1.pdf hibridos

Formación Integrada
SISTEMAS DE
PROPULSIÓN CON
TECNOLOGÍA
HÍBRIDA

INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS
El término propulsión híbrida es utilizado para referirse a vehículos con más de una
fuente energética de propulsión. Los sistemas híbridos pueden incorporar varios tipos
de acumuladores de energía y/o conversores de energía.
Hay que diferenciar los vehículos
híbridos de los vehículos eléctricos.
Los híbridos, no requieren cargas
externas de las baterías ya que el
sistema controla y regenera la carga
con la ayuda del motor eléctrico,
aunque recientemente, se ha puesto
mucha atención a los coches híbridos
con sistemas de recarga en la red o
denominados normalmente PHEV.
El objetivo de estos sistemas, es poder usar un vehículo híbrido como
vehículo exclusivamente eléctrico, sin necesidad de consumir
combustible para trayectos cortos.

INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS
Existen dos tipos básicos de aplicación:
Híbridos en serie e Híbridos en paralelo.
Una desventaja del sistema es que la energía debe ser convertida varias veces, siendo
la eficiencia mecánica entre el motor de combustión y el eje de tracción difícilmente
superior al 55% (esto incluye la eficiencia de almacenamiento de la batería).
Híbridos en serie:
Utilizan el Motor de combustión
acoplado a un generador, el que produce
electricidad para el motor eléctrico que
acciona el giro de las ruedas. Es llamado
híbrido en serie pues el flujo de energía
se mueve en línea directa. Al estar el
motor de combustión desacoplado de
la tracción, es posible operar a una
velocidad constante en un rango próximo
a su punto óptimo de trabajo en términos
de eficiencia y emisiones, mientras carga
la batería.

INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS
Híbridos en paralelo:
Utilizan tanto el motor de
combustión como el eléctrico para
accionar la tracción, asignando la
energía de cada uno de acuerdo a
las condiciones de conducción. Es
llamado híbrido en paralelo pues la
energía fluye en líneas paralelas.
En este sistema, el motor de
combustión puede accionar la
tracción al mismo tiempo que carga
las baterías.
Estos tipos de vehículos son los más populares y sobre los que
más se investiga.
Se pueden categorizar en cuatro tipos, de acuerdo a como
combinan su energía.

INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS Los sistemas híbridos en paralelo pueden distinguirse en 4 tipos:
• Por combinación de fuerzas de tracción
• Por combinación de Par en transmisión
• Por combinación de Par en el eje
• Por combinación de velocidades

INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS
Hibrido en paralelo por Combinación de fuerzas de tracción
El par producido en cada motor es
entregado a distintos ejes de ruedas
para la tracción, por ejemplo, el motor
eléctrico entrega par a las ruedas
traseras, mientras que el segundo
motor entrega par al tren delantero

INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS
Híbrido en paralelo por Combinación de par en la transmisión
El par de ambos motores es combinado
mediante un sistema de engranajes entre
ejes antes de ser aplicado a la transmisión.

INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS
Híbridos en paralelo por Combinación de par en el eje.
Ambos motores, térmico y eléctrico giran
solidarios en un mismo cigüeñal
combinando su entrega de par en un único
eje antes de ser aplicado a la transmisión.
Este sistema es el utilizado en el modelo
Honda IMA, y su principal característica es
inexistencia de un sistema de embrague, y
la transmisión por variador (CVT).

INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS
Híbridos en paralelo por Combinación de velocidades.
Ambos motores funcionan a velocidades
distintas, y sus distintos pares de giro son
acoplados en una compleja caja de
engranajes antes de la transmisión.
Este sistema, es el aplicado en los vehículos
Toyota como el modelo Prius en sus sistemas
THS y THS II con un complejo sistema de
transmisión de fuerzas llamado Transeje.

INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS
Definiciones de sistemas alternativos por siglas:
BEV: Vehículo eléctrico de baterías- un vehículo que usa solo baterías y uno o
más motores que le dan el empuje necesario para la marcha.
EV: Vehículo eléctrico- cualquier vehículo que usa energía eléctrica para
generar un poco o toda la fuerza necesaria de empuje.
FCEV: Vehículo eléctrico de célula de combustible - vehículo que usa una
célula de hidrógeno como su forma crear electricidad.
HEV: Vehículo eléctrico híbrido- coche o camioneta que usa un motor interno
de combustión y un motor eléctrico.
PHEV: Vehículo híbrido recargable. Coche, furgoneta o camioneta con un
motor de combustión interna y un grupo de baterías, las cuales pueden ser
cargadas desde cualquier enchufe o toma de corriente eléctrica.

INTRODUCCIÓN
Los híbridos Plug-In (PHEV)
Una de las tendencias de los fabricantes son los híbridos denominados Plug-In.
El principio de funcionamiento es similar a un híbrido convencional, normalmente
híbrido en serie (el motor térmico solo mueve al generador para recargar las
baterías) pero tienen la particularidad de poder ser recargados eléctricamente
desde cualquier toma de tensión exterior, en casa, en el trabajo.
En un vehiculo híbrido
convencional, la principal fuente
de energía depende
principalmente del rendimiento del
motor térmico, en consecuencia,
el volumen de repostaje de
combustible es elevado.
1.Manguera combustible
2. Depósito combustible

INTRODUCCIÓN
Esta característica, lo convierte en un eléctrico puro para trayectos cortos, donde
la acción del motor térmico no será necesaria, y logra de este modo un nivel de
consumos de combustible aun menor.
En un vehículo híbrido Plug-In,
podemos recargar las baterías
desde el exterior, y en
consecuencia, dar menos
utilización al motor térmico y al
repostaje de combustible.
1. Enchufe de carga eléctrica
2. Conjunto de Baterías
Los híbridos Plug-In (PHEV)

INTRODUCCIÓN
Los vehículos eléctricos por célula de combustible (FCEV)
Una alternativa que se esta desarrollando por los fabricantes, son los vehículos
eléctricos por célula de hidrogeno. Estos vehículos no son híbridos, ya que no
utilizan motor térmico, pero son una clara apuesta de futuro en el mundo del
automóvil.
La gran ventaja de estos sistemas es la utilización de Hidrogeno como fuente de
energía, un elemento que no genera contaminantes en su reacción química para
generar tensión. La reacción química producida, consumirá hidrogeno y oxigeno,
y generará la expulsión al ambiente de vapor de agua (H2O).
En el año 1966 General Motors creó el
primer automóvil dotado de pila de
combustible.
Su evolución fue entonces desechada
por no considerarse viable con los
conocimientos de la época.

INTRODUCCIÓN
Ejemplos de modelos de vehículos en el mercado y su tecnología aplicada:
Toyota Prius……………………..Híbrido en paralelo por combinación de velocidades
Honda Civic …………………….Híbrido en paralelo por combinación de par en el eje
Kia Soul Híbrido………………..Híbrido en paralelo por combinación de par en el eje
Ford Escape Hibrido…………..Híbrido en paralelo por combinación de par en el eje
Mercedes S400 BlueHYBRID ..Híbrido en paralelo por combinación de velocidades
Volvo C30 ………………………..Híbrido en serie Plug-In
Opel Ampera …………………….Híbrido en serie Plug-In
Chevrolet Volt ............................Híbrido en serie Plug-In
Opel Zafira Hidrogen 3 …………Vehículo eléctrico por célula de hidrogeno
Mini E……………………………...Vehículo eléctrico recargable

SISTEMA TOYOTA THS
GENERALIDADES DEL SISTEMA THS
El sistema aplicado por Toyota es del tipo de tren de potencia que emplea una
combinación de dos tipos de fuerzas motrices, tales como un motor de gasolina
y un motor eléctrico (MG2).
Los principales componentes del sistema son:
Batería HV
Batería auxiliar
Motor térmico
Generador
Motor eléctrico
Inversor
Grupo transeje

SISTEMA TOYOTA THS
GENERALIDADES DEL SISTEMA THS
El conjunto combina el funcionamiento de motor térmico y eléctrico según
las condiciones de marcha y fuerza solicitados:
Este sistema se caracteriza por su uso inteligente de los dos tipos de fuerzas
motrices de acuerdo con las condiciones de marcha. Utiliza al máximo las fuerzas
de cada una de las fuerzas motrices y complementa sus debilidades. Por lo tanto,
puede alcanzar un rendimiento de alta respuesta y dinámico así como la gran
reducción del consumo de combustible y de las emisiones de los gases de escape.

SISTEMA TOYOTA THS
PUESTA EN MARCHA
El vehiculo inicia su movimiento
solo con el motor eléctrico y la
energía de la batería.

SISTEMA TOYOTA THS
MARCHA NORMAL
Cuando se alcanza una velocidad constante, el motor térmico se pone
en marcha para repartir su fuerza entre el generador y el motor
eléctrico. La corriente producida en el generador puede distribuirse
entre el motor eléctrico y la batería.

SISTEMA TOYOTA THS
ACELERACIÓN FUERTE
Cuando el conductor acelera fuerte (cargas de pedal altas para aumentar la
velocidad o subir una pendiente), el motor eléctrico alimentado por la batería
ayuda al motor térmico. Esto es solo posible mientras la carga de la batería
tenga un nivel de carga idóneo.

SISTEMA TOYOTA THS
DECELERACIÓN
Si el conductor deja de pisar el acelerador, el motor térmico se para y el
motor eléctrico se convierte en un generador. El consumo de combustible es
nulo, y la energía cinética transmitida por las ruedas al generador se
convierte en electricidad que se acumula en la batería.

SISTEMA TOYOTA THS
PARADA
Cuando el vehiculo se detiene, el motor térmico se para. Solo arrancara
en condiciones de bajada de tensión para recuperar la batería.

SISTEMA TOYOTA THS
Características de funcionamiento
Si el conductor selecciona la función de máxima retención con el mando del
cambio, el motor térmico gira sin alimentación de combustible (es decir, se
convierte en una bomba de aire). En esa posición del cambio, además, la retención
que da el motor eléctrico convertidor en generador también es mayor.
Hay un botón que anula completamente el motor térmico, si la batería no baja de una
cierta carga y si el conductor no solicita demasiada fuerza del sistema (una
aceleración fuerte, un rampa pronunciada o una velocidad superior a unos 50 Km/h).
Esta función puede ser útil para salir y circular por espacios cerrados (como
aparcamientos), sin que el coche contamine ni haga ruido.

SISTEMA TOYOTA THS
Características de funcionamiento
La gestión del sistema se realiza desde la unidad de control de HV
(Alta tensión - Hight Voltaje).
La UCE de HV detecta la cantidad de esfuerzo aplicado al pedal del acelerador de
acuerdo con las señales procedentes del sensor de la posición del pedal del
acelerador. La UCE de HV recibe las señales de la velocidad del vehículo desde el
sensor de velocidad (separador) de MG1 y MG2, y detecta la señal de la posición
de cambios procedente del sensor de la posición de cambios. La ECU de HV
determina las condiciones de marcha del vehículo de acuerdo con estas piezas de
información, y controla óptimamente las fuerzas motrices de MG1 y MG2, y del
motor de gasolina. Adicionalmente, la UCE de HV controla óptimamente la salida y
el par de estas fuerzas motrices para conseguir un bajo consumo de combustible y
unas emisiones de escape más limpias.

