decir: "El motor eléctrico es un ingenioso invento que probablemente algún día complementará al motor de gasolina".

Introducción Histórica a la Tecnología de los Motores Eléctricos

Los coches eléctricos existen desde la primera mitad del siglo XIX. El primer modelo de coche eléctrico fue creado en 1828 por el húngaro Anjos Jedlik. También hay información sobre un proyecto de coche eléctrico a gran escala de Sibrandus Strating y Christopher Becker, que data de 1835.

El primer coche eléctrico (para nuestros fines, un carruaje) fue creado por el escocés Robert Anderson en 1832-39, mientras que Thomas Davenport y Robert Davidson perfeccionaron el concepto poco después.

La invención de las pilas recargables puso fin al problema de las primeras pilas que quedaban inservibles cuando se descargaban. A finales de siglo, los coches, los vehículos urbanos e incluso los camiones funcionaban con motores eléctricos. En 1890, W.H. Patton tuvo la idea de construir un tranvía de producción en serie con un accionamiento híbrido que utilizara un motor de gas y un motor eléctrico.

Los primeros híbridos del mundo

En 1896, los ingenieros británicos H.J. Dowsing y L. Epstein patentaron las ideas de los híbridos paralelos, que más tarde se utilizaron en Estados Unidos para propulsar grandes vehículos como camiones y autobuses. Dowsing incluso construyó un alternador en un Arnold que podía hacer funcionar el motor de gasolina, propulsaba o cargaba las baterías, quizás el primer coche híbrido de la historia.

En 1898, el español Emilio de la Cuadra fundó la -Compañía General Española de Coches Automóviles E. de la Cuadra Sociedad en Comandita- con los suizos Carlos Vellino y Mark Charles Birkigt Anen para producir automóviles. En 1899, la primera serie de cuatro modelos consistía en un autobús de dos plazas, una furgoneta, un camión y un autobús, todos con accionamiento eléctrico.

Podrían tener un motor de gasolina acoplado a un generador que cargara constantemente las baterías (híbrido en serie). Las baterías eléctricas han resultado problemáticas y su introducción comercial no había tenido éxito. En el pasado, no se les reconocía. La empresa, que sólo produjo unas pocas unidades, quebró en 1901 y posteriormente se convirtió en la columna vertebral de Hispano-Suiza.

En 1899, los hermanos belgas Henri Pieper y Nicolas Pieper construyeron su Voiturette con un motor de gasolina acoplado a un motor eléctrico bajo el asiento. A velocidad de crucero, el motor eléctrico generaba energía para las baterías y proporcionaba potencia adicional al subir o acelerar. Lo vendieron hasta que vendieron la empresa a Henry Pescatore.

Mientras tanto, en Estados Unidos, Batton Motor Vehicle Corp. desarrolló un camión híbrido utilizando la patente de L. Epstein, pero se sabe poco de este modelo. En 1900, en el mismo país, la empresa Fischer (que sigue existiendo hoy y hace lo mismo) presentó el primer autobús híbrido.

La contribución de Porsche

También en 1899, un empleado de Jacob Lohner & Co. diseñó el primer coche híbrido con motor eléctrico y motor de gasolina. Se llamaba Ferdinand Porsche y tenía 24 años. Su diseño consistía en un motor de gasolina que funcionaba a velocidad constante y era alimentado por una dinamo para cargar las baterías eléctricas. El motor de gasolina también era accionado por la misma dinamo.

La electricidad se utilizaba para accionar los motores eléctricos del eje delantero y el exceso de energía se almacenaba. Se considera el primer coche híbrido de producción del mundo y el primer coche de tracción delantera. Al igual que el Chevrolet Volt, lanzado en 2010, tenía una autonomía de 64 km. El Porsche Lohner también es conocido como Semper Vivus ("siempre vivo"). La eficiencia era de un impresionante 83%. Se exhibió por primera vez en la Exposición Universal de París el 14 de abril de 1900 y sorprendió positivamente a los aficionados al motor. Se construyeron 300 coches Lohner-Porsche, lo que supuso un impulso para la ingeniería de Porsche.

En 1903, había una versión de carreras e incluso un 4×4. En otras palabras, el primer coche completo fue un híbrido. Aunque la tecnología de estos coches era sólida, no podían competir en precio con los de gasolina, por lo que Lohner-Porsche cerró en 1906.

