Cómo Funciona un Coche Híbrido

Con un aumento en la compra de automóviles híbridos, el sector se ha vuelto muy dinámico, con modelos siempre a la vanguardia de la tecnología. Para elegir mejor tu automóvil con motor híbrido, estos son los conceptos básicos de cómo funciona un coche híbrido.

Un vehículo “híbrido” combina un motor de combustión interna y un motor eléctrico. Por lo tanto, utiliza tanto combustible (gasolina, diésel, biocombustible) como electricidad.

Completamente híbrido, microhíbrido, híbrido enchufable, configuración en paralelo, en serie o con derivación de potencia… En ocasiones resulta difícil navegar entre las diferentes tecnologías que ofrecen los vehículos electrificados.

Lo que sí es cierto, es que es una tecnología que llegó para quedarse. Ha tenido una excelente recepción por parte del público, además de cumplir con todas las novedosas leyes ambientales de la actualidad.

Pero sigamos viendo más de estos atrayentes coches y su tecnología.

Qué es un Coche Híbrido

Un automóvil híbrido (HEV) se basa en la combinación de un motor de combustión interna (motor térmico de gasolina o diésel) y uno o más motores eléctricos que utilizan la energía almacenada en baterías. Estos motores pueden funcionar de forma conjunta o alterna.

Esta combinación permite aprovechar las ventajas de cada tipo de energía al tiempo que limita las desventajas. Por lo tanto, ahorra combustible y reduce las emisiones de escape sin sacrificar el rendimiento.

Los sistemas de tren motriz híbrido pueden ahorrar combustible apagando el motor térmico cuando el vehículo está estacionado, en ralentí en un semáforo o parado en el tráfico, o cuando la energía del motor eléctrico es suficiente para propulsar el vehículo sin la ayuda del motor térmico.

La batería también suministra energía al aire acondicionado y los accesorios mientras el vehículo está en ralentí. Si es necesario, el motor térmico se vuelve a conectar para proporcionar más potencia para la aceleración.

El Frenado Regenerativo

Todos los vehículos híbridos HEV tienen en común la capacidad de generar corriente eléctrica, almacenarla en una batería (diferente de la batería convencional de 12 V) y utilizar esa corriente, para ayudar a impulsar las ruedas.

Esta capacidad de producir electricidad se logra a través del frenado regenerativo que es un mecanismo de recuperación de energía durante las fases de desaceleración. Cuando el conductor frena, el sistema recupera el calor generado por la frenada, que de otra manera se perdería, y lo transforma en electricidad que almacena en un batería.

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Los Principales Elementos del Coche Híbrido Clásico

Viéndolo de la manera más simple posible, el sistema híbrido está compuesto de cuatro partes principales:

• Un motor de combustión externa.
• Un motor eléctrico.
• Un sistema de baterías, que incluye su recarga.
• Una computadora.

El motor térmico, conectado a las ruedas motrices, proporciona la mayor parte del movimiento a velocidad de crucero. También ayuda a recargar las baterías.

El motor eléctrico, también conectado a las ruedas, participa en el movimiento a bajas velocidades. En las fases de desaceleración y frenado recupera energía cinética, la transforma en electricidad y alimenta la batería.

El sistema de baterías, almacena la electricidad producida y la redistribuye al motor eléctrico y al equipamiento del coche (iluminación, ventanillas, salpicadero, etc.).

En principio, dura toda la vida del vehículo y nunca se conecta a la red externa, excepto en el caso del híbrido enchufable.

La computadora, es el control del sistema. Sabe de dónde proviene la energía (térmica y eléctrica), en qué cantidades respectivas y dónde debe distribuirse en todo momento.

Varios miles de veces por segundo, la computadora analiza lo que pide el conductor y lo que está disponible como energía. Optimiza el uso del motor térmico, lo que permite reducir su consumo de combustible.

Cómo Funciona un Coche Híbrido

Hay dos motores a bordo de un vehículo híbrido convencional: un motor térmico y un motor eléctrico. Se pueden articular de forma diferente en función de la tecnología híbrida desarrollada por el fabricante.

En la gran mayoría de modelos, el motor de gasolina acciona las ruedas con la ayuda del motor eléctrico en determinadas condiciones. Este último actúa principalmente a baja velocidad y, a veces, solo, dependiendo de la situación evaluada por el ordenador de a bordo.

Así, un coche híbrido convencional permite no consumir combustible por debajo de 30 a 50 km/h cuando el nivel de batería lo permite. En un atasco, maniobrando en un estacionamiento, el motor térmico ya no se alimenta de combustible, sino que acciona las ruedas gracias al motor eléctrico integrado.

Una batería de pequeña capacidad colocada debajo del piso, el asiento trasero o parte del maletero, proporciona la electricidad necesaria para su funcionamiento.

Se recarga automáticamente durante las fases de frenado y desaceleración gracias a la inercia del vehículo. El motor eléctrico funciona entonces como un generador: al girar en el vacío, produce electricidad que se almacena así.