SISTEMA TOYOTA THS
DIAGRAMA DEL SISTEMA DE CONTROL

SISTEMA TOYOTA THS
Ubicación de las principales unidades del vehículo.

SISTEMA TOYOTA THS
LA TRANSMISIÓN
El sistema de transmisión, encargado de
transmitir el giro a las ruedas funciona
mediante un sistema de engranajes
planetarios que conjugan el giro del motor
térmico, el generador y el motor eléctrico.
Según las fuerzas aplicadas en el sistema,
se logrará modificar la relación de giro de
los impulsores y la transmisión.

SISTEMA TOYOTA THS
El Grupo Transeje híbrido El grupo Transeje ocupa el espacio habitualmente
usado por la caja de cambios.
Aloja en su interior al generador, al motor
eléctrico, el amortiguador del transeje, a
la unidad de planetarios y satélites, el
sistema de transmisión intermedia
(unidad de reducción que contiene una
cadena silenciosa, contra engranaje de
impulsión, engranaje de piñón de
impulsión final, y engranaje de anillo de
impulsión final) y el diferencial.
La unidad de engranajes planetarios, los motores MG1, MG2, el amortiguador del
transeje y rueda dentada de impulsión de la cadena están situados coaxialmente,
y la fuerza motriz se transmite desde la rueda dentada de impulsión a la unidad
de reducción mediante cadena

SISTEMA TOYOTA THS
El Grupo Transeje híbrido
Se ha adoptado un sistema sin embrague para mantener las ruedas delanteras y el
MG2 enlazados de forma mecánica a través de engranajes y una cadena.
Para desengranar la fuerza motriz en
la posición de punto muerto, la señal
de posición N del sensor de posición
de cambios desactiva todos los
transistores de potencia del inversor
(que conectan el MG1 y el MG2).
Como resultado, se corta la
operatividad del MG1 y del MG2,
dejando la fuerza motriz de las
ruedas en cero. En este estado,
aunque el motor de gasolina y las
ruedas motrices giren no se produce
generación de electricidad porque el
MG1 y MG2 están inactivos.

SISTEMA TOYOTA THS
El Grupo Transeje híbrido

SISTEMA TOYOTA THS
Estados de funcionamiento del conjunto de satélites.
Estado de READY encendido (A)
En el nuevo Prius, aunque el conductor presione el interruptor POWER y se
encienda el indicador READY, el motor de gasolina no arranca a menos que se
satisfagan la temperatura correcta del agua, las condiciones del SOC, la
temperatura de la batería y las condiciones de la carga eléctrica.
En este estado, el motor de gasolina, MG1 y MG2 están todos parados.
Después de circular, si el conductor para el vehículo y mueve los cambios a la
posición “P”, la ECU de HV continuará operando el motor de gasolina durante un
tiempo predeterminado y luego parará el motor, siempre y cuando se satisfagan
las condiciones de la temperatura correcta del agua, las condiciones del SOC, la
temperatura de la batería y las condiciones de la carga eléctrica.
Entonces, el motor de gasolina, el MG1 y el MG2 se paran todos.

SISTEMA TOYOTA THS
Estado de READY encendido (A) Arranque del motor
Si alguno de los elementos monitorizados por la ECU de HV no satisface los
requisitos cuando el indicador READY está encendido y los cambios están en la
posición “P”, o el vehículo se conduce en marcha atrás, la ECU de HV activa el
MG1 para arrancar el motor de gasolina

SISTEMA TOYOTA THS
Durante esta operación, para evitar que la fuerza reactiva del engranaje solar de
MG1 haga girar el engranaje de anillo de MG2 y se impulsen las ruedas motrices,
se aplica una corriente eléctrica a MG2 para aplicar un freno. Esta función se
denomina “control reactivo”.

SISTEMA TOYOTA THS
En el estado siguiente, el motor que está en marcha empieza a operar el MG1
como un generador, con lo que se empieza a generar para la batería HV

SISTEMA TOYOTA THS
Arranque (B) Conduciendo con el MG2
Cuando el vehículo se ha puesto en marcha, el vehículo opera alimentado sólo
por el MG2. Entonces, el motor queda parado, y el MG1 vira en la dirección
opuesta sin generar electricidad.

SISTEMA TOYOTA THS
Arranque (B) Arranque del motor
Si se incrementa el par impulsor requerido cuando se circula sólo con MG2, se
activa MG1 para arrancar el motor. Además, si alguno de los elementos
monitorizados por la ECU de HV, tales como las condiciones del SOC, la
temperatura de la batería, la temperatura del agua y las condiciones de la carga
eléctrica, se desvía del nivel especificado, el MG1 se activa para arrancar el motor
de gasolina.

SISTEMA TOYOTA THS
Arranque (B) Arranque del motor
En el estado siguiente, el motor que se ha puesto en marcha opera el MG1
como un generador, para iniciar la carga de la batería HV. Si se incrementa el
par impulsor requerido, el motor empieza a virar MG1 como generador, para
transferir al modo de “Durante una ligera aceleración con el motor de gasolina”.

SISTEMA TOYOTA THS
Durante una ligera aceleración con el motor de gasolina (C)
Cuando el vehículo está en el estado de ligera aceleración con el motor de
gasolina, la fuerza motriz del motor de gasolina se divide mediante los engranajes
planetarios. Parte de esta fuerza motriz se emite directamente, y la fuerza motriz
restante se emplea para generar electricidad mediante MG1. Mediante el empleo
de una vía eléctrica de un inversor, esta fuerza eléctrica se envía al MG2 para
emitirse como la fuerza motriz del MG2.

SISTEMA TOYOTA THS
Durante marcha en crucero con poca carga (D)
Cuando el vehículo está en el estado de marcha en crucero con poca carga, la
fuerza motriz del motor de gasolina se divide mediante los engranajes planetarios.
Parte de esta fuerza motriz se emite directamente, y la fuerza motriz restante se
emplea para generar electricidad mediante MG1. Mediante el empleo de una vía
eléctrica de un inversor, esta fuerza eléctrica se envía al MG2 para emitirse como
la fuerza motriz del MG2.

SISTEMA TOYOTA THS
Durante aceleración completa (E)
Cuando el vehículo transfiere desde el estado de marcha en crucero con poca
carga al modo de aceleración completa, el sistema añade la fuerza eléctrica de la
batería HV a la fuerza motriz de MG2.

SISTEMA TOYOTA THS
Durante la marcha con desaceleración (F) Desaceleración en el margen “D”
Mientras se está conduciendo el vehículo con los cambios en la posición D y se
desacelera, el motor se para y la fuerza motriz es cero.
Entonces, las ruedas impulsan el MG2, haciendo que el MG2 opere como
generador y cargue la batería HV.
Si el vehículo desacelera desde una velocidad más alta, el motor mantendrá una
velocidad predeterminada sin pararse, para proteger la unidad de engranajes
planetarios.

SISTEMA TOYOTA THS
Durante la marcha con desaceleración (F) Desaceleración en el margen “B”
Mientras se está conduciendo el vehículo con los cambios en la posición B y se
desacelera, las ruedas impulsan el MG2, haciendo que el MG2 opere como
generador y cargue la batería HV, y suministre energía eléctrica al MG1.
Consecuentemente, MG1 mantiene la velocidad del motor y aplica un frenado de
motor. Entonces, se corta el combustible que va al motor de gasolina.

SISTEMA TOYOTA THS
Durante la marcha con desaceleración (F) Durante el frenado
Mientras el vehículo se desacelera, si el conductor pisa el pedal del freno, la ECU
de control antipatinaje calcula la fuerza de frenado regenerativo requerida y emite
una señal a la ECU de HV. La ECU de HV, al recibir esta señal, incrementa la
fuerza regenerativa dentro de un margen que corresponde a la fuerza de frenado
regenerativo necesaria. Como resultado, MG2 se controla para generar una gran
cantidad de electricidad.

SISTEMA TOYOTA THS
Durante la marcha atrás (G) Circulando con MG2
Cuando el vehículo está circulando en marcha atrás, el vehículo opera alimentado
sólo por MG2. Entonces, MG2 vira en la dirección opuesta, el motor de gasolina
sigue parado, y MG1 vira en la dirección normal sin generar electricidad.

SISTEMA TOYOTA THS
Durante la marcha atrás (G) Arranque del motor
Si, cuando se circula sólo con MG2, alguno de los elementos monitorizados por
la ECU de HV tales como la condición del SOC, la temperatura de la batería, la
temperatura del agua y la condición de la carga eléctrica se desvía del nivel
especificado, se activa MG1 para arrancar el motor de gasolina.

SISTEMA TOYOTA THS
Durante la marcha atrás (G) Arranque del motor
En el estado siguiente, el motor que está en marcha empieza a operar el MG1
como un generador, con lo que se empieza a cargar la batería HV.

SISTEMA TOYOTA THS
El Amortiguador del transeje
El sistema emplea un amortiguador de
absorción de las fluctuaciones
provocadas en el acoplamiento entre el
motor térmico y el grupo transeje.
Aloja un resorte de espiral con bajas
características de torsión.
El Amortiguador va montado anexo al
volante de inercia del motor térmico

SISTEMA TOYOTA THS
Unidad de lubricación
Para el correcto engrase de los elementos mecánicos del grupo transeje, se adopta
un sistema de lubricación forzada con una bomba trocoidal. El circuito lubrica
directamente la unidad de engranajes planetarios y los cojinetes del eje principal.
El aceite lubrica también la unidad de reducción y el diferencial por barboteo.

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor Se encarga de transformar y administrar el flujo de
electricidad entre la batería y el motor eléctrico.
El inversor convierte la corriente
continua de alta tensión de la batería
HV a corriente alterna trifásica para
impulsar el MG1.
Además posee un convertidor integrado
que envía parte de la electricidad del
sistema a la batería auxiliar de 12 V.

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor Los primeros modelos Toyota (sistema THS)
utilizaban una tensión de trabajo de 273V.
El sistema THS II aplicado a partir del año 2003, convierte la tensión de la
batería HV (201,6V) en una tensión de alimentación trifásica de 500V para
alimentar al motor eléctrico

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor El sistema THS II aplicado a partir del año 2003,
convierte la tensión de la batería HV (201,6V) en una
tensión de alimentación trifásica de 500V para alimentar
al motor eléctrico
El conjunto inversor dispone de:
-Convertidor para elevación de tensión
-Inversor para la Circulación
-Conversor de CC/CC
-Inversor del Aire Acondicionado
-Sensor disyuntor del circuito

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor El conjunto inversor dispone de:
-Convertidor para elevación de tensión
-Inversor para la Circulación
-Conversor de CC/CC
-Inversor del Aire Acondicionado
-Sensor disyuntor del circuito

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor Convertidor para elevación de tensión.
Cuando los motores eléctricos MG1 o MG2 actúan como generador, el inversor
convierte la corriente alterna (500 V) generada a corriente continua, y luego el
convertidor de elevación de tensión la reduce a 201,6 V CC, de este modo se
carga la batería HV.
El convertidor para elevación de tensión integrado en el conjunto inversor, eleva
la tensión nominal de 201,6V CC, que sale de la batería HV, a la tensión máxima
de 500V CC.