La patente se vendió entonces a Emil Jellinek-Mercedes, que estaba trabajando en el coche eléctrico mixto de Mercedes, que fue vendido por Daimler-Motoren-Gesellschaft. Si hubiéramos seguido un camino histórico diferente, habríamos acabado con la actual Mercedes-Benz y el Grupo Daimler.

¿Qué es un coche híbrido?

Un coche se llama "híbrido" si está propulsado por dos motores, que pueden ser de distinto tipo: por ejemplo, un motor de combustión interna y uno “o como máximo dos” eléctricos. En esta configuración, un coche híbrido puede utilizar ambas fuentes de energía y funcionar de forma económica y con un excelente rendimiento. Hay que tener en cuenta que los coches híbridos pueden funcionar con una combinación de ambos motores o únicamente con electricidad.

¿Cómo funciona un coche híbrido?

Los coches híbridos son vehículos que combinan un motor de combustión interna que funciona con gasolina y carga la batería cuando el coche circula a velocidad de crucero, con un motor eléctrico cuya función es ayudar al coche en la propulsión eléctrica. El motor eléctrico es el principal en ciudad y a bajas velocidades.

También hay baterías o módulos, normalmente de iones de litio, que complementan la alimentación y permiten almacenar energía. Las baterías alimentan el motor, permitiéndole arrancar. También tienen la misión de proporcionar la potencia suficiente para hacer funcionar el motor, aprovechando al máximo la energía generada durante la conducción, para no desperdiciar energía y consumir menos combustible. El divisor de potencia “o PSD” es la transmisión que combina la energía de los motores eléctricos y de combustión. Desempeña un papel fundamental, ya que es responsable, entre otras cosas, de una conducción suave y sin sobresaltos.

Otros elementos a mencionar son las ruedas motrices, que transfieren la tracción al suelo y aseguran así el movimiento del vehículo, el generador, que es un motor eléctrico situado junto al motor de combustión que recibe la energía mecánica del motor y la transfiere a las baterías de litio y la unidad de control de energía, que regula el flujo de electricidad entre la batería y el motor.

En general, en cualquier vehículo híbrido, la propulsión eléctrica toma el relevo cuando la energía de la batería es suficiente y las condiciones de velocidad lo permiten. El sistema híbrido es autónomo y activa el motor eléctrico o el de combustión interna o ambos simultáneamente en función de diversos factores velocidad, aceleración, nivel de carga de la batería, etc.

Motor híbrido

Un motor híbrido es la combinación de dos cadenas cinemáticas para conseguir, entre otras cosas, una mayor eficiencia de combustible y menores emisiones.

Suele ser una combinación de un motor eléctrico y un motor de combustión interna en diferentes formulaciones, lo que se traduce en un consumo de combustible muy bajo, especialmente al maniobrar y conducir a bajas velocidades.

La combinación de motor de combustión y motor eléctrico actúa como una simbiosis. Una unidad de control especial decide qué motor está funcionando en cada momento para lograr la máxima eficiencia y minimizar el consumo de combustible y las emisiones variables mencionadas anteriormente. Existen diferentes tipos de motores híbridos: por principio de funcionamiento (híbridos secuenciales, híbridos combinados o híbridos paralelos) o por combinación de tecnologías.

En la segunda parte se presentan los híbridos diésel o de gasolina. Su arquitectura puede variar, al igual que hay muchas diferencias entre los motores de combustión, pero el principio es el mismo: en los híbridos combinados (la tecnología más común y más eficiente en cuanto a la lógica del uso de cada tipo de combustible), los dos motores impulsan el vehículo complementándose. El motor de combustión interna también carga las baterías que alimentan el motor eléctrico.

Componentes del motor híbrido

Para aprovechar al máximo toda la energía producida por el coche, los coches híbridos utilizan varios componentes que mejoran su eficiencia. Entre ellas se encuentran:

Motor de combustión interna

En la mayoría de los vehículos híbridos, el motor de combustión interna es de gasolina, pero también puede ser un motor diésel. El motor de combustión interna está conectado al depósito de combustible y funciona normalmente como cualquier otro vehículo, pero el consumo de combustible de un vehículo híbrido es menor que el de un vehículo con motor de combustión interna convencional.

