Para entender cómo funciona un coche híbrido hay que tener una cosa clara: los vehículos convencionales desaprovechan mucha energía al desplazarse. Da igual cuanto se afine un motor o lo mucho que se perfeccione la aerodinámica. Siempre se desperdiciará una gran parte porque las leyes de la física no perdonan.
Para solucionar, o más bien, para minimizar este problema fueron concebidos los coches híbridos. En especial los vehículos híbridos eléctricos. Porque, aunque otros coches también se mueven mediante dos fuentes de energía (véanse los que usan gasolina y GLP), no todos son capaces de recuperar esa energía antes de que se pierda. Es fácil darse cuenta que ningún combustible quemado puede volverse a rescatar. Sin embargo, esto no ocurre si la energía que se usa es la electricidad. Es aquí donde reside la magia de los vehículos híbridos eléctricos o HEV. Pero hay más.
Componentes de un híbrido
Al igual que cualquier otro coche de los de toda la vida, un híbrido también tiene un motor térmico. La mayoría son de gasolina, pero también los hay diésel como los que presentó Mercedes hace unos meses. Por eso cuenta con un tanque de combustible (que normalmente es más pequeño), una caja de cambios y todos los componentes típicos, excepto en algunos casos la batería de 12V.
Motor o motores eléctricos
Para que un coche híbrido se gane su nombre debe tener otro método para impulsarse. En este caso se trata de un motor eléctrico que complementa al ya mencionado motor térmico. Puede ir acoplado en la caja de cambios, en los ejes o directamente en las ruedas, como los creados por Protean, que fueron presentados a principios de este año.
Existen muchos tipos, pero el motor síncrono de imanes permanentes es el más utilizado en los coche híbridos. Tiene la ventaja de poder hacer la función de motor y de generador al mismo tiempo. Es decir, puede convertir la electricidad en energía cinética y ese movimiento otra vez en electricidad. De esta forma se ahorran el tener que instalar otro componente que solo añadiría más peso al coche.
Batería
Otra de las partes importantes para que un coche híbrido consiga ahorrar combustible. Cuanta más capacidad tenga, más podrá el motor eléctrico ayudar al térmico. Su capacidad no es muy grande en los híbridos normales. Porque solo requieren energía para funcionar a baja velocidad y apoyar en ciertas aceleraciones. Por ejemplo, la del Toyota Prius actual tiene una capacidad de utilizable de 1,3 kWh y la del Hyundai Ioniq Híbrido o el Kia Niro HEV de 1,5 kWh.
Esta capacidad aumenta si se trata de un híbrido enchufable. Ya que su objetivo se extiende a funcionar en modo eléctrico a más velocidad y a tener más autonomía. Por ejemplo, la del Mini Countryman tiene una capacidad de 7,7 kWh y la del Mitsubishi Outlander PHEV llega hasta los 13,8 kWh.
Inversor
Este elemento es imprescindible para que todo funcione en un híbrido. Muchos motores eléctricos funcionan con corriente alterna, mientras que la batería entrega corriente continua. Es aquí donde el inversor hace su trabajo para que ambos componentes sean compatibles. Convierte una corriente en otra, y no solo en una dirección. Lo hace cuando la batería entrega electricidad al motor, pero también cuando el motor genera electricidad para la batería.
Otros componentes del coche también usan corriente alterna. Por eso el inversor también se encarga de transformar la electricidad necesaria para funcionen. Normalmente son estos son el aire acondicionado, el equipo multimedia, etc.
Diferencia entre corriente alterna y corriente continua:
Corriente alterna (CA)
En ella los electrones avanzan y retroceden por el cable con una frecuencia determinada. Dicho de otra forma: es una corriente que cambia la dirección del flujo de los electrones y que por lo tanto no tiene una polaridad definida. Primero positivo, luego negativo y así sucesivamente.
Corriente continua (CC)
Es la más intuitiva. Los electrones se mueven por el cable siempre en la misma dirección, como en un río. Dicho de una forma algo más técnica: se trata de una corriente cuyo valor no cambia dentro de los parámetros normales. De ahí que sea la más adecuada para almacenar. No tendría sentido meter electrones en una batería para luego sacarlos, que es lo que ocurriría con la corriente alterna.