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor Convertidor para elevación de tensión.
Potencia (W) = Tensión (V) x Intensidad (A)
El incremento de tensión para lograr una misma potencia, reduce la corriente,
logrando menor pérdida de energía, y en consecuencia, mayor eficiencia del
sistema.
La potencia, que expresa el trabajo realizado por la electricidad en un período de
tiempo, se calcula multiplicando tensión (Voltaje) por corriente (Amperaje).

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor Inversor para la Circulación
La alta tensión generada en el convertidor de elevación de 500V a corriente
continua, se transforma en tensión de corriente alterna en el IPM (Modulo de
alimentación Integrado) del inversor para la circulación. El propio inversor,
incorpora un Transistor Bipolar que efectúa el control de conmutación de la tensión
para el control de alimentación o carga.

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor Conversor CC/CC
El sistema eléctrico de todo el equipamiento auxiliar del vehiculo, como las luces,
sistema de audio, confort, etc.…, se basa en una alimentación de 12V CC. El
conversor CC/CC transforma la tensión de la batería HV de 201,6V CC a 12V CC
para efectuar la recarga de la batería auxiliar. El convertidor va instalado en la
parte inferior del inversor, junto al inversor del Aire Acondicionado.

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor Inversor del Aire Acondicionado
El sistema de Climatización/Aire Acondicionado es gestionado por una unidad
alimentada a 12V. El compresor se caracteriza por ser impulsado por un motor
eléctrico alimentado con tensión HV de 201,6V de corriente alterna. Esta tensión de
alimentación la proporciona el Conjunto inversor específico del Aire Acondicionado,
que transforma la tensión nominal de la batería HV de 201,6V CC a 201,6V CA.

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor Sensor disyuntor del circuito
En caso de una colisión del vehículo, la ECU de HV puede recibir señales del
impacto de la ECU del sistema de airbag o directamente de un sensor del disyuntor
del circuito, que está instalado en el inversor. Con alguna de las señales recibidas
la ECU de HV desconectara el relé principal del sistema.
Conjunto del inversor
Sensor disyuntor
del circuito

SISTEMA TOYOTA THS
Conjunto del inversor Funciones de conversión del sistema

SISTEMA TOYOTA THS
Sistema de enfriamiento para el inversor y los motores eléctricos
El sistema aplica un circuito de
refrigeración específico para los
componentes eléctricos tales como
el inversor y los motores eléctricos
ubicados en el grupo transeje.
El líquido refrigerante es
impulsado por una bomba de
agua eléctrica que se activa
cuando se conmuta el estado de
alimentación a encendido (IG).
El radiador está integrado junto al
radiador para el motor de gasolina

SISTEMA TOYOTA THS
La Batería HV
El sistema adopta baterías de hidruro metálico de níquel selladas (Ni-MH) para la
acumulación de la alta tensión.
Esta batería ofrece una gran densidad de energía, poco peso y larga duración de
servicio, condiciones indispensables para las exigencias del sistema THS.
El sistema THS gestionando una UCE de control específica, es el que realiza el
control de carga y descarga de la batería, manteniendo el nivel constante del
estado de carga (SOC- State of charge) de la batería HV. Mientras el vehículo
opera con normalidad, no se precisa el uso de cargadores externos

SISTEMA TOYOTA THS
La Batería HV
La batería HV, la UCE de la batería, y los SMR (relés principales del sistema) se
ubican en una caja situada en el portaequipajes, detrás del asiento trasero para
aprovechar mejor el espacio del vehículo.
El sistema incorpora una clavija de servicio que desconecta el circuito en medio de
los 28 módulos de la batería (entre el módulo N°19 y el módulo N°20).
La clavija incorpora en su interior un fusible de 125 amperios
Antes de realizar cualquier
operación de servicio en algún
componente del circuito de alta
tensión, asegúrese de extraer la
clavija de servicio.
Después de desconectar la clavija,
esperar 5 minutos antes de tocar
cualquier conector o Terminal del
sistema HV.

SISTEMA TOYOTA THS
La Batería HV
Las baterías HV de los primeros
modelos del Prius (de tensión constante)
consistía de 228 células con una tensión
nominal de 273,6 V CC
La batería HV del modelo Prius a partir
del 2003, consta de 168 células con
una tensión nominal de 201,6 y CC
(1,2V x 6 células) x 38 módulos
(1,2V x 6 células) x 28 módulos

SISTEMA TOYOTA THS
Caja UCE batería y reles principales sistemaLa Batería HV
SMR3
SMR1
Sensor de corriente
UCE
de la
batería
Clavija de
servicio
SMR2

SISTEMA TOYOTA THS
Sistema de refrigeración de la batería HV
Para asegurar el rendimiento adecuado de la batería HV mientras genera calor
durante los ciclos repetitivos de carga y descarga, se ha adoptado un sistema de
refrigeración exclusivo.
El circuito refrigera por impulsión de aire
a través de un ventilador, montado al
lado derecho del portaequipajes.
La UCE de la batería gestiona el funcionamiento del ventilador, con el
análisis de un sensor de temperatura montado en la batería un sensor de
temperatura de aire en el colector de entrada al ventilador.

SISTEMA TOYOTA THS
Mantenimiento de la batería HV
La carga de la batería puede mantenerse aproximadamente 60 días. Si en un
periodo de 2 meses no se utiliza el vehiculo, es conveniente recargar la batería HV
y la batería auxiliar.
Para la recarga, simplemente activaremos el botón de arranque del sistema
(Ready) durante 30 minutos. El sistema arrancará el motor térmico para proceder
a la recarga.

SISTEMA TOYOTA THS
LOS RELÉS DE CONTROL DE LA ALTA TENSIÓN
Los relés que controlan el flujo de tensión desde
la batería son 3, SMR1, SMR2 y SMR3.
Se ubican en la caja de la batería HV, junto a la
UCE de la batería.
Los relés interrumpen el circuito de alta tensión cuando el sistema está inactivo.
La apertura o cierre de los relés no es instantánea, sino que sigue una
secuencia con el fin de evitar picos de tensión en el Inversor

SISTEMA TOYOTA THS
SECUENCIAS DE ACTIVACIÓN/DESACTIVACIÓN
Al conectar READY
(sistema encendido)
Al desconectar READY
(sistema apagado)
Como medida de seguridad, cuando se manipula el grupo inversor y se
desmonta la tapa superior, los relés SMR quedan desactivados por la
presencia de unos interruptores.

SISTEMA TOYOTA THS
.Cable de alimentación
El cable de alimentación es un cable de alta tensión y alto amperaje que conecta la
batería HV con el inversor, el inversor con el MG1 y el MG2 y el inversor con el
compresor del AA. Empezando por el conector, en la parte frontal izquierda de la
batería HV situada en el portaequipajes, el cable de alimentación pasa por debajo
del asiento trasero, a través del panel del piso, a lo largo del refuerzo inferior del
piso, y se conecta al inversor en el compartimiento del motor. Las conexiones de
12V (+) de la batería auxiliar también siguen la misma ruta.

SISTEMA TOYOTA THS
La batería auxiliar
El Prius emplea una batería de 12V de 34 o 46 Ah (DIN)
según el equipamiento.
El diseño de la batería con placas de aleación de plomo
calcáreo es de baja producción de gas (Hidrogeno)
durante la carga y no precisa mantenimiento.
En caso de descarga de la batería auxiliar,
no podremos acceder al maletero para la
recarga al quedar inutilizado el cierre
centralizado eléctrico. Podremos puentear
con alimentación externa el sistema desde
el vano motor accediendo a un Terminal de
arranque ubicado en la caja de relés para
proceder a la apertura del maletero.

SISTEMA TOYOTA THS
LOS MOTORES ELÉCTRICOS
Ambos motores, MG1 y MG2 son
del tipo sincrónico de imán
permanente altamente eficientes a
la hora de alternar la corriente,
compactos y de poco peso.
El motor MG1 recarga la batería
HV y suministra alimentación
eléctrica para excitar el MG2.
Además, regulando la cantidad de
energía eléctrica generada
(variando las rpm del generador),
controla eficazmente la función de
transmisión continuamente variable
del transeje.
A menos r.p.m del MG1 mayor
aprovechamiento del par de giro del MG2

SISTEMA TOYOTA THS
El motor MG2 ayuda al
vehículo a alcanzar un
rendimiento dinámico
excelente, incluyendo unos
arranques y deceleración
suaves.
Cuando se activan los frenos
regenerativos, el MG2
convierte la energía cinética del
vehículo a energía eléctrica,
que se almacena en la batería
de la HV.

SISTEMA TOYOTA THS
Cuando la corriente alterna trifásica pasa a través de los devanados trifásicos de
la bobina del estator, se crea un campo magnético giratorio en el motor
eléctrico. Controlando este campo magnético giratorio de acuerdo a la posición
y velocidad de giro del motor, los imanes permanentes que se encuentran en el
rotor, son atraídos por el campo magnético de la rotación, generando par.
El par generado es para todos los
propósitos prácticos proporcional a la
cantidad de corriente, y la velocidad
de rotación es controlada por la
frecuencia de la corriente alterna.

SISTEMA TOYOTA THS
EL SENSOR DE POSICIÓN Y VELOCIDAD
Los motores eléctricos MG1 y MG2
montan sensores de posición y
velocidad para controlar el trabajo
de los mismos.
Es un sensor compacto y altamente fiable que
detecta con precisión la posición del polo magnético.
Adicionalmente, la cantidad de variación de la posición dentro de un tiempo
predeterminado es calculada por la ECU de HV, permitiendo usar este
sensor como un sensor de rpm.

SISTEMA TOYOTA THS
EL SENSOR DE POSICIÓN Y VELOCIDAD
Por lo tanto, mediante el paso de la corriente alterna a
través de la bobina A, la salida que corresponde a la
posición del rotor del sensor es generada por las
bobinas B y C. La posición absoluta puede detectarse
gracias a la diferencia entre estas salidas.
Puesto que el rotor es oval, la distancia
del huelgo entre el estator y el rotor
varía con la rotación del rotor.
El estator del sensor contiene 3 bobinas, y las bobinas de
salida B y C están alternadas eléctricamente en 90 grados.

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EL MOTOR TÉRMICO (1NZ-FXE) El motor de explosión utilizado en el Prius
es de gasolina de 1,5 litros, con 78 CV de
potencia máxima a 5.000 rpm
Funciona según el "ciclo Atkinson", ideado por el ingeniero inglés James Atkinson
(1887), y que se diferencia ligeramente del tradicional motor de "ciclo Otto" de
cuatro tiempos. El rendimiento termodinámico de cualquier motor de combustión
interna se ve favorecido por un alto valor de la relación de compresión, pero a su
vez tiene el inconveniente de la tendencia que posee la gasolina a producir
detonación para altas relaciones de compresión.