Motor eléctrico

Dependiendo del modelo de vehículo o furgoneta híbrida, puede haber uno o dos motores eléctricos. En ambos casos, el motor eléctrico está siempre conectado a la transmisión o directamente al eje de la rueda.

Generador de electricidad

Al frenar, acelerar o detener el vehículo, el motor de combustión cede el exceso de energía, que se almacena en la batería. Luego, el generador tiene la misión de extraer esta energía.

Baterías

Las baterías proporcionan la electricidad para alimentar el motor eléctrico. Suelen estar situadas en la parte trasera del coche o en el suelo bajo los asientos traseros y se complementan con una batería de 12 voltios que se utiliza para arrancar el coche. Estas baterías pueden ser de diferentes materiales, como plomo-ácido, níquel-hidruro, níquel-cadmio o iones de litio.

Ordenador de abordo

Se trata de un ordenador o sistema informático que, con la ayuda de sensores, decide, en función de las preferencias preprogramadas del conductor, el comportamiento más adecuado en una determinada situación de conducción.

Las preferencias del conductor determinan el funcionamiento de los motores. Por ejemplo, cuando se necesita la máxima potencia, se enciende el motor de gasolina, mientras que a velocidad media el motor eléctrico puede ser más que suficiente, ya que consume el exceso de energía almacenada. Una característica interesante de los coches híbridos es que su tecnología también permite recargar la batería durante la conducción gracias al frenado regenerativo.

Ventajas del híbrido

Elegir un coche híbrido no sólo ofrece ventajas de conducción y ahorro de combustible, sino que también es respetuoso con el medio ambiente. Entre las ventajas de un coche híbrido se pueden mencionar:

-Pueden actuar como vehículo de transición entre los coches convencionales y los eléctricos.

-La combinación de tecnologías les permite emitir menos gases nocivos porque utilizan motores de combustión interna no sólo para impulsar un coche o un todoterreno.

-Consumen menos combustible porque están equipados con mecanismos de ahorro de combustible.

-Son ideales para las grandes ciudades y permiten recorrer largas distancias disfrutando de las ventajas de la conducción eléctrica.

¿Cómo ahorra un híbrido?

Además del vehículo 100% eléctrico, el vehículo híbrido también es de gran interés para todos los usuarios y conductores que quieran actualizar su vehículo. Como paso intermedio entre los vehículos puramente eléctricos y los que tienen un motor de combustión interna, este tipo de vehículo tiene muchas ventajas, especialmente en términos de economía. Esta clase y sus diferentes categorías, que cuentan con las etiquetas medioambientales más favorables, recompensarán su entusiasmo.

Los años ochenta y principios de los noventa fueron muy importantes en términos de sostenibilidad medioambiental. En el sector de la automoción, se introdujeron diversas normativas anticontaminación en algunos países, principalmente destinadas a reducir el impacto de los combustibles fósiles de los motores diésel y gasolina en los ecosistemas y la salud humana.

En 1988 entró en vigor la normativa EURO, que exige la reducción de las emisiones de gases, por ejemplo mediante el uso de catalizadores, el aumento del número de marchas en las cajas de cambio o la eliminación del plomo en la gasolina. De este modo, los motores de los coches duran más tiempo, se reduce el consumo de combustible y disminuye la contaminación.

Esto provocó un cambio radical en la búsqueda de nuevos vehículos más robustos y respetuosos con el medio ambiente, pero el avance no llegó hasta el coche híbrido. Lo vimos, por ejemplo, con el primer Toyota Prius, el primer coche de este tipo que entró en producción en todo el mundo. Y los resultados no pudieron ser mejores, hasta el punto de que más de 20 años después se sigue utilizando, pero con los mismos principios. ¿La razón? Aparte de todo esto, es muy económico.

La primera pregunta era sobre el motor diésel frente al de gasolina. ¿Cuál era realmente más barato? Ahora hay más opciones, pero la pregunta sigue siendo: ¿lo sentiré en mi bolsillo? La llegada de los coches híbridos y su proliferación en el mercado ha planteado nuevos interrogantes: ¿Un coche híbrido supone una diferencia para nuestro bolsillo en comparación con un coche convencional? Sí, así es.

