Vehículo hibrido

1. En los comienzos del desarrollo del motor de combustión interna el
único combustible de gran disponibilidad era el alcohol. Con el paso del
tiempo y a medida que el automóvil se volvió más popular se
comenzaron a utilizar como combustible los derivados del petróleo.
Los combustibles no renovables que utilizan la mayor parte de los
automóviles actualmente son el diésel y la gasolina y tienen una gran
desventaja al quemarse en los motores de combustión interna generan
contaminantes y gases tóxicos como lo son el CO, CO2, SO2, HC y el
NOx.
VEHÍCULOS HIBRIDOS

5. Las energías alternativas son carburantes pensados para sustituir a los
combustibles fósiles o derivados del petróleo que es cada vez más
escaso y por tanto, también más cara su obtención, a la vez que muy
contaminante.
Estos deben ser más económicos y ecológicos que los tradicionales y
aunque aún no han alcanzado la potencia de los combustibles
tradicionales, es una tecnología todavía en desarrollo y podrían alcanzar
en un futuro cercano una mayor eficiencia e incluso superar a la de los
derivados del petróleo.

7. El uso de las energías alternativas supone también la creación de
nuevas tecnologías tanto en los motores de la automovilística como de
la aeronáutica o cualquier tipo de motor que funcione con los
combustibles derivados del petróleo.
Las compañías automovilísticas están ofreciendo vehículos con
motores, para combustibles alternativos cada vez más optimizados y
con mejores prestaciones.
Las fuentes alternativas de energía se crean a partir de fuentes que no
consumen recursos naturales como el sol, viento el agua y que no
dañan el medio ambiente son opciones alternativas a los combustibles
fósiles.

9. Son máquinas que producen energía eléctrica por transformación de la
energía mecánica, es un generador eléctrico destinado a la
transformación de flujo magnético en electricidad mediante el
fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente
continua o alterna por medio de la rotación.
1.- Electricidad generada por movimiento Generador

10. Los Motores y generadores eléctricos, son un grupo de aparatos que se
utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa,
con medios electromagnéticos.
A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le
denomina generador, alternador o dínamo, y a una máquina que
convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.
1.1.- Máquinas de corriente continua el dinamo.

11. Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al
funcionamiento de los generadores y de los motores.
El primero es el principio de la inducción descubierto por el
científico e inventor británico Michael Faraday Si un conductor se
mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las
proximidades de un circuito de conducción fijo cuya intensidad
puede variar, se establece o se induce una corriente en el
conductor.
El principio opuesto a éste fue observado por el físico francés
André Marie Ampere si una corriente pasaba a través de un
conductor dentro de un campo magnético, éste ejercía una fuerza
mecánica sobre el conductor.

12. La máquina dinamoeléctrica más sencilla es la dinamo de disco
desarrollada por Faraday, que consiste en un disco de cobre que se monta
de tal forma que la parte del disco que se encuentra entre el centro y
el borde quede situada entre los polos de un imán de herradura.

13. La corriente generada es producida cuando el campo magnético creado
por un imán o un electroimán fijo, inductor atraviesa una bobina
inducida, colocada en su centro.
La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna, es
transformada en continua (DC) mediante la acción de un conmutador
giratorio, solidario con el inducido, denominado colector constituido
por unos electrodos denominados delgas.
De aquí es conducida al exterior mediante otros contactos fijos
llamados escobillas que conectan por frotamiento con las delgas del
colector.
1.1.1.- Funcionamiento de la dinamo.

15. El alternador es un dispositivo electromagnético que transforma la
energía mecánica en energía eléctrica el alternador produce
corriente alterna (AC) en su estator y el rotor corta las líneas de
fuerza magnética, una de las aplicaciones tecnológicas más
importantes es la distribución de red domiciliaria de electricidad.
1.1.2.- Máquina de corriente Alterna.

16. La energía para accionar centrales eléctricas es hidráulica eólica o
térmica donde se hace girar una bobina entre los polos de un imán
o electroimán.

17. La corriente eléctrica que se genera sale de las bobinas por el estator
estas máquinas por sus características constructivas y de velocidad se
clasifican en:
• Máquinas asincrónicas
• Máquinas sincrónicas

18. Los vehículos eléctricos hibridos EV (Electric Vehicles) por sus siglas en
inglés, están clasificados en tres tipos:
∗ vehículos puramente eléctricos (PEVs)
∗ vehículos eléctricos híbridos (HEVs)
∗ vehículos eléctricos de celdas de combustible (FCEVs),
Las principales características de los vehículos hibridos se muestran en
la siguiente tabla.
1.2.- Vehículos híbridos:

21. Los vehículos híbridos están compuestos por un motor de combustión
interna a gasolina más pequeño y ligero, un motor eléctrico, generador,
transmisión, batería para el motor eléctrico y un tanque de combustible
pequeño para el MCI, el término más empleado para referirse a estos
vehículos es HEV, en otras palabras, estos vehículos combinan dos
métodos de propulsión, en uno su fuente de energía esta almacenada y
el otro transforma la energía del combustible fósil.