SISTEMA TOYOTA THS
En el Ciclo Atkinson la carrera de
compresión dura menos que la
carrera de expansión
EL MOTOR TÉRMICO (1NZ-FXE)
El ciclo Atkinson trata de aprovechar las ventajas que supone una alta relación de
compresión reduciendo la duración efectiva de la carrera de compresión con
respecto a la de expansión del tradicional ciclo Otto. La forma más viable y sencilla
de conseguir esta característica es retrasar el cierre de la válvula de admisión,
permitiendo un cierto reflujo de gases hacia el colector de admisión mientras el
pistón asciende. La mezcla del reflujo se aprovecha en el siguiente ciclo de
aspiración.

SISTEMA TOYOTA THS
EL MOTOR TÉRMICO (1NZ-FXE)
El cierre de la válvula determina la cantidad de gases que permanecen en el
interior del cilindro y el comienzo de la compresión. La menor cantidad de mezcla
retenida se traduce en unas menores prestaciones, pero autoriza a usar relaciones
de compresión altas (13:1 en el Toyota Prius) sin que se produzca detonación, lo
que permite un mayor aprovechamiento de la energía liberada en la combustión
durante la carrera de expansión. Este ciclo ha sido en ocasiones denominado como
«de cinco tiempos»: admisión, reflujo de gases, compresión, expansión y escape
El motor Toyota que lleva el Prius tiene
distribución variable de tipo VVT-i. Puede
cerrar la válvula de admisión entre 78°y
105°después del punto muerto inferior.
Es decir, en función de las condiciones de
funcionamiento, es posible que no cierre
las válvulas de admisión hasta después
de llevar media carrera ascendente. La
relación de compresión real nunca es más
de 9:1, mientras que la relación de
expansión es 13:1.

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TABLA DE CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR TÉRMICO
Euro IVEuro IVNormativa emisiones
1-3-4-21-3-4-2Orden encendido
2º DPMS2º DPMSCierre
34º APMI34º APMIApertura
Distribución válvulas Escape
72º a 105º DPMI72º a 115º DPMICierre
18º a -15º APMS18º a -25º APMSApertura
Distribución válvulas Admisión
115 Nm a 4000 rpm115 Nm a 4000 rpmPar máximo
57kw a 5000rpm52kw a 4500 rpmPotencia máxima
13,0:113,0:1Relación de compresión
75,0 x 84,7 mm75,0 x 84,7 mmCalibre x Carrera
1497 cm31497 cm3Cilindrada
SFISFISistema de combustible
DOHC de 16 válvulas por cadena (VVT-i)DOHC de 16 válvulas por cadena (VVT-i)Mecanismo de válvulas
4 en línea4 en líneaNº cilindros/disposición
1NZ-FXE1NZ-FXETipo de motor
Prius 2003Prius 2000/03Modelo

SISTEMA TOYOTA THS
Configuración del sistema de control de motor

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL Control de marcha y cambios
En el tablero de instrumentos se
ha adoptado una palanca de
selección compacta (conjunto de
cambios de la transmisión).
Es del tipo de cambios
momentáneos que retorna a la
posición inicial cuando el
conductor aparta la mano de la
palanca de selección después de
haber efectuado un cambio.
Se ha adoptado una tecnología de cambios mediante señales eléctricas. Un sensor
de la posición de cambios, situado en el conjunto de cambios de la transmisión,
detecta la posición de cambios (“R”, “N”, “D”, o “B”) y envía una señal
correspondiente a la ECU de HV. La ECU de HV controla la velocidad del motor
térmico, de MG1 y de MG2, para producir la relación de engranajes óptima.
Interruptor de
estacionamiento
Palanca de
selección

SISTEMA TOYOTA THS
Sensor de la posición de cambios.
El sensor de la posición de cambios consta de un sensor de selección, que detecta
el movimiento lateral de la palanca de selección y de un sensor de cambios que
detecta el movimiento longitudinal.
La parte de detección de ambos
sensores de selección y de cambios
contiene un sensor de tipo Hall IC
Una combinación de estas
dos señales se emplea para
detectar la posición de
cambios, y transmiten las
posiciones a la ECU de HV.

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Actuador de control de cambios.
Cuando se presiona el interruptor de estacionamiento, opera el actuador de control
de cambios para aplicar el bloqueo de estacionamiento en el transeje híbrido.
Cuando la posición de cambios es la “P” y se pisa el pedal del freno, si el conductor
acciona la palanca de selección, opera este actuador para desbloquear el bloqueo
de estacionamiento en el transeje híbrido.
El actuador del control de
cambios consta
principalmente de un motor
sin escobillas, un sensor del
ángulo de rotación y de un
mecanismo de reducción
cicloide.
Este actuador detecta su propia posición después de
un corte de alimentación. Es autoadaptable.

SISTEMA TOYOTA THS
El actuador del control de cambios está montado en el lado del transeje híbrido. Al
recibir una señal de accionamiento procedente de la ECU de control de la
transmisión, el motor del actuador vira para mover la barra de bloqueo de
estacionamiento, que desliza el trinque de bloqueo de estacionamiento, haciendo
así que el trinquete de bloqueo de estacionamiento se acople con el engranaje de
estacionamiento que está instalado en el contra engranaje impulsado. Como
resultado, el transeje híbrido se bloquea o desbloquea mecánicamente.
El sensor del ángulo de rotación
dispone de tres Hall IC. Dos de
ellos, denominados fases A y B,
se emplean para detectar el
ángulo de rotación del motor. El
otro, denominado fase Z, se
emplea para corregir el control
de la detección del ángulo de
rotación

SISTEMA TOYOTA THS
Interruptor de estacionamiento.
Al activarse y desactivarse este interruptor, transmite la misma operación que
realizaría el conductor insertando la posición P y la envía a la ECU de HV.
Es un interruptor del tipo momentáneo, e indica un estado siempre que se aplica o
no el bloqueo de estacionamiento con la luz indicadora del interruptor.
Interruptor de
estacionamiento
Palanca de
selección

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL
El conductor del vehiculo dispone de un
botón para restringir el arranque del
motor térmico en algunas situaciones.
Si se quiere maniobrar en alguna
situación sin ruido alguno, (en un
garaje, de noche) o si estamos en un
espacio cerrado y no queremos emitir
ningún tipo de gases, con la activación
del sistema EV ampliamos el margen
de activación del motor
Interruptor EV para uso exclusivo del motor eléctrico

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL
El sistema se desactiva en las siguientes condiciones:
-Desconectando a través del botón EV
-El SOC se reduce por debajo del nivel especificado
-La velocidad del vehiculo excede un valor especificado
-El ángulo de la posición del acelerador excede un valor especificado
-La temperatura de la batería HV difiere del margen de trabajo normal.
-Después de transitar mas de 1 km en un recorrido nivelado
Interruptor EV para uso exclusivo del motor eléctrico
Interruptor pulsado

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL Sensor de la posición del pedal de acelerador
El pedal de acelerador activa un sensor Hall IC que convierte el flujo magnético en 2
señales eléctricas. Estas señales se envían al sistema de gestión de la UCE de HV.
Tensión
de salida
Completamente
cerrado
Completamente
abierto
Angulo del pedal del acelerador pisado
VPA
VPA2

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL Sensor de la posición del pedal de acelerador
La solicitud de aceleración por parte del conductor, es analizada primero por la
gestión HV y no directamente por la UCE de gestión de motor térmico.
VPA
EPA
VCPA
VPA2
EPA2
VCP2
ECU
de HV
Sensor de la posición del
pedal del acelerador
Hall
Hall
Imán
Imán

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL Control de la UCE de HV
La UCE de HV controla los motores eléctricos MG1, MG2 y el motor de gasolina de
acuerdo a la demanda de torsión, control de los frenos regenerativos y SOC (State
of charge — estado de carga) de la batería HV. Estos factores se determinan por la
posición de cambios, el grado de presión del pedal del acelerador y la velocidad del
vehículo. La UCE de HV monitoriza el SOC de la batería LIV y la temperatura de la
batería HV, el MG1 y el MG2 para controlar óptimamente estos elementos.
Cuando la posición de cambios
es la “N”, la ECU de HV efectúa
el control de desconexión para
detener el MG1 y MG2

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL
El control de asistencia en cuestas evita que el vehículo ruede hacia atrás
cuando se suelta el freno durante el arranque en una cuesta pronunciada.
Si las ruedas motrices giran sin tracción, la ECU de HV efectúa el control de la
tracción del motor que proporciona una restricción en la rotación de MG2 para
proteger la unidad de engranajes planetarios y evitar que MG1 genere
demasiada electricidad.
Con el propósito de proteger el circuito contra la alta tensión y asegurar la
fiabilidad de la desconexión del circuito, la ECU de HV efectúa el control de
SMR mediante el empleo de 3 relés para conectar y cortar el circuito de alta
tensión.
Control de la UCE de HV
Flujo del cálculo de las fuerzas motrices
(Fuerza motriz propuesta) – (Fuerza motriz motor de gasolina) = (Fuerza motriz de MG2)

SISTEMA TOYOTA THS
Gestión del cálculo de fuerzas motrices

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL
Control de motorización del sistema UCE de batería
La ECU de la batería monitoriza constantemente el SOC (State of charge - estado
de la carga) de la batería HV, y transmite el SOC a la UCE de HV. Cuando el SOC
está por debajo del nivel inferior, la UCE de HV incrementa la salida de potencia del
motor de gasolina para operar el MG1, que carga la batería HV. Cuando se para el
motor de gasolina, el MG1 se pone en operación para arrancar el motor de gasolina:
luego el motor de gasolina opera el MG1 para que cargue la batería HV.
ECU batería en parte trasera
SOC:
State of charge - estado de la carga

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL
Si el SOC es bajo, o si la temperatura de la batería HV, de MG1, o MG2 es más
alta que el valor especificado, la UCE de HV restringe la fuerza motriz aplicada a
las ruedas motrices hasta que se repone al valor normal.
Un sensor de la temperatura, incorporado en el MG2, detecta directamente la
temperatura de MG2. La ECU de HV calcula la temperatura de MG1.
Control de motorización del sistema UCE de batería

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL Control de tracción mediante el motor eléctrico
Si una de las ruedas motrices patina mientras se está conduciendo el vehículo por
una carretera con superficie resbaladiza, el motor eléctrico MG2 (que está
directamente acoplado a las ruedas) gira excesivamente, haciendo que aumente la
velocidad de rotación relativa de la unidad de engranajes planetarios. Esta
condición puede causar daños en las áreas que soportan las partes de la unidad de
engranajes planetarios, como en caso de agarrotamiento global. En algunos casos,
esta condición puede hacer que MG1 genere una cantidad excesiva de electricidad.
Por esta razón, si la UCE de HV determina que el MG2 gira excesivamente al
monitorizar un cambio súbito de las velocidades de rotación mediante las señales
del sensor de velocidad, la UCE de HV aplica fuerza de frenado para suprimir la
rotación con el fin de proteger la unidad de engranajes planetarios.
Adicionalmente, si sólo una de las ruedas motrices gira excesivamente, la UCE de
HV monitoriza la diferencia de velocidad entre las ruedas derecha e izquierda
mediante los sensores de velocidad de las ruedas respectivas, y la UCE de HV
transmite un comando a la UCE de control antipatinaje para aplicar un freno a la
rueda que gira excesivamente.
Estos controles consiguen el mismo efecto que el TRC del sistema de control de los
frenos.