Uno de los problemas, como cabría esperar, es el consumo de combustible. Dependiendo del tipo de motor eléctrico que complemente al de combustión, de la capacidad de la batería y del tipo de uso, será mayor o menor. En general, los coches híbridos son mucho más económicos y su consumo de combustible suele ser mucho menor que el de los motores convencionales, pero siempre hay excepciones.

En función de las necesidades, el ahorro de combustible puede variar entre el 30% y el 50%. Por ejemplo, los híbridos convencionales ahorran combustible en la ciudad, mientras que los híbridos enchufables lo hacen en la autopista.

A esto hay que añadir los aspectos medioambientales que hay detrás de estos coches. Por ejemplo, un vehículo medio de combustión interna emite 25.000 kg de CO2 al año. Con los coches eléctricos, las emisiones se reducen a cero, por lo que no es raro que un coche híbrido tenga la mitad de ese efecto.

La emisión media anual de CO2 de un coche híbrido es de 18.000 kg, un 30% menos que la de un coche convencional, otra buena razón para elegir este tipo de vehículo.

Al mismo tiempo, el mantenimiento de un coche híbrido puede ser la decisión final de compra. El mantenimiento suele realizarse entre los 15.000 y los 30.000 km y el coste medio es de unos 150 euros al año, según el modelo. Así, a lo largo de 10 años, los costes de funcionamiento de un coche híbrido pueden ser un 80% inferiores a los de un coche de gasolina y un 90% inferiores a los de un coche diésel.

En su caso, esto se debe a la simplicidad de la tecnología y a la ausencia de otros componentes técnicos y mecánicos que se encuentran en los coches convencionales. Por lo tanto, son mucho más baratos porque los coches con esta tecnología no tienen ciertos componentes sometidos a un gran desgaste y, por lo tanto, se estropean menos.

¿Cuándo se activa el motor eléctrico?

El motor eléctrico funciona cuando hay suficiente energía almacenada en la batería y las condiciones de conducción son adecuadas (baja exigencia). En dicho momento, el motor eléctrico se activa por sí mismo sin ninguna acción por parte del usuario. Sin embargo, el papel del motor eléctrico es más limitado. Basta con arrancar el coche, recorrer algunos kilómetros para que el motor de combustión entre en marcha. Pero igual esto reduce la dependencia de la gasolina para todo el trayecto, lo que supone un ahorro de dinero.

Entonces, en un coche híbrido, el motor eléctrico se pone en marcha automáticamente, sin intervención del usuario, y su funcionamiento depende únicamente de la carga disponible de la batería. No es necesario que pulses ningún botón, el sistema decide por ti en función de estas condiciones.

Además, el motor eléctrico se pone en marcha de forma silenciosa y asiste al motor de gasolina en determinados momentos del trayecto. Sabrás que el motor eléctrico de tu híbrido está en marcha porque solo escucharás el silencio a bordo. Esto se nota especialmente cuando se arranca el coche. Pulsando un botón, el coche se pone en marcha de forma silenciosa. El indicador de disponibilidad en el tablero de instrumentos muestra que el sistema está listo para funcionar.

Si el motor eléctrico está activo durante la conducción, se indica con detalle en el cuadro de instrumentos. También puedes comprobar la eficiencia de tu conducción mirando el gráfico del salpicadero que tienes delante.

¿Cuántas baterías tiene un coche híbrido?

Los coches híbridos tienen dos baterías, la primera es la batería convencional de 12 voltios con la que están equipados todos los vehículos, independientemente del sistema de combustión. Esta batería alimenta los faros, los limpiaparabrisas, las comunicaciones, etc.

Los vehículos híbridos están equipados con una batería de alto voltaje. Esta batería de alto voltaje alimenta el motor eléctrico. En los híbridos de 48 voltios, esta batería también alimenta un pequeño motor que ayuda al motor de combustión. En todos los casos, el objetivo es reducir el consumo de combustible y las emisiones. Las baterías de alto voltaje suelen ser de iones de litio y varían en capacidad y autonomía según el vehículo y el motor eléctrico que vayan a alimentar.