22. La electrónica en estos vehículos permite que el motor eléctrico actúe
como motor y como generador, al disminuir la marcha del vehículo, por
medio del freno, el motor eléctrico actúa como generador cargando las
baterías, cuando se acelera el motor eléctrico absorbe la energía de las
baterías, en carreteras el motor de combustión no necesita de toda su
energía y se puede recargar las baterías mientras avanza.
Los fabricantes de vehículos los consideran como el paso intermedio
para pasar de vehículos con MCI a vehículos con motores eléctricos.

24. 1. El ahorro de combustible es de alrededor del 50%, a diferencia de un
vehículo dotado únicamente con motor de combustión interna,
dependiendo del modo de manejo de cada persona.
2. A diferencia de un vehículo eléctrico, el híbrido no se tiene que
enchufar, gracias al motor de combustión interna y al freno
regenerativo.
3. El rendimiento que ofrece el motor eléctrico ayuda a reducir en forma
considerable el consumo de gasolina en la ciudad.
4. El ahorro de emisiones contaminantes puede llegar hasta 80%.
5. Este tipo de vehículos no contamina con ruido al medio ambiente.
1.2.1.- Ventajas de los vehículos Híbridos

25. Los vehículos híbridos según se dispongan el motor de combustión y el
eléctrico se clasifican en tres tipos: paralelo, serie y combinado.
En serie solo el motor eléctrico tiene control sobre la tracción y el MCI
recargan las baterías cuando sea necesario. Una configuración en serie
presenta la ventaja de que reduce las emisiones contaminantes y el
consumo y su transmisión es sencilla, pero en cambio tiene la
desventaja de que sus baterías son de mayor tamaño, menor
rendimiento en el transito energético mecánico eléctrico y mayor
motor eléctrico.
1.2.2.- Tipos de Híbridos.

27. El paralelo tiene control de la tracción tanto el MCI y el motor eléctrico
por separado o los dos a la vez (según la velocidad y potencia
requerida).

28. El combinado incorpora las características de la configuración en serie y
del paralelo, presenta una conexión mecánica adicional entre el motor de
combustión interna y la transmisión, comparada con la configuración en
serie, también tiene un generador adicional entre el motor de
combustión y el convertidor de energía, comparado con la configuración
en paralelo.

29. Los vehículos híbridos son hasta el momento una alternativa
para una mejor economía de combustible y bajas emisiones de
gases contaminantes además de presentar ciertas
características de los EVs y las configuraciones de los HEVs.
Aunque se continua utilizando motores de combustión interna
su principal fuente para la propulsión del vehículo es un motor
eléctrico, sin que esto signifique tener baterías de grandes
dimensiones, debido a esto sus fabricantes lo consideran el
paso intermedio entre los vehículos con MCI y los vehículos
puramente eléctricos.

30. El modelo Yaris con carrocería hatchback combina las características del Prius y
el Camry en un modelo híbrido para Toyota significa que el vehículo utiliza un
sistema de propulsión que combina un motor de gasolina y un motor eléctrico.
Las dos fuentes de energía híbridas se almacenan dentro del mismo vehículo:
Toyota yaris híbrido

31. 1. La gasolina para el motor de combustión se almacena en el
depósito de combustible.
2. La electricidad para el motor eléctrico se almacena en el
conjunto de la batería del vehículo híbrido (HV) de alta tensión.
El resultado de la combinación de estas dos fuentes de energía se
ha mejorado para ahorrar combustible y reducir las emisiones. El
motor de gasolina impulsa también un generador eléctrico que
recarga el conjunto de la batería. A diferencia de los vehículos
totalmente eléctricos, el Yaris híbrido no necesita recargarse
nunca en una fuente de alimentación eléctrica externa.

32. Dependiendo de las condiciones de conducción, se utiliza una
de las fuentes o ambas para propulsar el vehículo, cómo
funciona el Yaris híbrido en diferentes modos de conducción.

33. Al acelerar suavemente a baja velocidad, el vehículo funciona con el
motor eléctrico el motor de gasolina se apaga.
En una conducción normal, el vehículo funciona principalmente con el
motor de gasolina acciona también el generador para cargar el conjunto
de la batería y poner en marcha el motor eléctrico.
Al acelerar de manera contundente, como al subir una pendiente, el
vehículo funciona tanto con el motor de gasolina como con el eléctrico.
Cuando se desacelera, como por ejemplo al frenar, el vehículo transforma
la energía cinética de las ruedas en electricidad para recargar el conjunto
de la batería.
Mientras el vehículo está parado, el motor de gasolina y el eléctrico se
desactivan, pero el vehículo permanece encendido y en funcionamiento.