SISTEMA TOYOTA THS
La ECU de HV monitoriza los cambios súbitos de la velocidad mediante las señales
de los sensores de velocidad proporcionadas por MG2, para calcular la cantidad de
patinaje de las ruedas motrices. La ECU de HV controla la fuerza motriz
suprimiendo la rotación de MG2 de acuerdo con la cantidad de patinaje calculada.

SISTEMA TOYOTA THS
Control de tracción mediante el motor eléctrico
Si las ruedas motrices tienen una adhesión normal a la carretera, los cambios de
velocidad de rotación de MG2 (ruedas motrices) son mínimas, como se muestra
el grafico.
SISTEMAS DE CONTROL
De este modo, se mantiene
el balance adecuado entre
ellas y el motor de gasolina
con mínimos cambios de
velocidad, consiguiéndose
unas diferencias mínimas en
las velocidades de rotación
relativas de la unidad de
engranajes planetarios en
su conjunto.
MG1 MG2
Motor
gasolina
Cambios
mínimos
de la
velocidad
de las
ruedas0
+
_
Adhesión a la carretera de las ruedas motrices

SISTEMA TOYOTA THS
Si las ruedas motrices están en el estado de pérdida de tracción, la
velocidad de rotación de MG2 (ruedas motrices) varía mucho como se
muestra en el segundo gráfico.
Como resultado, la
diferencia de las
velocidades de rotación
relativas en toda la unidad
de engranajes planetarios
pasa a ser mayor, porque el
motor de gasolina, que
tiene pequeñas variaciones
de rotación, no puede
seguir la rotación de MG2.
MG1
Motor
gasolina MG2
0
+
_
Cambios
significantes
de la
velocidad de
las ruedas
Patinaje de las ruedas motrices

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL Control de desconexión
Por lo general, MG1 y MG2 se desconectan cuando la transmisión está en la
posición “N”. Ello se debe a que MG1 y MG2 deben detenerse eléctricamente como
medio para poder desconectar la fuerza motriz, porque MG2 está mecánicamente
unido a las ruedas delanteras.
Sin embargo, la función de desconexión se cancela durante las excepciones
siguientes:
• Durante la circulación, si se pisa el pedal del
freno y se clava una rueda, se activará el ABS
con EBD. Después, se solicita bajo par desde
el MG2 para proporcionar la potencia
suplementaria para poder reiniciar la rotación
de la rueda. Aunque la posición de cambios
sea “N” entonces, la función de desconexión
se cancela para que la rueda pueda girar.
Después de haberse reiniciado la rotación de
la rueda, el sistema reanuda su función de
desconexión

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL Control de desconexión
• Cuando se conduce el vehículo en la posición “D” o “B” y se pisa el pedal del
freno, operan los frenos regenerativos. Entonces, cuando el conductor cambia a
la posición de cambios “N”, aumenta la presión hidráulica mientras se reduce
gradualmente el par solicitado de los frenos regenerativos para no crear una
sensación desagradable de frenado. Después, el sistema efectúa la función de
desconexión.
• Cuando MG1 y MG2 operan a una
velocidad más alta que la del nivel
especificado, se cancela la función de
desconexión

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL Control de asistencia en cuestas
Este control evita que el vehículo ruede hacia atrás cuando se suelta el freno
durante el arranque en una cuesta pronunciada. Puesto que el motor eléctrico tiene
un sensor de velocidad muy sensible, detecta con precisión el ángulo de la cuesta
y el descenso del vehículo y ofrece seguridad incrementando el par del motor
eléctrico.
Si se aplica el control de asistencia en cuestas, es posible que se apliquen los
frenos a las ruedas traseras para evitar que el vehículo ruede hacia atrás.
Entonces, la ECU de HV transmite una señal de actuación de los frenos traseros
a la ECU de control antipatinaje.

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL El sistema de frenada. Freno regenerativo
En el sistema de control de los frenos del nuevo Prius se ha adoptado el ECB
(Electronically Controlled Brake — Freno de control electrónico). El sistema ECB
calcula la fuerza de frenado requerida basándose en la cantidad de esfuerzo del
pedal y la fuerza aplicada por el conductor.
Fuerza de frenado
hidráulico
Fuerza de
frenado
Fuerza de frenado
regenerativo
Solicitud del conductor
Tiempo
Cambios en la distribución de la fuerza de frenado
Entonces, este sistema
aplica la fuerza de frenado
necesaria (que consiste en
una fuerza de frenos
regenerativos generada
por MG2 y una fuerza de
frenado generada por el
sistema de frenos
hidráulicos) y absorbe la
energía con eficacia.

SISTEMA TOYOTA THS
SISTEMAS DE CONTROL El sistema de frenada. Freno regenerativo
La UCE de ECB, que
controla este sistema, está
integrada en la unidad de
control antipatinaje.
Efectúa todo el control junto con el sistema
de control de los frenos hidráulicos
(que consta de ABS, EBD y VSC )

SISTEMA HONDA IMA
INTRODUCCIÓN
Honda comenzó su andadura con los coches híbridos con el innovador modelo
Insight allá por el año 1999, continuando con la introducción posterior del Civic IMA.
En el año 2006 se renueva este
Civic mediante el empleo del
mismo sistema IMA (Integrated
Motor Assist) evolucionado con
un motor eléctrico que apoya al
motor de combustión, así como
hace la competencia directa al
Toyota Prius, que se decanta
por los mismos elementos para
funcionar aunque de forma
inversa, puesto que es el de
combustión el que apoya al
motor eléctrico.

SISTEMA HONDA IMA
INTRODUCCIÓN
Lo más destacado de este Civic es su innovador sistema propulsor, que
básicamente se compone de un motor de gasolina asistido por uno eléctrico de
forma inteligente. En conjunto desarrollan una potencia de 115 CV a 6.000 rpm
frente a los 90CV del Civic IMA anterior.
De la cifra de potencia corresponden 95 CV
a 6.000 rpm al nuevo motor de gasolina
1.3 i-DSIVTEC y 20 CV a 2.000 rpm al
motor eléctrico, deduciendo que el motor
eléctrico sólo desarrollará su función hasta
ese bajo régimen y ayudará en
aceleraciones leves. La principal ventaja de
este sistema es que desarrolla una
potencia y unas prestaciones comparables
con las de un motor de gasolina,
obteniendo unos consumos equivalentes a
los de un motor diesel.

SISTEMA HONDA IMA
Los automóviles híbridos principalmente utilizan el motor de gasolina, pero el
motor impulsado por las baterías eléctricas asiste o ayuda al motor de gasolina,
cuando esta ayuda se pone en acción mejora el consumo de la mezcla de
gasolina, emitiendo menos gases contaminantes.
INTRODUCCIÓN

SISTEMA HONDA IMA
INTRODUCCIÓN
Si el coche no supera 12 km/h, el motor
de gasolina sólo se para hasta un
máximo de dos veces. Si el motor se ha
parado (que es lo más normal), cuando
el conductor suelta el pedal del freno, el
motor térmico se pone en marcha
automáticamente de una forma
extraordinariamente rápida y suave.
Esta mecánica es silenciosa por dos razones: primero, porque el motor de gasolina
se apaga automáticamente, si el coche se detiene por completo y el conductor
mantiene el pie en el freno (si la temperatura está entre -12 y 38ºC, si la batería
está suficientemente cargada, si el motor de gasolina no está frío y si no está
conectado el servicio eléctrico que deshace el hielo del parabrisas).

SISTEMA HONDA IMA
INTRODUCCIÓN
El sistema de transmisión también contribuye a que el coche sea muy silencioso,
porque hace que el motor funcione (siempre que se pise poco el acelerador) a un
régimen muy bajo (si está puesta la posición «D» de la palanca de cambios). Si se
pisa súbitamente el acelerador, aumenta mucho el ruido del motor (porque alcanza
un régimen muy alto) sin que se note una gran aceleración.
Es una característica de los coches que tienen
transmisión por variador (CVT) y motores poco
potentes. Analizando la arquitectura del IMA,
cabe señalar que una de las principales
características del Civic Hybrid es la colocación
del motor eléctrico en línea con el térmico. Con
esa disposición, ambos motores giran solidarios
sobre el mismo cigüeñal, con lo que es más fácil
agrupar sus esfuerzos y se aprovecha mejor la
energía (aunque las cifras de par no son
directamente sumadas, pues sus picos se
producen a diferentes regímenes).

SISTEMA HONDA IMA
Par total
(motor+motor eléctrico)
Par Motor
El nuevo Civic hibrido.
Modelo antiguo
Potencia
(KW)
Par
(N·m)
Con relación al anterior Civic IMA, éste tiene cambios en la parte mecánica y en
la parte eléctrica, que hacen posible un funcionamiento más eficiente y que le
dan capacidades que no tenía el anterior.
El motor eléctrico es
solidario con el térmico y
está en el lugar que
ocuparía el volante del
motor. El cambio es de
tipo variador y no tiene
ningún elemento
adicional de unión al
motor (embrague o
convertidor hidráulico de
par); es el motor
eléctrico el que hace
esas funciones.
INTRODUCCIÓN

SISTEMA HONDA IMA
MOTOR COMBUSTIÓN
El motor térmico del Civic es básicamente un cuatro cilindros de 1,3 l de doble
encendido secuencial con la distribución variable (VTEC) de tres fases. En el
caso de este Civic, las tres fases de la distribución corresponden a condiciones
de funcionamiento de "carga baja", "carga alta" o "retención".
Para carga baja hay unas
levas que dan poca alzada a
las válvulas. Para carga alta
hay levas de mayor perfil, que
dan más alzada. Cuando el
conductor suelta el
acelerador, las levas no pisan
las válvulas, de manera que
quedan cerradas
permanentemente.

SISTEMA HONDA IMA
MOTOR COMBUSTIÓN
Motor de
combustión
Motor de
combustión
Motor
eléctrico
Motor
eléctrico
Lo que se consigue al cerrar
las válvulas es que el motor
no bombee aire y, por tanto,
haga menos retención.
Según Honda, al dejar las
válvulas cerradas se
disminuye la retención del
motor en un 66%; en esas
condiciones, el aire que
queda en las cámaras se
sigue comprimiendo y
descomprimiendo, y (como
en cualquier motor) se corta
la inyección de combustible.

SISTEMA HONDA IMA
MOTOR COMBUSTIÓN
Como el motor ofrece menos retención, es posible utilizar más la inercia del coche
en cargar la batería; según Honda, con relación al anterior Civic IMA, la capacidad
para recuperar energía se ha multiplicado por 1,7.Es un motor con un árbol de
levas y dos válvulas por cilindro, dispuestas en un ángulo estrecho (30º). El bloque
del motor es de aluminio con paredes finas. Para disminuir las pérdidas por
rozamiento, las camisas están pulidas a espejo y los pistones tienen segmentos
de baja tensión. El bulón del embolo está descentrado con relación al eje del
cilindro. Los pistones tienen microdepresiones para retener más aceite.
Este motor proporciona 95 CV de
potencia máxima a 6.000 rpm y 123 Nm
de par máximo a 4.500 rpm. Son unos
valores normales para un motor de su
cilindrada; la máxima presión media
efectiva que alcanza es 11,5 bar.