Tips para que duren las baterías de un Híbrido

La batería de un coche híbrido puede durar toda la vida del vehículo y por ejemplo, Hyundai ofrece una garantía de ocho años. Si conduces un vehículo híbrido, hay algunos trucos que puedes utilizar para alargar la vida de tus baterías. Por ejemplo:

  • Conduce de forma eficiente
  • Tómate tu tiempo al cargar
  • No cargues siempre al máximo de su capacidad
  • Utiliza enchufes de carga lenta
  • Anticiparse a los movimientos del tráfico evitando acelerar y frenar innecesariamente.
  • Llevar el mantenimiento al día según recomendaciones del fabricante.

Carga y recarga de baterías

Los coches híbridos no pueden conectarse a una toma de corriente. Se recargan durante la conducción y su batería alimenta un motor eléctrico que ayuda al motor de combustión interna. Los motores eléctricos de los coches híbridos pueden conducir el propio coche, pero con un kilometraje bajo.

Pero, ¿cómo se cargan las baterías del hibrido?

Con frenado regenerativo y el motor de combustión. Al frenar, no se pierde energía, sino que se recupera para cargar la batería. Los coches con esta tecnología pueden recuperar el 20% de la energía que pierde un coche convencional al frenar.

Cuando se levanta el pie del acelerador, el motor eléctrico actúa como generador, convirtiendo la energía cinética en energía eléctrica para cargar la batería. Al bajar una cuesta o reducir la velocidad, la batería se recarga con la energía generada por el sistema de frenado regenerativo.

Motores híbridos: ventajas e inconvenientes

Como ocurre con todas las tecnologías relativamente nuevas, hay que considerar cuidadosamente las ventajas y los inconvenientes a la hora de elegir un coche híbrido.

Ventajas del coche hibrido

-Son más respetuosos con el medio ambiente. En comparación con los coches con motor de combustión interna.

-Consumen menos combustible. Un motor híbrido es más eficiente que un motor de combustión interna convencional, lo que supone un ahorro de combustible para el propietario.

-Tiene ventajas fiscales ya que, el impuesto de matriculación se calcula en función de clases porcentuales que corresponden al nivel de emisiones del vehículo, por lo que los vehículos de bajas emisiones, como los híbridos, suelen estar exentos. Lo mismo ocurre con el impuesto sobre la venta, cuya reducción depende del lugar de matriculación del vehículo. Los coches híbridos suelen beneficiarse de una importante reducción del impuesto de circulación.

-El propio coche enseña a conducir de forma eficiente. El panel de control del coche sirve de guía para los conductores que quieren maximizar la eficiencia del coche durante la conducción.

-Es ideal para la conducción en ciudad. Los coches híbridos son ideales para maximizar la eficiencia en el tráfico urbano, ya que generan electricidad al frenar, lo que permite que el motor eléctrico funcione a menor velocidad.

-La contaminación acústica es nula. Un coche híbrido no hace ruido durante la conducción porque el motor eléctrico es el motor principal.

Inconvenientes del coche hibrido

-El precio es más alto. Sobre todo, si se compara con los coches del mismo segmento que no tienen un motor eléctrico.

-No son los mejores coches de la carretera. Si en ciudad su eficiencia se multiplica gracias al motor eléctrico, en carretera estos coches tienen mucha menos potencia y autonomía, precisamente por el motor eléctrico.

-Casi todos los híbridos son compactos. Si necesitas un coche grande, pocas marcas han invertido en el uso de esta tecnología en modelos de gran tamaño.

-El mantenimiento suele ser más caro. Especialmente cuando se trata de sustituir piezas o reparar el motor eléctrico del coche. La doble transmisión de los coches híbridos dificulta el mantenimiento, por lo que los costes de mantenimiento y de las piezas de reemplazo tienden a aumentar. Además, no todos los mecánicos están formados o equipados para realizar este tipo de reparaciones.

-Las baterías pueden ser un problema. Tanto desde el punto de vista económico como medioambiental: sustituir una batería de coche puede costar miles de dólares si no se tiene garantía. La eliminación de las baterías al final de su vida útil también es un problema hoy en día, porque son tóxicas y no reciclables.

-No son 100% libres de emisiones. A diferencia de los coches eléctricos o de hidrógeno, las emisiones de los coches híbridos siguen siendo lo suficientemente elevadas como para ser incluidas en la Ley de Transición Energética, que prohibirá su venta junto a los coches diésel y de gasolina a partir de 2040.

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