Un híbrido autorrecargable nunca necesita ser enchufado a la red para su recarga. Es el caso de la tecnología utilizada por Toyota tanto para sus modelos, como para su marca de lujo Lexus. El híbrido autorrecargable, es capaz de recargar sus baterías de manera autónoma, por eso se llama así. Como podéis ver, en español nunca nos calentamos la cabeza con los nombres.
El primer híbrido de Toyota fue el Toyota Prius en 1997, y ya incorporaba sistemas como la recuperación de energía en las frenadas. Lexus esperó un poco más, y no fue hasta el 2004, cuando debutó con su primer híbrido, el RX400h. Lexus es una marca joven en comparación con sus rivales alemanes, por lo que optar por una opción distinta, y anticiparse al futuro, fue una astuta estrategia comercial. 20 años después, el principio por el que se mueven los híbridos autorrecargables de Toyota es el mismo. La ciencia de todo esto cae sobre qué tipo de propulsión necesito en cada momento y cómo lo afronto para aprovechar al máximo la energía. Hoy haremos una travesía por todos los elementos del híbrido autorrecargable, con el objetivo de poneros al día.
¿Qué es eso de cada tipo de propulsión?
Un híbrido autorrecargable, como he dicho tiene varios tipos de configuraciones. En el caso del Full Hybrid de Toyota, el coche puede funcionar con el motor eléctrico, gasolina, o una combinación de ambos. Dependiendo de las circunstancias, el sistema elegirá una opción u otra, cumpliendo a priori con la eficiencia y las necesidades del conductor. Vamos a estudiar sus escenarios.
Ciudad y aceleraciones: Durante las aceleraciones el motor eléctrico mueve las ruedas hasta una velocidad determinada. Momento en el que el motor térmico asiste al eléctrico. Por ejemplo el Toyota CH-R puede circular hasta los 100 km/h en modo eléctrico. Del mismo modo, en caso de una aceleración rápida, por ejemplo un pique en un semáforo, el motor térmico asiste al eléctrico para asegurar tu victoria.
Crucero: Para velocidades de crucero, los dos motores trabajan. El motor térmico por una lado mueve las ruedas con la enegía procedente de la combustión. Por el otro, parte de la energía generada se traslada al generador eléctrico, y la energía sobrante se utiliza para recargar las baterías eléctricas. Este control del flujo de la energía es controlado por la ECU, que decide en cada momento qué propulsión utilizar. También detecta si las reservas en la batería están bajas y necesitan recarga.
Frenadas: En las frenadas, la ECU inmediatamente apaga el motor de combustión para evitar la emisión de CO2, y transforma la energía cinética de la frenada para recargar las baterías. Durante la frenada, el generador eléctrico gira en sentido inverso, para recargar nuevamente las baterías. Una vez el coche está parado, el motor sigue apagado hasta que la ECU dé la señal de cargar la batería con el motor térmico.
¿Cuáles son los componentes del híbrido?
El híbrido autorrecargable lo componen varios elementos, en los que se estudia todo. Se podría decir que un híbrido es realmente un quebradero de cabeza y puede llegar a ser muy complejo. Finalmente se intenta hacer un equilibrio de pesos razonable, que asegure una buena conducción. Además, hay que añadir que nuestro híbrido sufrirá un incremento de peso debido a la adición de las baterías y del motor o motores eléctricos.
El motor eléctrico es síncrono CA de imanes permanentes y las especificaciones dependen de cada modelo. El motor eléctrico trabaja principalmente en ciudad, moviendo directamente las ruedas. Esta energía, la saca de la almacenada en las baterías o del motor térmico. Junto al motor eléctrico, se suele encontrar el generador eléctrico. Este, es capaz de actuar como motor de arranque. Además, también transforma la energía mecánica del motor térmico en electricidad.
El siguiente componente es el motor térmico. Del mismo modo, el motor depende del modelo elegido. En el caso del Prius, es un 1.8 con ciclo Atkinson, mientras que en el Lexus LC500h el propulsor térmico es un 3.5 V6 gasolina. El motor actúa cuando hay necesidad de potencia, o velocidades altas. Cuando las reservas de la batería están bajas, ayuda a recargar la batería. Pasando el trabajo al generador eléctrico que he explicado antes.
Los componentes eléctricos del coche se alimentan en corriente continua, y nuestro generador produce electricidad en alterna. Debido a esto, es necesario hacer uso de un inversor convertidor. El inversor se encarga de transformar la corriente continua de la batería en la que almacenamos la energía, a alterna. Y el convertidor eleva la tensión a la cifra necesaria para mover el motor eléctrico. A la inversa, actúa del mismo modo. Durante la frenada regenerativa, o durante la recarga de la batería por parte del motor térmico, la corriente alterna se pasa a continua para su almacenamiento en las baterías.
Todos estos componentes, son enfriados mediante refrigeración. Y es que las altas temperaturas y los circuitos electrónicos se llevan como el agua y el aceite. Esta es una de las razones por las que se separan los componentes electrónicos, lo máximo posible de fuentes de calor (el motor térmico).
Lo mismo ocurre con la batería, el último componente del que vamos a hablar. En el híbrido autorrecargable, esta no puede ser cargada por la red. Solo se carga mediante el generador tras su conversión. Las baterías se colocan en el eje trasero para alejarlas de altas temperaturas, y necesitan un buen aislamiento. Debido al alto peso que suponen, se colocan lo más bajo posible, para afectar lo mínimo a la habitabilidad y bajar el centro de gravedad. La batería está constantemente siendo analizada por la ECU, para saber la temperatura de las celdas, el estado de la carga…
Finalmente
Como puedes ver, el híbrido autorrecargable no es una tecnología simple. Tiene muchísima ingeniería detrás. Y eso que no os he hablado del tipo de transmisión que montan los Toyota. Debido a que tienen varios motores produciendo energía de varias fuentes, la transmisión debe tener la peculiaridad de admitir la fuerza desde ambos motores. Pero de esto, hablaremos en otra ocasión.
Las baterías del híbrido autorrecargable de Toyota, según Toyota, están desarrolladas para durar la vida útil del vehículo. Sería muy interesante saber la estimación de la vida útil de un vehículo, por parte de Toyota. De todas formas puedes estar tranquilo, ya que Toyota y Lexus están catalogadas las marcas más fiables. Esto significa que posiblemente la estimación de la vida útil esté más cerca de la edad media a la que se cambia de coche en España (15 años) que en Alemania (6 años). Además, Toyota dispone de un chequeo especial para el híbrido denominado de una manera muy sencilla. Chequeo Integral del Sistema Híbrido. Y es que…
«Como he dicho al principio del artículo, en España no nos complicamos con los nombres»
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