¿Cómo funcionan los autos híbridos?

Con las regulaciones de emisiones actuales y los precios de la gasolina, los autos híbridos han comenzado a posicionarse como una excelente opción para ahorrar tanto dinero, como incomodidades con los programas de verificación.

Pero, ¿Es conveniente tener un auto híbrido? ¿El agregarle un motor eléctrico y baterías no agrega demasiada complejidad, haciendo los mantenimientos más frecuentes y caros? ¡Sigue leyendo para conocer cómo funcionan y tener una respuesta informada!

Hay muchos tipos de autos híbridos, pero hoy nos vamos a enfocar en el sistema que usan los autos diseñados para ser más eficientes en la ciudad (Como el Toyota Prius o el Ford Fusion-Hybrid). Déjanos un comentario si quieres que hagamos otro artículo sobre los híbridos de altas prestaciones.

En un auto normal el motor se conecta a una transmisión con varias velocidades para poder tener torque suficiente al arrancar, poder tener el auto detenido con el motor andando y también poder tener velocidad suficiente para ir a velocidades de carretera. Esto es debido a 3 desventajas de un motor de combustión interna:

1. Un motor de combustión interna necesita desconectarse de las ruedas si éstas últimas se van a detener, ya que el motor siempre debe estar girando para mantenerse encendido
2. Un motor de combustión genera muy poco torque a bajas velocidades, lo cual dificulta o hace imposible mover el auto desde parado con el motor girando muy despacio
3. Un motor de combustión de producción tiene relativamente baja velocidad de giro máxima (normalmente entre 5000 y 7000 revoluciones por minuto) lo cual dificulta mover un auto a una velocidad alta sin tener que usar una caja de velocidades

Un motor eléctrico tiene precisamente esas ventajas sobre uno de combustión: Puede estar encendido y listo para funcionar sin girar, tiene todo el torque disponible desde velocidades muy bajas y puede revolucionarse a decenas de miles de revoluciones por minuto sin problema.

Aprovechando estas ventajas, si acoplamos un motor eléctrico a un motor de combustión interna de una forma ingeniosa, podemos reducir la complejidad del sistema de transmisión, ya que efectivamente eliminamos la necesidad de tener una caja de velocidades con clutch o convertidor de par. Si tomamos en cuenta que esto reduce el número de componentes y ahorra combustible, es una fórmula ganadora.

Funcionamiento del sistema de transmisión en un auto híbrido

Un tren de potencia híbrido tiene 4 partes principales:

1. Motor de combustión interna
2. Motores eléctricos
3. Divisor de potencia (Lee más abajo para entender su funcionamiento)
4. Batería

El funcionamiento básico es sencillo: Un motor eléctrico mueve el auto normalmente tomando energía de la batería; luego cuando se necesita ayuda, el motor de combustión se enciende y asiste al motor eléctrico, tanto otorgándole parte de su potencia, como moviendo un generador que recarga la batería. Finalmente cuando frenamos, se utilizan los motores eléctricos como generadores. Esto último quiere decir que utilizamos el movimiento de las ruedas para convertirse en electricidad, al mismo tiempo frenando el auto y cargando la batería. ¡Esto último es lo que los hace tan eficientes!

¿Qué es un divisor de potencia?

Para acoplar el motor de combustión interna con un motor eléctrico, generalmente se usa un “divisor de potencia”. Este dispositivo es un sistema de engranes planetarios (ver imagen abajo) en el cual conectamos el motor de combustión en el portaplanetas (Verde), un motor eléctrico en el engrane tipo anillo (rojo), el cual va conectado al diferencial y por lo tanto a las ruedas, y otro motor eléctrico en el engrane “sol” (amarillo).

Puedes acceder a esta animación para entender el sistema de engranajes planetario, luego de entenderlo, puedes acceder a esta liga para ver una animación interactiva de su aplicación a un auto híbrido (Requiere un navegador con Flash).

Todo el sistema debe estar controlado por una computadora que decida en qué momento es necesario encender el motor de combustión interna, y la velocidad y el sentido del giro de los motores eléctricos.

Este sistema es todo que se necesita en un auto híbrido, no se necesita clutch ni varias velocidades lo que reduce la complejidad de nuestro sistema de transmisión enormemente, mejorando su eficiencia y confiabilidad. Esto sin tomar en cuenta que al frenar el auto con los generadores eléctricos utilizamos menos el sistema de frenos, reduciendo considerablemente su desgaste.

La desventaja principal de un sistema híbrido es el peso de las baterías y su desgaste, de cualquier forma generalmente están garantizadas para funcionar en óptimas condiciones mucho más de 100mil Km.  Pero este problema será cada vez menor conforme avanza la tecnología de fabricación de baterías, aumentando su durabilidad y desempeño.

¿Quieres que expliquemos más a fondo alguna de las partes del sistema? ¿Tienes alguna duda en específico? ¡Déjalo en los comentarios y con gusto te lo explicamos! No olvides compartir esta publicación con tus amigos para que entiendan el funcionamiento de los autos híbridos y puedan decidir si se acoplan a sus necesidades.