SISTEMA HONDA IMA
MOTOR COMBUSTIÓN Sistema i-VTEC de tres fases
La nueva generación de motores Civic IMA presenta un sistema de funcionamiento
con válvula de 3 fases, denominado i-VTEC, las tres fases son las siguientes:
•Funcionamiento de la válvula de admisión con velocidad baja del motor
(VTEC BAJO).
•Funcionamiento de la válvula de admisión con velocidad alta del motor
(VTEC ALTO).
•Funcionamiento con pausa de las válvulas de los cuatro cilindros
(Ralentí de cilindros).

SISTEMA HONDA IMA
MOTOR COMBUSTIÓN
VTEC BAJO
Baja velocidad
VTEC ALTO
Alta velocidad
RALENTI CILINDROS
Válvulas desactivadas
Escape
Admisión
Como en los otros sistemas VTEC, se aplica presión de aceite para desplazar los
pasadores sincronizadores para bloquear o desbloquear los balancines de dos
piezas según sea necesario. En el modo de bajas RPM, se aplica presión de aceite
para bloquear los balancines primarios con los secundarios después de que los
lóbulos del árbol de levas se eleven bajos.
Sistema i-VTEC de tres fases

SISTEMA HONDA IMA
Cuando el estado de funcionamiento del motor permite el modo VTEC con altas
RPM, la presión de aceite bloquea los balancines del lado de admisión con los
balancines secundarios después de que los lóbulos del árbol de levas se eleven
altos aumentando así la potencia del motor. Con los cilindros al ralentí, la presión
de aceite se dirige al lado opuesto de los pasadores sincronizadores de los
balancines primarios para desengranar las válvulas de los lóbulos de elevación
de válvulas, los cilindros permanecen cerrados. El aire atrapado dentro actúa
como un resorte, reduciendo aún más la fricción del motor.
Sistema i-VTEC de tres fasesMOTOR COMBUSTIÓN
VTEC BAJO
Baja velocidad
VTEC ALTO
Alta velocidad
RALENTI CILINDROS
Válvulas desactivadas
Escape
Admisión

SISTEMA HONDA IMA
Como acabamos de explicar, el nuevo sistema i-VTEC de tres etapas, simplemente
combina en diferentes fases una tecnología ya conocida. Las nuevas piezas
incluyen un conjunto de válvula solenoide de VTEC con dos válvulas de carrete y
un eje de balancines de tres conductos en la culata para acomodar las tres etapas
del funcionamiento del VTEC. La válvula solenoide de VTEC usa el carrete 1 para
conmutar entre el funcionamiento a bajas y altas RPM del motor. Ambos carretes 1
y 2 se usan para el funcionamiento del ralentí de cilindros.

SISTEMA HONDA IMA
Como hemos mencionado antes, la aplicación de la pausa de válvulas a los cuatro
cilindros se hace usando combinaciones a prueba de fallos. Esto es posible al usar
dos solenoides separados y válvulas de carrete. Como muestra la tabla, ambas
válvulas de carrete están activadas sólo en el modo de pausa de válvulas. Si el
carrete 1 se bloquea, el efecto es el mismo que si el motor estuviera en el modo
VTEC de altas RPM.

SISTEMA HONDA IMA
Si se bloquea el carrete 2, el motor funciona en el modo VTEC de bajas RPM. Uno
de los dos solenoides permanece desactivado en cualquiera de los dos estados de
la válvula de carrete. De esta manera siempre existe una combinación que el motor
reanude en funcionamiento limitado. El cliente puede notar un cambio en
características de rendimiento del motor, pero podrá conducir el vehículo hasta su
reparación. Las válvulas de carrete se cambian solo como un conjunto

SISTEMA HONDA IMA
FUNCIONAMIENTO SISTEMA IMA
Funcionalmente, hay dos diferencias notables con respecto a un Toyota Prius:
• La primera, es que el Civic Hybrid no puede comenzar la marcha desde parado
únicamente con el motor eléctrico. Para que se mueva exclusivamente impulsado
por el motor eléctrico, la velocidad debe estar entre unos 20 y 50 km/h y el
conductor no debe acelerar mucho.
DIFERENCIAS
• Segundo, el motor de gasolina del Civic no deja de girar en ningún caso cuando
el coche está rodando (el eléctrico y el de gasolina van unidos solidariamente), lo
que sí que hace es funcionar con un esquema de distribución donde no da
retención, ni opone más resistencia al avance que el propio rozamiento de sus
elementos sometidos a giro.

SISTEMA HONDA IMA
1. Fase de arranque: el arranque del motor se efectúa a través del motor
eléctrico/generador, el cual hace la función de motor de arranque, llevando el
cigüeñal del motor térmico hasta un máximo de 1000 rpm y posibilitando así la
puesta en marcha del mismo.

SISTEMA HONDA IMA
2. Aceleración suave/marcha normal: en estas fases de trabajo del vehículo, es
el motor térmico exclusivamente el encargado de proporcionar la potencia de salida
para el movimiento del mismo.

SISTEMA HONDA IMA
3. Aceleración fuerte/demanda de potencia: en este estado trabajan los dos
motores, el motor térmico en función VTEC ALTO y el motor eléctrico/generador
añadiendo un Plus de par motor y potencia a la salida del cigüeñal.

SISTEMA HONDA IMA
4. Conducción suave a velocidad constante (< 50 Km/h): en estas condiciones,
el motor térmico deja de trabajar y su distribución pasa al modo Ralentí Motor
(válvulas cerradas) en el cual el motor térmico gira por arrastre pero no genera
potencia.Es el motor eléctrico/generador el encargado de mantener el par de giro
del cigüeñal, y por lo tanto del movimiento del vehículo.

SISTEMA HONDA IMA
5. Desaceleración/Regeneración: en esta fase están parados tanto el motor
térmico como el motor eléctrico, se aprovecha esta fase para la carga de la batería,
comportándose el motor eléctrico como un generador, produciendo fuerza de freno
regenerativa.

SISTEMA HONDA IMA
6. Parada ralentí/Detención: cuando el vehículo se detiene al ralentí, por ejemplo
en un semáforo, se produce la parada total de ambos motores, mientras
mantenemos pisado el pedal de freno, el motor arrancará por si mismo cuando
soltemos el pedal de freno y pisemos el acelerador.
En estas condiciones, elementos como por ejemplo el compresor del A/A son
accionados eléctricamente.

SISTEMA HONDA IMA
Para la activación del sistema IMA, el motor no necesitará ser puesto en marcha
mediante la llave de encendido y se deberán cumplir ciertas condiciones para el
arranque automático:
• Que no esté presionado el pedal de freno.
• Presionar el pedal del acelerador.
• La transmisión esté en alguna posición de marcha.
• El vehículo comience a rodar o esté sobre un piso inclinado, el pedal de freno
esté presionado suavemente y el automóvil se mueva.
• El estado de carga de batería esté bajo.
• El sistema de reserva de vacío para ayuda de frenos, esté bajo o con fallos.
• Los indicadores de baja presión de aceite y/o baja carga de batería están
iluminados.
• La luz indicadora de Idle Stop esté apagada.
• El motor haya sido puesto en marcha nuevamente, mediante la llave de
ignición

SISTEMA HONDA IMA
Circuito eléctrico de alto voltaje
Como en el anterior Civic IMA, la batería de Ni-MH (Niquel-Hidruro de metal) está
colocada detrás del respaldo trasero. En este modelo, el volumen de la batería se
ha reducido de 68 a 59 L. La tensión que da esta batería es más alta (158 V en
lugar de 144), pero su capacidad es menor (5,5 Ah en lugar de 6,0).

SISTEMA HONDA IMA
Cableado de alto
voltaje
Motor térmico 1.3i
Motor eléctrico/Generador
Inversor Convertidor
DC-DC
Grupo de baterías Ni-MH
Esquema eléctrico del sistema hibrido
Normalmente no hay que tener ninguna precaución especial con el estado de la
batería que mueve el motor eléctrico (como sí ocurre en un Prius), porque lo
frecuente es no llegar al límite en donde deja de asistir al motor térmico en
aceleración, ni siquiera después de acelerar a fondo durante unos cuantos
kilómetros en cuesta arriba.

SISTEMA HONDA IMA
IPU (unidad de potencia integrada)
- Inversor
- Unidad control motor
- Batería de alto voltaje
- Módulo convertidor de voltaje
Cableado de alto voltaje
Conductos de ventilación con ventilador
de refrigeraciónMotor térmico
Motor eléctrico/Generador
Además, a poco que las condiciones no sean desfavorables, la batería carga hasta
el máximo con facilidad.

SISTEMA HONDA IMA
El cableado de alto voltaje consta de 6 cables de potencia de alta tensión que van
dentro de un tubo de aluminio sujeto a la carrocería del vehículo con retenedores
naranja que avisan de la presencia de alta tensión. Los tres cables gruesos
alimentan el motor IMA, y los tres cables más pequeños alimentan el compresor
híbrido de A/A. la conexión del cable de alimentación al motor IMA tiene un diseño
de conector de cierre único.
Vista transversal del
cable de potencia

SISTEMA HONDA IMA
El siguiente gráfico muestra un esquema de bloques de los diferentes
componentes del sistema IMA y la distribución de las líneas de tensión
entre ellos.
MOTOR IMA
BATERIA 12V
COMPRESOR A/A
HIBRIDO
PDU
CONVERSOR
DE CC A CC
IMPULSOR DEL
COMPRESOR
BATERIA
IMA
COMPARTIMENTO
DEL MOTOR
IPU
SISTEMA IMA

SISTEMA HONDA IMA
El motor/generador eléctrico (motor IMA)
El motor/generador eléctrico (figura derecha)
es síncrono, sin escobillas e imanes
permanentes. Está compuesto de un rotor de
imanes permanentes y un estator bobinado. El
motor/generador es quien pone en marcha el
motor térmico hasta llegar a las 1.000 rpm.
También se encarga de acoplarlo nuevamente
luego de realizada la operación autostop, esto
es, la parada automática del motor térmico,
por ejemplo al parar en el semáforo.
En estas ocasiones la contaminación y el consumo de combustible es cero, sin
mencionar la nula contaminación sonora y el alto confort que brinda a los
ocupantes del vehículo. En el interior, sólo un marcador diferencial en el tablero de
instrumentos y una ventilación bajo la luneta, para los componentes situados
detrás de las plazas traseras, permiten diferenciar a esta versión del clásico Civic
a combustión.