Algunos modelos usan un generador separado o un alternador-arrancador. También hay vehículos híbridos enchufables que tienen una batería más grande que se puede recargar desde una toma de corriente.

¿Cómo Responde el Coche Híbrido a mis Órdenes?

Para responder esta pregunta, debemos evaluar varios casos diferentes. Comencemos:

Movimiento a baja velocidad

Este es el movimiento característico de los coches en las ciudades. Una conducción que muy pocas veces sobrepasa los 50 Km/h. Si existe suficiente electricidad en la batería para asegurar este movimiento con el motor eléctrico solamente, el ordenador apaga el motor de combustión.

La eficiencia del motor de combustión es muy baja, a bajas velocidades y durante la aceleración y, por lo tanto, cuando existe tráfico, consume mucho.

Pero si la carga de la batería baja demasiado, la computadora reinicia el motor térmico, y participa en el movimiento, al mismo tiempo que recarga la batería.

Aceleración brusca o en subida

En este caso, la computadora le indica a los dos motores que trabajen juntos, por el tiempo necesario. Cuando existe una exigencia de potencia adicional, la computadora la detecta y pone a trabajar a los dos motores.

Movimiento a alta velocidad

Esto es lo que se denomina velocidad crucero. Es la conducción realizada entre ciudades, para viajes, y en la que se usa la velocidad máxima permitida. En este caso, todo el trabajo de movimiento lo realiza el motor de combustión.

Desaceleración y freno

En este caso, el motor de gasolina se apaga, la energía cinética desarrollada por la rotación de las ruedas es recuperada por el motor eléctrico que, actuando como generador de electricidad, alimenta la batería para su uso posterior.

Y al detener el coche, el motor eléctrico se apaga para ahorrar combustible, los sistemas eléctricos del vehículo funcionan con la batería. Al reiniciar, el motor eléctrico vuelve a arrancar, silenciosamente.

Diferentes Configuraciones De Motor Para Un Coche Híbrido

Existen varios tipos de tecnologías híbridas convencionales que distribuyen la fuerza de manera diferente entre motores térmicos y eléctricos y emplean sistemas de transmisión específicos.

Mientras que la más común combina un motor térmico y un motor eléctrico que impulsa el mismo eje, algunos vehículos están equipados con motores eléctricos independientes en la parte trasera y un motor térmico principal en la parte delantera.

Los fabricantes de automóviles utilizan diferentes diseños híbridos para cumplir varios objetivos.

1. Coche híbrido con hibridación paralela

Este es el tipo más común de propulsión híbrida. En una configuración híbrida en paralelo, el motor eléctrico y el motor térmico están conectados a una transmisión común que combina las dos fuentes de energía.

Esta transmisión puede ser automática, manual o continuamente variable (CVT). Debido a que estas dos fuentes de energía están conectadas al tren motriz, se dice que operan en paralelo.

El tipo de transmisión y la potencia del motor térmico son los principales factores que determinan el comportamiento del híbrido paralelo (arranque, aceleración, etc.).

En general, la hibridación en paralelo permite operar ambos tipos de motores en función de la velocidad a la que se desplaza el vehículo. Muy a menudo, hasta 30 a 50 km/h, es el motor eléctrico el que impulsa el eje. Más allá de eso, el motor térmico se hace cargo.

2. Coche híbrido con hibridación en serie

En este diseño, el motor eléctrico es el único que proporciona la fuerza motriz a las ruedas. De hecho, al no estar conectado el motor térmico a las ruedas, su única función es recargar la batería del motor eléctrico.

Por lo tanto, el motor térmico puede enviar la corriente eléctrica directamente al motor eléctrico o cargar la batería que almacena la electricidad. El motor eléctrico impulsa el vehículo, utilizando su potencia para impulsar un eje de hélice o un conjunto de ejes motorizados que hacen girar las ruedas.

Esta solución de hibridación es bastante rara. El motor térmico funciona como un generador que produce la electricidad que necesita el motor eléctrico para impulsar el vehículo.

Sin embargo, esto se traduce en una experiencia de conducción más representativa de un coche eléctrico, con una aceleración más suave y potente.

3. Coche híbrido con hibridación mixta o derivación de potencia

Este tipo de hibridación de bypass de potencia es una combinación de los dos anteriores. Permite que el motor térmico entregue potencia al eje mientras conduce un generador que recarga la batería, que alimenta un motor eléctrico.

Esta arquitectura ofrece la posibilidad de un funcionamiento 100% eléctrico, pero parte de la potencia del motor térmico se transforma siempre en electricidad para recargar la batería o para alimentar el motor eléctrico.

Funcionamiento En Función De Los Niveles De Hibridación

Estos coches también se clasifican por la cantidad de hibridación con los que fueron diseñados.

1. Coche microhíbrido (híbrido suave)

La hibridación suave, también llamada hibridación ligera o microhibridación, utiliza una pequeña batería de iones de litio de 48 V y un alternador-arrancador para soportar el motor térmico con el fin de ahorrar combustible, aumentar el rendimiento o ambos incluso.

