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Rafael Alvarez

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¿ Cómo funciona un coche híbrido ?

Martes, 8 de enero de 2013

Cómo funcionan y por qué son tan eficientes. En base al principio de que, la energía ni se crea ni se destruye solo setransforma. Cuando hablamos de automoción, los híbridos aprovechan las pérdidas energéticas. rafael-

alvarez.blog.galeon.com

Al pisar el freno convertimos energía cinética en calor en los discos de freno, en un motor de combustión solo seaprovecha el 30%. de la energía el resto se disipa en forma de calor, así como los rozamientos mecánicos, resistencia

aerodinámica, consumo al ralentí… estas realidades suponen que del combustible que echamos al depósito seaprovecha menos de un tercio en movimiento útil.

Los coches híbridos tratan de minimizar estas pérdidas todo lo que sea posible, en cada uno de los aspectos. Porejemplo, en cuanto a aerodinámica, el diseño de los híbridos es de tipo kammback (o media gota de agua) su diseño

obedece fundamentalmente a la eficiencia en detrimento de diseños actuales. rafael-alvarez.blog.galeon.com

Entran en esta definición Honda Insight, Toyota Prius, Chevrolet Volt, Opel Ampera, etc. Los Lexus, Honda CivicHybrid y adaptaciones híbridas de modelos que sí se venden con motores convencionales no tienen una aerodinámica tantrabajada. Un híbrido ahorra energía en cada cable, cada bombilla, cada circuito… al máximo. Hasta reducen peso allí

donde se puede.

Componentes del sistema híbrido

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Este tipo de vehículos tiene varios componentes comunes independientemente de la arquitectura (híbrido en serie,paralelo o combinado). Si fuese un vehículo 100% eléctrico no tendría motor térmico, y el resto es igual. rafael-alvarez.blog.galeon.com

Motor térmico: Suele ser gasolina (ciclo Otto, Atkinson o Miller) o diesel. También podría funcionar con gas obiocombustibles. Tienen poca cilindrada respecto a un modelo equivalente de motor convencional y prima el par

máximo sobre la potencia.

Motor eléctrico: Puede haber más de uno y siempre va conectado a la transmisión o empuja directamente a lasruedas, como es el caso de los motores in-wheel o dentro de la rueda. Su sonoridad es prácticamente nula y dancasi todo el par en un régimen muy bajo de revoluciones. El rendimiento de un motor eléctrico ronda el98% afael-alvarez.blog.galeon.com

Cómo ahorra un híbrido

Conocidos sus componentes, discriminaremos estas situaciones de conducción: rafael-alvarez.blog.galeon.com

Arranque desde parado: El motor eléctrico se utiliza para mover el coche con o sin el motor térmico (con pocademanda de aceleración). La transición de parado a movimiento es lo más suave posible, alcanzada ciertavelocidad el motor de gasolina entra en funcionamiento. Así evitamos un momento de gran ineficiencia del motortérmico. Los semihíbridos siempre arrancan con los dos motores. rafael-alvarez.blog.galeon.comAceleración: Cuando el motor térmico necesita un extra de energía (punta de potencia), el eléctrico se utiliza paraayudarle a empujar durante un tiempo determinado (no valdría para un 0-punta). Al tener que hacer menosesfuerzo el consumo del térmico es menor y el comportamiento similar a tener más potencia. rafael-alvarez.blog.galeon.com

Generador: Recupera energía en las frenadas, retenciones y deceleraciones en las que el motor térmico entreguepotencia de más. Lo normal es que el mismo motor eléctrico desempeñe esta función siempre que no estéempujando. rafael-alvarez.blog.galeon.comBaterías: Suelen ser de plomo-ácido (Pb), níquel-metal hidrido (NiMh), níquel-cadmio (NiCd) o ión litio, enorden de eficiencia. Se alojan normalmente en la parte trasera y añaden mucho peso al coche. Necesitan unsistema de refrigeración pero no mantenimiento por parte del usuario. Independientes de la batería de 12V detodos los vehiculos. rafael-alvarez.blog.galeon.com

Sistema de gestión: Independientemente de que hablemos de un modelo manual (muy raro) o de unoautomático, para que un híbrido sea más eficiente debe esta gestionado por un ordenador con múltiples sensores,que decida qué combinación es más eficiente en cada momento.

