Un auto híbrido es aquel en el que vamos a encontrar motores de diferentes características. Por lo general, en los que se producen de manera comercial, vamos a tener uno de combustión interna y uno eléctrico.
El motor de combustión, también conocido como térmico, generalmente es de gasolina, nafta o bencina (así le dicen en algunos países) también, aunque son menos comunes, tienen motores de diésel o gas natural.
La mayoría de los vehículos actuales son movidos por un motor de combustión, sin embargo, cada vez son más comunes los híbridos, que incorporan un motor eléctrico para la tracción.
Básicamente podemos encontrar dos configuraciones diferentes conocidas como híbridos en paralelo e híbridos en serie, de estas configuraciones básicas han salido algunas con ligeros cambios, como los híbridos enchufables que se pueden cargar con una fuente externa.
Aquí en este artículo te hablaremos de las dos configuraciones básicas. Veamos primero los componentes y después veremos las características especiales de cada configuración.
Como mencioné, en los híbridos encontraremos un motor de combustión que para alimentarlo contaremos con el tanque de combustible, estos motores son como los que ya conocemos y estamos familiarizados con ellos.
Después tenemos un motor eléctrico síncrono, éste se alimenta con corriente alterna y alto voltaje y se le puede variar la velocidad de giro en función de la frecuencia de alimentación. Estos son motores con rotores de imanes permanentes lo que les permite -bajo ciertas condiciones- funcionar como generadores para aprovechar la inercia del movimiento y ayudar a recuperar algo de energía, que, en caso contrario, se perdería en forma de calor.
Para alimentar al motor eléctrico tenemos una batería especial, no la convencional de 12 volts sino una mucho más grande, que proporciona tensiones desde los 220 volts hasta superiores a los 400 volts. Estas baterías soportan ciclos de carga y descarga, su composición varía de acuerdo al fabricante estas pueden ser de iones de litio o de hidruro de níquel. Esta batería se carga y descarga con corriente directa.
Para el motor de corriente alterna entra en juego el inversor, que es el encargado de transformar la corriente directa o continua en corriente alterna, a su vez, también hace el proceso inverso, es decir transforma la corriente alterna en directa para recargar la batería.
Aquí es donde entra el último componente, el generador, que es movido por el motor de combustión para producir corriente alterna y esta se transforma en el inversor en corriente directa para cargar a la batería.
Configuración en paralelo: se le conoce así porque el motor de combustión y el eléctrico pueden mover directamente al vehículo, ya sea en solitario o ambos a la vez.
Para el arranque y velocidades bajas o situaciones de baja demanda se utiliza solamente el motor eléctrico, pero cuando se requiere alta demanda, por ejemplo, en un rebase, una subida o para alcanzar altas velocidades, actuará el motor de combustión. También el motor de combustión funcionará cuando la batería tenga un nivel de carga muy bajo.
Acoplado al motor de combustión tendremos el generador, que al ser activado produce corriente alterna que es conducida al inversor, que la transformará en corriente directa para cargar la batería. Cuando la batería tiene un nivel de carga aceptable, se desactiva el generador. En algunos vehículos, también el generador puede funcionar como motor de arranque o marcha para el motor de combustión.
Hasta aquí los componentes básicos y la estrategia de funcionamiento general de un híbrido en paralelo. Pero recuerda, cada modelo tiene sus estrategias específicas y este es el funcionamiento general simplificado.
Ahora veamos el híbrido en serie. Los componentes son prácticamente los mismos, pero la principal diferencia es que el motor eléctrico es el único encargado de mover las llantas, ya que el motor de combustión se dedicará a mover el generador para producir electricidad cuando se requiera de cargar la batería.
Como el motor de combustión no va a estar oscilando sus revoluciones, generalmente va a estar funcionando en su rango óptimo de RPMS aumentando su eficiencia promedio, por lo general, no requiere un tamaño grande, por lo que el consumo de combustible va a ser bajo, en otras palabras, es como si tuvieras tu propia planta de energía portátil dentro del vehículo.
La batería, mientras esté cargada, suministrará la corriente directa que será transformada en alterna en el inverso, para así alimentar al motor eléctrico.
Cuando la batería llega a un nivel de carga bajo, se enciende el motor de combustión y se activa el generador, la corriente que se genera pasa a través de inversor, para la carga de la batería. El proceso de carga y descarga puede ser simultáneo, mientras se sigue alimentando al motor.
Otra característica de los autos híbridos, como lo dijimos al principio de este artículo, es que los motores eléctricos pueden funcionar como generadores cuando no consumen corriente y al mismo tiempo el vehículo está en movimiento, como es el caso de una desaceleración o un descenso en una pendiente.
Al seguir en movimiento las llantas mueven al motor eléctrico, éste producirá corriente alterna y a través del inversor se cargará con corriente directa la batería. Este es el funcionamiento básico de los autos híbridos.
Ya el funcionamiento específico de cada uno de ellos, en cuanto a parámetros de acción o rangos de uso, variarán de acuerdo a modelos y fabricantes y requerirán de un estudio específico.
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