35. Motor eléctrico:
Es el responsable de la tracción eléctrica (entrega su potencia
directamente a las ruedas), siendo el motor principal en ciudad,
totalmente autónomo velocidades bajas por un determinado número
de kilómetros, aunque en el caso de Toyota C-HR puede llegar a circular
a 100 km/h en eléctrico, y Prius puede alcanzar los 110 km/h.
Se alimenta de la electricidad que le proporciona la batería de alto
voltaje, que a su vez bebe del motor de combustión y de la energía que
se genera en las desaceleraciones. El propulsor eléctrico principal que
incorpora la última generación Full Hybrid entrega 54 KW de potencia
(72 CV).
Componentes Toyota hibrido

37. Motor térmico:
Se trata de un motor de gasolina de ciclo Atkinson (la última
versión es 1.5-1.8 VVT-i), que alcanza unos niveles de eficiencia del
40%.
Es el motor principal cuando se solicita más potencia y el que
actúa a velocidades altas. Además de cumplir la función de
propulsar el vehículo, también recarga la batería de alto voltaje
cuando trabaja a velocidad de crucero y detecta que las reservas
de ésta están bajas, siempre que no repercuta en la conducción y
la seguridad en ese momento.

39. Batería de alta tensión:
Encierra la energía eléctrica que da sentido al sistema. Está compuesta de
hidruro de níquel y, desde la aparición del primer Toyota Prius (1997), la
gran batalla de la marca ha sido incrementar su densidad energética, de
forma que ofrezca más potencia en menor tamaño.
De hecho, la última generación, que tiene 1,31 kWh de capacidad, es un 10%
más compacta y un 21% más eficiente que la anterior. Su función es recibir la
electricidad derivada de los motores térmico y eléctrico, almacenarla y
entregarla cuando el sistema lo solicita.
A partir de los modelos del 2020, cada garantía de la batería híbrida Toyota
ha sido aumentada de 8 años o 100,000 millas, a 10 años desde la fecha de
su primer uso o 150,000 millas, lo que ocurra primero.

41. Batería auxiliar:
Se trata de una pequeña instalación de 12 V que alimenta varios
elementos del coche, como las luces, el sistema de sonido o los
elevalunas, entre otros.

42. Generador:
Es un segundo motor eléctrico de tipo síncrono (la rotación del
eje está sincronizada con la frecuencia de la corriente de
alimentación). Está situado junto al motor térmico, del que recibe
la potencia del motor que entrega a la batería de alta tensión.
También puede actuar como motor de arranque del motor
térmico y es el responsable de la marcha atrás.

43. Power Split Device (PSD):
La transmisión de los híbridos Toyota está situada entre los dos
motores eléctricos. No es una caja de cambios convencional, sino
un engranaje planetario (un sistema de engranajes vinculados a
los diferentes motores) que distribuye la potencia del sistema en
función de la fuerza que recibe de los diferentes propulsores y de
la situación de conducción (arranque, velocidad constante,
aceleración, desaceleración, etc).

46. Unidad de Control de Energía:
Transforma y administra el flujo de energía eléctrica entre la
batería y el motor. Convierte la corriente continua que entrega la
batería en corriente alterna para el funcionamiento del motor y el
generador eléctrico, el aire acondicionado o la batería auxiliar. En
la última generación de la tecnología híbrida, Toyota ha
conseguido reducir su tamaño un 33% y su peso un 11%, lo que le
permite estar situado justo encima del transeje (PSD).

48. Frenos regenerativos:
Si en un vehículo convencional el coche se frena por efecto de la
fricción provocada por el disco o tambor sobre las ruedas (al
accionar el pedal del freno), convirtiendo la energía de la inercia en
calor, en los híbridos Toyota la reducción de velocidad se realiza
directamente a través del generador eléctrico, que funciona en
sentido inverso al habitual. Al mismo tiempo, mediante el sistema
de engranajes, esa energía producida en la frenada se traslada a la
batería de alto voltaje para su posterior disposición.

51. Motor/ inversor trasero versión 4x4.
RAV4 hybrid incorpora la tecnología E-Four (tracción a las cuatro
ruedas), que utiliza un motor y un inversor en el eje trasero para
complementar a los situados en el eje delantero. Este se activa
exclusivamente cuando el coche empieza a moverse o en
condiciones de adherencia precaria y solo funciona hasta 70 km/h.
Todos estos elementos actúan como un equipo y contribuyen a
que cada uno de los híbridos Toyota pueda marcar la eficiencia.
Desde el pionero Prius, al más reciente miembro de la familia: el
crossover Toyota C-HR, la gama híbrida de Toyota destaca por la
eficiencia de sus sistemas de propulsión.