SISTEMA HONDA IMA
El motor/generador eléctrico (motor IMA)
Los bobinados del motor IMA y los imanes del inducido se han rediseñado para
aumentar el par de los motores un 30% y la potencia general en un 46%.
También se ha rediseñado el sensor de conmutación del motor y se ha desplazado
a una ubicación entre el motor IMA y el bloque del motor. Si fuera necesario el
cambio del sensor, deberá sacarse el conjunto del motor IMA. El inducido del IMA
se saca usando una herramienta especial de Honda.
Bobinado e inducido motor IMA Sensor de conmutación del motor

SISTEMA HONDA IMA
Unidad de potencia integrada (IPU)
En el respaldo del asiento trasero además del modulo de baterías, tenemos el
sistema IPU (Unidad de Potencia Integrada), donde se hallan el inversor, el módulo
de control de motor, el módulo convertidor de voltaje y la unidad de refrigeración.
IPU Unidad de
potencia integrada
Motor eléctrico/generador
Motor 1.3 i-Dsi VTEC
Cableado de alto voltaje
Vista interior del Honda Civic IMA
-Inversor
-Convertido
-Baterías
-Unidad de control

SISTEMA HONDA IMA
Unidad de potencia integrada (IPU) Vista interior de la unidad de potencia
integrada (IPU)
Módulo de baterías (Ni-MH)Conducto de
refrigeración
Inversor (PDU) con
ECU Motor (MCM)
Convertidor DC - DC
Inversor compresor A/C
ECU Batería
Interruptor principal
Ventilador
refrigeración
integrado

SISTEMA HONDA IMA
Unidad de potencia integrada (IPU)
• El módulo de batería se ha rediseñado respecto al anterior Civic para que
contenga más celdas, proporcionando así más tensión para un funcionamiento más
eficiente. La tensión de la batería es ahora de 158 V. sacando hacia fuera las asas
de metal se retira la batería IMA (ver figura).
• La ECU de la batería es un módulo separado y sustituible como el Honda Insight.
• El conversor de CC alta a CC baja está situado en la parte superior de la caja
IPU. Este módulo sustituye al alternador convencional y proporciona una tensión de
12 V al vehículo, para el funcionamiento del motor térmico y del resto de sistemas
del vehículo.
• El impulsor de A/A proporciona la potencia trifásica necesaria para que funcione
el compresor de aire acondicionado híbrido.
• El módulo de control motor, o MCM, está integrado en la unidad de impulsión
de potencia o PDU.
• El ventilador de refrigeración está ubicado dentro de la propia caja del IPU
Componentes
Asas del módulo
de batería IMA

SISTEMA HONDA IMA
Unidad de potencia integrada (IPU) El inversor (PDU)
El inversor convierte la corriente continua de alta tensión de la batería IMA a
corriente alterna trifásica para impulsar el motor/generador IMA.
Cuando el motor IMA actúa como generador, el inversor convierte la corriente
alterna a corriente continua, para la recarga de la batería IMA.
Esquema eléctrico
del inversor (PDU)

SISTEMA HONDA IMA
Información al conductor
El Civic 2006, como los modelos híbridos anteriores tiene una pantalla que muestra
la actividad del sistema IMA. El medidor muestra el nivel de asistencia del motor
IMA, la regeneración de la carga de la batería IMA, y el estado de carga de la
misma. El indicador de parada automática parpadea en aquellos momentos de
parada de ralentí.

SISTEMA HONDA IMA
Red de comunicación (IMA-CAN)
El Civic híbrido usa tres buses de comunicación que se conocen como: B-CAN
(destinado al habitáculo); el F-CAN que se usa para los sistemas de funcionamiento
del vehículo; y el IMA-CAN que se usa para la comunicación del sistema IMA.
Se han integrado en un solo módulo las
ECUs del motor de combustión y de la
transmisión que anteriormente estaban
separados. Este módulo ECM/PCM está
ubicado bajo el capó y se puede
reprogramar.

SISTEMA HONDA IMA
Red de comunicación (IMA-CAN)
BATERIA
IMA
INVERSOR - PDU
ECU MOTOR - MCM
CONVERTIDOR
CC A CC
BECM
IMPULSOR
COMPRESOR A/C
ECM/PCM
IMA-CANDATOS EN SERIE
F-CAN
F-CAN
Compresor A/C
Motor IMA
Como se puede ver en el diagrama siguiente, el IMA-CAN se usa para compartir
información entre las ECUS ubicadas dentro del IPU y para la información de reles
entre el sistema IMA y el ECM/PCM:

SISTEMA HONDA IMA
Frenado regenerativo
El sistema IMA recupera y convierte la energía que normalmente se pierde en una
desaceleración o al frenar y la acumula para asistir al motor cuando sea necesario.
Al desacelerar, el motor eléctrico actúa como generador, convirtiendo energía
cinética en eléctrica que se utiliza para recargar el modulo de baterías de alta
tensión.
Los anteriores vehículos híbridos de Honda mantenían la frenada regenerativa en
una cantidad fija y usaban el sistema de freno hidráulico para proporcionar la mayor
parte de la potencia de freno.

SISTEMA HONDA IMA
Frenado regenerativo
El Civic híbrido 2006 presenta un nuevo sistema de freno, diseñado para cumplir
con las necesidades únicas de los vehículos híbridos.
El nuevo sistema de freno integrado permite la fuerza de freno regenerativo
variable ajustando la asistencia al freno hidráulico para ajustar las dos fuerzas de
freno. Esto maximiza la carga de la batería de IMA recapturando la energía que
antes se perdía como calor de freno.

SISTEMA HONDA IMA
Componentes adicionales
El Civic Híbrido 2006 incluye un control automático del aire acondicionado que
mantiene su funcionamiento durante la parada al ralentí. Esto es posible gracias al
compresor híbrido. En realidad hay dos compresores en una sola carcasa. Un
compresor en espiral es del tipo convencional impulsado desde el cigüeñal por la
correa auxiliar, y el otro espiral es impulsado por un motor eléctrico trifásico de alta
tensión (144V).
El motor eléctrico trifásico
funcionará durante las paradas al
ralentí para que el aire
acondicionado siga funcionando.
Normalmente sólo consume
energía eléctrica pero, si la carga
de la batería no es suficiente o si
se requiere un enfriamiento muy
rápido, lo mueve el motor térmico
a través de la polea.
Compresor híbrido Twin Scroll

SISTEMA HONDA IMA
Componentes adicionales
También hay una bomba eléctrica de agua de 12 voltios que proporciona
circulación de refrigerante al núcleo del calentador según se vaya necesitando.
Estas dos adiciones permiten al sistema HVAC continuar funcionando durante la
parada al ralentí.
Se ha eliminado el botón “ECO” de los mandos del climatizador.
Bomba agua eléctrica
calefactor HVAC

SISTEMA HONDA IMA
Seguridad
Como el sistema IMA y el compresor de A/C usan potencia de alta tensión, se han
añadido algunos elementos de seguridad. Los componentes y cableados de alta
tensión se han marcado usando cableados, tapas o clips de retención de color
naranja. Es obligatorio seguir todas las precauciones de seguridad y poner la
máxima atención y precaución cuando se trabaje en estos componentes o cerca
de los mismos.
Por igual para todos los modelos híbridos de
Honda, el IPU tiene un interruptor principal de
desconexión de potencia ubicado en el mismo
IPU. En Civic híbrido 2006, este interruptor tiene
una nueva característica de seguridad que lo
bloquea en la posición de DESACTIVADO
cuando se realiza el servicio del sistema. Se
deberá apretar el botón de desbloqueo rojo
ubicado al lado del interruptor, para que el
interruptor vuelva a la posición de ACTIVADO.

SISTEMA HONDA IMA
Seguridad
Antes de desconectar cualquier terminal de alta tensión, usar un multimetro para
asegurarse de que los terminales de alta tensión de la batería dan una medición
de menos de 30 voltios. Llevar puestos guantes de caucho aislantes siempre
que se inspeccione o realice el servicio del sistema IMA. Asegurarse de que los
guantes no tienen agujeros, roturas u otros daños.
Girar el interruptor principal de potencia del IPU a su posición de DESACTIVACIÖN
antes de realizar un servicio en el sistema IMA, y esperar 5 minutos o más para
dejar que los condensadores del PDU se descarguen.

SISTEMA HONDA IMA
Transmisión El cambio es un variador continuo (CVT), como en
el anterior Civic, pero con una apertura mayor.
Se han hecho varios cambios internos para aumentar la eficiencia y capacidad de
par de la CVT. Estos cambios incluyen:
• Un mayor número de discos en los embragues de arranque y hacia delante.
• Cambios en la correa de impulsión de acero y en el espaciado de la polea.
• Se ha añadido un pistón doble a la polea de impulsión.
Despiece de la
transmisión CVT del
Honda Civic IMA

SISTEMA HONDA IMA
Transmisión
La CVT incorpora también una configuración y software de programa de cambios
para mejorar la experiencia de conducción. Parte de este software usa el dato de
la velocidad del vehículo y los datos de velocidad de la rueda trasera para calcular
las fuerzas G laterales que se experimentan en carreteras con curvas. En una
curva o situación de giro, el ECM/PCM reacciona manteniendo las RPM del motor
para evitar las fluctuaciones en la velocidad del motor y en las relaciones de la
CVT, mejorando así la aceleración al salir de una curva.
La relación más corta en este caso es 2,520 a 1 y la
más larga es 0,421 a 1. El grupo es muy corto
(4,94 a 1), como suele ocurrir en los cambios de
variador, para que la caja no tenga que hacer una
reducción grande (entre otras cosas, eso haría que
fuera de gran tamaño).Marcha atrás: 4.511 a 1.875.
Con las ruedas 195/65 15, sale un desarrollo mínimo
de 9,3 y uno máximo de 55,8 km/h cada1.000 rpm.

SISTEMA HONDA IMA
HONDA INSIGHT 2010
A continuación enumeraremos las principales diferencias de construcción del nuevo
Honda Insight 2010 respecto al Civic híbrido estudiado anteriormente.
Comparativa de los grupos moto propulsores

SISTEMA HONDA IMA
HONDA INSIGHT 2010 Motor de arranque de 12V
Aunque en condiciones normales el sistema IMA se encarga de arrancar el motor
de gasolina, en ciertos casos como por ejemplo: batería insuficiente o avería del
sistema IMA, para este modelo existe un motor de arranque convencional a 12 V
que se encarga de arrancar el motor de gasolina.
Arrancador de 12 Voltios
Especial atención a su colocación en el
grupo motopropulsor, ya que está
montado sobre la carcasa de la
transmisión CVT en posición contraria a lo
que suele ser la posición habitual en este
tipo de cambio. Esto es debido a la
existencia del sistema IMA que impide la
colocación habitual del motor de
arranque.

SISTEMA HONDA IMA
HONDA INSIGHT 2010 Sistema i-VTEC de dos fases
Se ha sustituido el sistema i-VTEC de tres fases visto en el Civic por un sistema de
solo dos etapas (válvulas abiertas en modo normal ó desactivación de las válvulas)
Sistema i-VTEC de dos fases

SISTEMA HONDA IMA
HONDA INSIGHT 2010 Sistema i-VTEC de dos fases
2.En modo de parada a ralentí: Los solenoides se desactivan cancelando el
movimiento de las válvulas al desconectarse de las levas, por lo que las válvulas
permanecen cerradas y los pistones se mueven en vacío.
1.En modo normal: Los solenoides están activados permitiendo que las válvulas
estén conectadas a las levas, por lo que abren y cierran como en un motor normal.