Velocidad de crucero baja: En zona urbana y en determinadas circunstancias el motor eléctrico puede realizartoda la labor de empuje mientras el nivel de carga de las baterías lo admita. El consumo de combustible pasa a sercero, no hay emisiones y el sonido del vehículo se limita al ruido de rodadura de los neumáticos.Velocidad de crucero media/alta: Es el motor térmico el que empuja al vehículo, con puntuales asistencias del

eléctrico para ligeras pendientes, en caso contrario se almacena en las baterías cualquier excedente de potenciadel motor térmico. En este caso, la alta eficiencia del motor térmico rebaja el consumo. Es mucho más fácil entérminos de esfuerzo mantener una velocidad que hacer variaciones en ella (aceleración en este caso). rafael-alvarez.blog.galeon.comFrenado: Si la potencia de frenada exigida es baja, en vez de utilizarse los frenos de disco el generador ofrece una

gran resistencia al avance y convierte el movimiento del vehículo en electricidad para recargar baterías. Si exigimosmás potencia de frenado actúa el sistema convencional además del regenerativo. rafael-alvarez.blog.galeon.com

Detenciones: Cuando estamos detenidos no funciona ninguno de los motores a menos que las baterías esténbajas de carga. No hacemos ningún ruido, ni gastamos, ni emitimos ningún gas. Los peatones pensarán que se nos

ha calado el coche. El sistema de aire acondicionado tirará de la energía almacenada en las baterías para evitar elralentí, una gran pérdida de energía.

Carga y recarga de las baterías

Excepto en los modelos recargables mediante red eléctrica (PHEV o REHEV) las baterías se recargan únicamente

con el movimiento. El motor térmico trata de trabajar siempre a un régimen máximo de eficiencia, así que el sonido que

percibimos es fundamentalmente el mismo, como un ciclomotor pero más agradable. rafael-alvarez.blog.galeon.com

Si la potencia suministrada por el motor es excesiva se almacena el excedente en las baterías, pasando el motor eléctrico

a ser un generador. Si en cambio la potencia del motor térmico es insuficiente, el motor eléctrico utiliza la energíapreviamente almacenada para realizar la asistencia. En algunos casos el motor eléctrico ni empuja ni recarga, está

inactivo, como en cruceros a velocidad media/alta.

¿Qué ventaja tiene hacer funcionar al motor térmico en su régimen ideal? Es mucho más eficiente, maximiza la distanciarecorrida por combustible consumido, pero además es medioambientalmente muy útil ya que reduce mucho la emisión de

óxidos de nitrógeno (NOx), partículas sólidas, hidrocarburos sin quemar (HC), monóxido de carbono (CO), etc.

Cuando el motor térmico no está empujando al estar apagado o en retención, no inyecta nada de combustible, de modoque el consumo es nulo, y las emisiones son cero. Eso significa que podríamos respirar el aire que saldría del tubo de

escape con total seguridad. El motor eléctrico no produce contaminación de ningún tipo, es más, ni necesitaaire. rafael-alvarez.blog.galeon.com

Por razones de eficiencia, casi todos los híbridos tienen un cambio de variación contínua de múltiples velocidades,

aunque pueden tener relaciones prefijadas para simular tener marchas, como el Honda Insight Executive o el Lexus GS450h. Con un cambio manual o automático de otro tipo (DSG, Tiptronic…) no se aprovecharía el potencial del sistema

híbrido.

Donde más ahorra un híbrido es en zona urbana, y donde menos en cruceros a alta velocidad por autovía, ya quelas baterías no permiten asistencia del eléctrico el tiempo suficiente y el motor térmico puede ir un poco forzado,

especialmente si es de poca potencia. Por ejemplo, los Honda Civic Hybrid, Insight o Prius (I o II) recurren a motores

térmicos de menos de 95 CV.

Si hablamos de híbridos en serie (sin conexión mecánica del motor térmico a las ruedas) entonces hablamos de una

eficiencia máxima. Algunos modelos son capaces de prescindir del motor térmico por completo durante una distanciasuperior a 32 km e inferior a 100 km, los denominados PHEV yREHEV. Al bajar las baterías de carga reactivan

sus motores térmicos.

Dejando al margen los cruceros a velocidades no legales en la mayor parte del Mundo y las tandas en circuito, loshíbridos siempre aprovechan mejor el combustible que un modelo convencional, ya que convierten en energía

eléctrica lo que de otro modo se perdería en rozamientos, calor o ruido. rafael-alvarez.blog.galeon.com

Hoy día algunos modelos convencionales tratan de imitar a los híbridos desconectando el alternador en las fases de

aceleración (lo que se llama regeneración de energía en las frenadas o retenciones) o utilizando sistema microhíbrido o

Stop&Start para evitar el ralentí en las detenciones.

Está claro por dónde van los tiros, ¿no? Cuanta menos energía desperdicie el vehículo, más lo agradecerá su propietario

a la hora de repostar. La mayor parte de lo que pagamos en la gasolinera no son impuestos, es contaminación pura ydura.