Sin embargo, el sistema de microhibridación no puede alimentar el automóvil solo con electricidad. El bloque eléctrico sirve aquí solo como motor de arranque para el sistema automático de arranque y parada, que corta el motor cuando el automóvil se detiene para ahorrar combustible, como en los atascos o en los semáforos.

En algunos modelos de automóviles híbridos suaves, el motor eléctrico también puede ayudar al motor térmico a mantener una velocidad constante, hasta 120 km/h.

Considerada una forma más sencilla y económica de llevar la tecnología híbrida al mercado, ya que todos los modelos de vehículos convencionales pueden equiparse con ella, los sistemas microhíbridos no mejoran el consumo de combustible tanto como los sistemas híbridos completos.

Hablamos de medio litro por cada100 km de economía en función del modelo respecto a un vehículo térmico convencional. Por ello, no son tan populares.

2. Coche híbrido completo

Los sistemas de hibridación total utilizan el motor eléctrico como única fuente de propulsión para la conducción a baja velocidad y baja aceleración. Este modo sólo eléctrico puede aumentar aún más la eficiencia del combustible en ciertas condiciones de conducción.

Un automóvil totalmente híbrido también tiene un motor diésel o de gasolina como fuente principal de energía para velocidades más altas, que generalmente se activan por encima de los 50 km/h.

El motor eléctrico proporciona potencia adicional cuando es necesario para permitir que el vehículo sea más eficiente con un motor diésel o gasolina menos potente.

Un automóvil híbrido puede lograr ahorros de combustible en ciudad de más del 30% en comparación con el mismo vehículo con un motor de combustible fósil solo.

3. Coche híbrido enchufable (PHEV)

A diferencia de los vehículos híbridos HEV, cuya electricidad solo se produce mediante frenado regenerativo, los coches híbridos enchufables o PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle), ofrecen la posibilidad de cargarse también en una toma de corriente doméstica o en una terminal pública.

Por esta característica, se encuentran a medio camino entre los híbridos HEV convencionales y los vehículos totalmente eléctricos.

Aunque tienen un motor térmico, los coches híbridos enchufables también cuentan con baterías de mayor capacidad que los híbridos ordinarios y, por lo tanto, pueden recorrer distancias más largas en modo 100% eléctrico, hasta más de 60 kilómetros para algunos modelos.

Un coche híbrido enchufable permite realizar desplazamientos diarios sin necesidad del motor térmico, simplemente recargándolo en casa o en una terminal.

Ventajas del Coche Híbrido

• Reducción del consumo de combustible.
• Aprovechamiento de la energía cinética de frenado y desaceleración.
• Ahorro de pastillas de freno gracias al frenado regenerativo.
• Confort de conducción en ciudad a baja velocidad. Silencio, fluidez de propulsión, facilidad de maniobra.
• Mantenimiento reducido.
• Mayor vida útil que un vehículo térmico convencional. No tiene embrague manual, motor de gasolina con menos esfuerzo y regulado por el ordenador de a bordo.

Desventajas del Coche Híbrido

• Precio de compra ligeramente superior a un modelo 100% térmico.
• Batería de baja capacidad, que solo permite la conducción eléctrica en determinados momentos seleccionados automáticamente por la computadora.
• Uso exclusivo de gasolina como energía primaria. Un automóvil híbrido es principalmente térmico, se contenta con recuperar la energía que generalmente se desperdicia durante el frenado y la desaceleración.
• A alta velocidad en la autopista y cuando se viaja sin frenado o desaceleración regular, la batería no se recarga.
• Dependiendo del modelo, el motor eléctrico rara vez o nunca está en funcionamiento y constituye un sobrepeso que conduce a un ligero consumo excesivo.

Datos sobre los Coches Híbridos Para Tener en Cuenta

• Los coches con sistemas híbridos de nueva generación, no solo implican cambios en el tren motriz. Tienen aerodinámica mejorada, peso reducido y un motor de combustión más pequeño.
• El automóvil híbrido combina la potencia y la autonomía del motor térmico, con el silencio y la limpieza del motor eléctrico.
• El motor híbrido mejora la eficiencia del motor térmico, ahorrando combustible y reduce las emisiones de CO2.
• El nivel de ahorro de combustible no es fácil de evaluar, depende de la calidad de la conducción del usuario, lo que se denomina conducción ecológica.

Para Cerrar

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Los coches híbridos clásicos se encuentran entre los vehículos de conducción alternativa más asequibles. El coste adicional respecto a un modelo no híbrido ronda los 4.000 € en catálogo, pero es posible reducir sensiblemente esta diferencia gracias a las promociones que ofrecen habitualmente los fabricantes.

A partir del 1 de mayo de 2021, el Toyota Yaris Hybrid 2020 se ofrece desde 21.450 euros, mientras que su versión no híbrida comienza en 17.750 euros. Durante las promociones, la versión híbrida se ofrece a 19.450 euros, solo 1.700 euros más.