Sabiendo esto, cabe preguntarse: ¿por qué no usar siempre motores de corriente continua? ¿No se eliminaría el problema de compatibilidad? Las causas son varias, pero principalmente se debe a que los motores de corriente alterna son más baratos de fabricar y a que funcionan mejor durante largos periodos de tiempo. Por eso se usan más frecuentemente en industria.
Sistemas de recuperación de energía
La hibridación es una tecnología en la que están trabajando muchas marcas de forma continuada. Por eso cada vez hay más maneras de recuperar la energía de un coche. Entre todas ellas hay dos que ilustran perfectamente los esfuerzos que se han hecho para conseguir aprovechar cada vatio antes de que se pierda:
Frenada regenerativa
Como hemos mencionado antes, un motor eléctrico puede funcionar como un generador de electricidad. Esa es la propiedad en la que se basa la frenada regenerativa. Cuando el conductor frena, no solo actúan los frenos convencionales ubicados en las ruedas, sino que el propio motor frena el coche “absorbiendo” esa energía cinética que de otra forma se perdería.
Hay híbridos de muchas marcas, pero el funcionamiento de esta frenada suele ser siempre igual. Cuando el conductor frena suavemente, los frenos de las ruedas ni siquiera entran en acción, es el motor el que frena el coche con la ayuda o no de un engranaje extra que aumenta la energía cargada y frena más el coche. Si el conductor aprieta el freno más fuerte, entran en acción también los frenos de las ruedas como en cualquier otro coche.
Sistema de recuperación de calor del escape
Se trata de un sistema que recoge el calor que se va a expulsar por el escape, para mantener el refrigerante del motor siempre en la temperatura perfecta para que funcione de forma eficiente. Lo que no es otra cosa que aprovechar parte de la energía del combustible que se pierde en forma de temperatura.
Este sistema soluciona un problema típico de los coches que suelen funcionar cierto tiempo con el motor térmico apagado. Si no contasen con este sistema, el motor tendría que trabajar en frío más de lo deseable. Con el consiguiente aumento de consumo y mayor desgaste de sus piezas.
Sistema de gestión
Una vez que se tienen todos los componentes físicos para usar combustible y electricidad, solo hace falta un ordenador que decida cuándo usar una y cuándo otra. Como es lógico, dejar el control de dos motores y dos energías al conductor sería complicarle la vida en exceso.
Gracias a los múltiples sensores, este sistema que incorporan los coches híbridos sabe en qué momento es necesario el apoyo del motor eléctrico. Las variables son muchas, pero hay una serie de situaciones en las que están programados para funcionar, siempre que haya suficiente carga en la batería. Estas son en los arranques desde parado, en los momentos que se circule a baja velocidad y en las aceleraciones. Salvo en coches deportivos, su objetivo siempre será el ahorro, por lo que si aceleramos no buscará dar más potencia, sino que el motor térmico trabaje menos.
Nuevas tecnologías para reducir el consumo
Cuanta más información tenga el ordenador, mejor gestionará la energía de la que dispone. Algunos sistemas actuales son capaces de integrar datos del navegador 3D, para ahorrar más cantidad de electricidad. Por ejemplo, si en el trayecto se va a bajar un gran puerto de montaña en el que se podrá cargar la mayor parte de la batería, el sistema gastará toda la que tiene antes de llegar a él.
Del mismo modo, puede usar esos datos sobre el trayecto para acumular toda la electricidad que pueda antes de llegar a una gran subida en la que la va a necesitar. En ambos casos ahorrará más combustible que si no dispusiese de esa información. Ya que se prepara para lo que está por venir.
La microhibridación VS. los híbridos convencionales
No hay que confundir los coches microhíbridos con los híbridos que se describen en este artículo. Los hay que usan sistemas eléctricos de 48v y unas pequeñas baterías para ayudar al motor de combustión en algunas ocasiones. Pero estos coches no tienen la capacidad de moverse solo con electricidad y por lo tanto no pueden beneficiarse de la etiqueta medioambiental ECO. Un buen ejemplo de este tipo de coches es el Hyundai Tucson 2019 2.0 CRDi 48v que probamos hace unas semanas.