Toyota Prius – motorpasion rafael-alvarez.blog.galeon.com

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Tags: Eficiencia

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Honda FXC Clarity:primer coche eléctrico que funciona con hidrógeno

Viernes, 21 de diciembre de 2012

A diferencia del resto, reposta hidrógeno comprimido que mediante un proceso de electrólisis interno convierte

en electricidad para animar un motor de este tipo. Sólo emite vapor de agua. rafael-alvarez.blog.galeon.com

Acaba de iniciar una gira europea mientras algunas unidades ruedan en fase de prueba en California (EE.UU.) desde

hace meses. En esta, su cuarta edición -entre las evoluciones del modelo precedente, nacido en 1999, y lasexperimentadas por el que nos ocupa-, va dotado de una moderna pila V Flow, ligera, compacta y de alto

rendimiento, más delgada y capaz de una generación de electricidad más estable, además de arrancar incluso a

-30º C -el drenaje de agua mejorado posibilita una mayor potencia inmediatamente después de la puesta en marcha delvehículo, mientras que el menor volumen de refrigerante y el diseño de una sola caja que permiten los separadores

de canales de flujo ondulados genera una masa de calor un 40% inferior que en pilas anteriores-. rafael-

alvarez.blog.galeon.com

Pero el Clarity también incluye transmisión electrónica, dirección asistida eléctrica EPS integrada en el control deestabilidad VSA, control de velocidad adaptativo ACC, de tracción TCS,suspensiones de doble brazo y baterías

ion-litio -ofrece asistencia energética y almacenamiento más eficiente de la energía regenerada en el frenado-, entre otros.

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Por otra parte, el diseño de su carrocería persigue criterios de seguridad frente a impactos desde todos los ángulos:

reducción de lesiones a peatones, la mitigación de impactos CMBS vista en losCR-V y Accord… El habitáculo

incluye pretensores en los cinturones de seguridad delanteros, airbag de cortina, laterales delanteros y frontales, junto a

un conjunto de medidas de seguridad relativas al hidrógeno y la alta tensión, además de otras que tocan ala recarga de hidrógeno. Longitudinalmente partido en 2, va revestido en tonos brillantes. Agrega una ventana

trasera adicional de policarbonato para preservar la privacidad, materiales interiores premium, 4 asientos

independientes -los delanteros calefactados- realizados en fibra biológica Honda (Bio-Fabric), un material de alta

calidad de origen vegetal, panel de instrumentos de corte futurista, multitud de huecos portaobjetos, maletero devolumen equiparable al de un compacto…

Su futurista diseño derivado de un compacto tren de potencia y de una configuración coaxial de la transmisión

con el motor eléctrico permite un habitáculo de gran tamaño. La marca ha desarrollado una nueva plataforma con unbajo centro de gravedad y larga distancia entre ejes. Exteriormente destaca por su color granate brillante que cambia

de tonalidad en función de la incidencia solar.

En el ámbito mecánico, aumenta el rendimiento operativo un 60% disminuyendo la demanda de combustible un20%, lo que incrementa la autonomía un 40% -alcanza unos 400 km-. La característica más distintiva del vehículo de

pila de combustible (aparte de la célula de combustible en sí misma) es la variedad en la disposición arquitectónica

gracias a que la unidad motriz y el tren de potencia se pueden distribuir por todo el vehículo. Para aprovechar al

máximo esta característica, cada componente de la unidad motriz -motor eléctrico, transmisión, unidad motriz, batería,depósito de hidrógeno y radiadores- debe ser muy compacto. En el Clarity la pila V Flow va dentro del túnel central y

la batería de ion-litio bajo el asiento trasero. Además, la válvula de cierre, el regulador, el sensor de presión y otros

componentes del sistema de recarga y suministro se integraron en un solo módulo en el depósito, lo que reduce el

número de componentes un 74%. rafael-alvarez.blog.galeon.com

Impulsado por un motor eléctrico con una potencia equivalente a unos 134 CV, transmite un empuje

instantáneo suave y lineal, con aceleración uniforme. No hay vibraciones ni ruido de combustión. Sus tiempos de

arranque y aceleración son equivalentes a los de un vehículo con motor de combustión interna 2.4, pero sincambios de velocidades que interrumpan el suministro de energía.

Hay sensores de seguridad por todo el vehículo para advertir en el improbable caso de fuga de hidrógeno. Si se

produce, se activa un sistema de ventilación y un dispositivo automático cierra las válvulas principales del depósitode hidrógeno o los conductos de abastecimiento, según sea necesario. Las líneas de alta tensión están aisladas

eléctricamente, y los sensores advierten en caso de conexión a tierra. Si se produce una colisión, los contactores de

alta tensión cortan la línea de la fuente de alimentación.

Para prevenir el flujo inverso desde el depósito, la tapa del depósito de hidrógeno lleva una válvula de control, y el

mecanismo de entrada del hidrógeno está diseñado para prevenir la contaminación proveniente de otros gases o de

partículas incompatibles con el hidrógeno almacenado. rafael-alvarez.blog.galeon.com

A todo ello, Honda ha utilizado una estación de hidrógeno experimental de electrólisis del agua alimentada por

energía solar en la sede americana de Honda R&D, en Torrance, California. Emplea el módulo de electrólisis del

agua y utiliza la próxima generación de paneles solares de capa delgada -consistente en un compuesto de cobre,indio, galio y selenio (CIGS)- desarrollada y producida por la firma japonesa. El diseño gana una eficiencia de

producción de hidrógeno a alta presión del 52 al 66%. rafael-alvarez.blog.galeon.com

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Tags: Eficiencia

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