SISTEMA HONDA IMA
HONDA INSIGHT 2010 Sistemas para mejorar el consumo de combustible
Se han implementado dos nuevos sistemas para mejorar la conducción económica:
• Sistema de asistencia para conseguir una conducción ecológica
• Interruptor ECON
El objetivo de ambos sistemas es ayudar y motivar al conductor a ahorrar
combustible, pero cada sistema lo realiza de diferente manera
Asistencia a la conducción ecológica
La asistencia a la conducción ecológica muestra al usuario su tipo de conducción
instantánea y su nivel de conducción ecológica acumulado.
Interruptor ECON
Con el interruptor ECON se modifica el software
de diferentes unidades de control en el vehículo
para mejorar una conducción económica.
Ayudas visuales Trofeo ECON
Interruptor ECON

Volvo C30 Recharge Concept
OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie
Un ejemplo de vehículo híbrido en serie es el Volvo C30 ReCharge Concept, un
híbrido muy particular, que combina motores eléctricos y un motor de combustión
interna en un diseño muy particular.

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie
Cada rueda aloja un motor eléctrico independiente, (con lo cual se prescinde de
transmisión y caja de cambios) que la hace girar directamente, y se gestiona
electrónicamente para conseguir que todas giren al unísono.
Motor térmico
Batería
Cargador
Disco interior
Neumático
Disco exterior
Imanes permanentes
Inducido

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie
GeneradorGenerador
BateríasBaterías
Motores eléctricos en
ruedas
Motores eléctricos en
ruedas
Motor térmico
Motor térmico
El ReCharge concept está pensado para enchufarlo a la red eléctrica de casa o el
trabajo para alimentar su batería de polímero de litio, cuya vida útil está estimada
más allá de lo que dura el coche por sí solo. El vehículo equipa un motor de
combustión interna de 1.600 cc, FlexiFuel, que se enciende automáticamente
cuando se ha consumido el 70% de la batería, o cuando el conductor lo elige
mediante un botón.

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie
La autonomía de la batería es de 100 kilómetros y se carga en 3 horas, pero una
carga de una hora sería suficiente para hacer 50 kilómetros.
El motor FlexiFuel se utiliza exclusivamente para alimentar un generador, que
recarga la batería y da autonomía extra, es decir, no hay conexión mecánica entre
el motor convencional y las ruedas.
La autonomía de la batería es
de 100 kilómetros y se carga
en 3 horas, pero una carga de
una hora sería suficiente para
hacer 50 kilómetros.

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie Estados de funcionamiento
1- Marcha con alimentación exclusiva de la batería.
Los motores eléctricos reciben la alimentación de la batería. En esas condiciones,
La autonomía de la batería es de 100 kilómetros y el tiempo de carga es de 3
horas.
Con una batería descargada, una carga de una hora implica una autonomía
suficiente para recorrer 50 kilómetros.

OTROS SISTEMAS
2- Marcha con alimentación de la batería y recarga con motor térmico.
El motor de combustión interna, se enciende automáticamente cuando se ha
consumido el 70% de la batería, o cuando el conductor lo elige mediante un botón.
En esas condiciones, el motor térmico actúa sobre un generador que recarga la
batería, y esta sigue alimentando los motores eléctricos normalmente
En un trayecto de 150 kilómetros y comenzando con la batería llena, harán falta
menos de 2,8 litros de combustible total. Eso traducido a cifras es un consumo
medio de 1,9 litros cada 100 Km.

OTROS SISTEMAS
3- Marcha en frenada o descenso de la ruta.
El sistema aprovechará la energía en las situaciones de frenada o en descensos,
utilizando los motores eléctricos como generadores, que enviarán la corriente
generada a la batería

OTROS SISTEMAS
4 – Recarga de la batería con vehículo parado
La carga de la batería de polímero de litio es total con solo tres horas de enchufar el
vehículo a la red eléctrica domestica

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie
Las grandes ventajas del sistema son varias:
Perdidas de energía muy pequeñas. Al impulsar directamente las ruedas desde los
motores, no hay arrastre de ningún sistema de transmisión.
Sistema de tracción integral. Todas las ruedas son motrices, con lo cual, el vehiculo
tiene todas las ventajas de un coche de tracción integral.
Recursos en caso de avería. Si alguno de los motores eléctricos falla, la gestión del
sistema puede desconectarlo y seguir trabajando con los tres motores eléctricos
restantes
El C30 es capaz de acelerar de 0 a 100 Km/h en 9 segundos y alcanzar
160 Km/h de punta.
La eficiencia energética es máxima con motores eléctricos, por que el 95-97% de
la energía que consumen se utiliza efectivamente para mover las ruedas,
mientras que un motor de combustión interna rara vez llega a usar el 40% de la
energía que gasta (y eso un diesel), el resto se pierde en fricciones, aumento de
temperatura, ruido y vibraciones.

Opel Ampera (Chevrolet Volt)
OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie
Opel tiene previsto comercializar a partir del año 2011 su propio modelo de
vehículo híbrido, se trata en este caso de lo que llamaríamos un híbrido en serie,
aunque en Opel y General Motors prefieren llamarlo: automóvil eléctrico de
autonomía extendida (E-REV).
Este modelo es hermano gemelo en cuanto a la plataforma y la tecnología
utilizada del modelo de GM Chevrolet Volt, el cual esta previsto que comercializar
este mismo año.
OPEL AMPERA

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie
Las ruedas del Ampera se mueven siempre gracias a un motor eléctrico cuya
energía unas veces procede directamente de la que se encuentra almacenada en la
batería de ion litio y otras, de la que produce el motor-generador alimentado por
gasolina o bietanol E85. Y es que el motor de combustión solo se utiliza para
generar electricidad, no para propulsar al vehículo, algo que lo diferencia de los
vehículos híbridos y, especialmente, de modelos como el Toyota Prius o el Honda
Civic.
CHEVROLET VOLT

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie
A plena carga la batería de ion litio de 16 kWh proporciona energía al motor
eléctrico para que el Ampera pueda circular hasta 60 kilómetros. Cuando se agota,
entra en funcionamiento el motor alimentado por gasolina o por etanol E85 que
genera la electricidad necesaria para propulsar el motor eléctrico durante al menos
500 km. El motor eléctrico tiene una potencia de 150 CV, entrega 370 Nm de par
instantáneo, consigue una aceleración de 0 a 100 km/h en 9 segundos y una
velocidad máxima de 161 km/h.
La batería se recarga enchufándola a una toma de corriente convencional de 230 V.
El motor eléctrico tiene una potencia
de 150 CV, entrega 370 Nm de par
instantáneo, consigue una aceleración
de 0 a 100 km/h en 9 segundos y
una velocidad máxima de 161 km/h.

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie
MOTOR COMBUSTIBLE BATERÍA ION - LITIO
SISTEMA CONDUCCIÓN
ELÉCTRICO (VOLTEC)
PUERTO DE CARGA
Componentes del sistema

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie Sistema Voltec
Voltec es como denomina GM al sistema de propulsión eléctrico que equipa el Opel
Ampera. Básicamente está compuesto por un motor eléctrico de 150 CV, una
batería de ion-litio de 16 kWh y un motor generador de electricidad alimentado por
gasolina o bioetanol E85.
VOLTEC
ENCHUFE DE CARGA

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie Sistema Voltec
El grupo de baterías formado 220 células de Ion-litio en forma de T está alojado en
el chasis del vehículo.
El tiempo de recarga total de las baterías enchufadas a la red eléctrica es de unas
tres horas aproximadamente.
Hay que destacar que cuando el vehículo funciona con la autonomía de las
baterías (primeros 60km) las emisiones de CO2 son igual a cero.
Grupo baterías

OTROS SISTEMAS
Híbrido en serie El motor de combustión
El motor de combustión es un motor de gasolina de 1.4 litros y 75cv de potencia
funcionando a unas revoluciones fijas.
Cuando se utiliza el motor de combustión interna para suministrar electricidad al
motor, este funciona a una velocidad fija, maximizando la eficacia más que la de
un motor normal.
En el modo de autonomía extendida el Ampera consume (según el fabricante)
solamente 1,6 l/100 km y emite menos de 40g/km de CO2.
Según Opel con 14 litros de
gasolina se recorren 440 kilómetros.

Opel Zafira Hydrogen 3
OTROS SISTEMAS
Vehículo eléctrico por célula de hidrogeno (FCEV)
Introducción
El hidrógeno es el elemento más ligero, más básico y más ubicuo del universo.
Cuando se utiliza como fuente de energía, se convierte en el combustible eterno.
Nunca se termina y, como no contiene un solo átomo de carbono, no emite dióxido
decarbono.
El hidrógeno se encuentra repartido por
todo el planeta: en el agua, en los
combustibles fósiles y en los seres vivos.
Sin embargo, raramente aparece en estado
libre en la naturaleza, sino que tiene que
ser extraído de fuentes naturales.

OTROS SISTEMAS
La fuente más común de hidrógeno es el agua. Se obtiene por la descomposición
química del agua en oxígeno e hidrógeno partir de la acción de una corriente
eléctrica (electrólisis) generada por fuentes de energía renovable (solar
fotovoltaica, eólica, etc.). Este proceso divide el agua, produciendo oxígeno puro e
hidrógeno
El hidrógeno obtenido puede ser comprimido y almacenado en celdas por varios
meses hasta que se lo necesite. El hidrógeno representa energía almacenada,
se puede quemar como cualquier combustible para producir calor, impulsar un
motor, o producir electricidad en una turbina.

OTROS SISTEMAS
Vehículos de Hidrógeno
Un vehículo de hidrógeno es un vehículo de combustible alternativo que utiliza
hidrógeno diatómico (H2) como su fuente primaria de energía para propulsarse.
Estos vehículos utilizan generalmente el hidrógeno en uno de estos dos
métodos: combustión o conversión de pila de combustible. En la combustión, el
hidrógeno se quema en un motor de explosión, de la misma forma que la
gasolina. En la conversión de pila de combustible, el hidrógeno se convierte en
electricidad a través de pilas de combustible que mueven motores eléctricos – de
esta manera, la pila de combustible funciona como una especie de batería.

OTROS SISTEMAS
El vehículo con pila de combustible se considera un vehículo de cero emisiones
porque el único subproducto del hidrógeno consumido es el agua, que
adicionalmente puede también mover una micro-turbina (automóvil de vapor). El
vehículo con motor de combustión interna además produce emisiones de dióxido
de carbono.

OTROS SISTEMAS
El combustible: el hidrógeno fluye hacia el
ánodo, donde libera electrones y deja
iones de carga positiva. Los electrones
circulan por el circuito externo mientras
que los iones se difunden a través de
electrolito. En el cátodo se combinan los
electrones con los iones de hidrógeno y
con el oxígeno para formar agua como
subproducto. La reacción se acelera con
un catalizador que normalmente es de
platino
La pila de combustible se compone esencialmente de dos electrodos porosos, un
electrodo llamado ánodo (el polo negativo) para el combustible (el hidrógeno) y
otro electrodo, denominado (cátodo) el polo positivo donde se aplicará el
oxigeno, con un electrolito interpuesto, que es una sustancia especial que deje
paso a los iones y bloquea a los electrones. (los iones son un átomos que han
perdido electrones)..

OTROS SISTEMAS
La célula de combustible en GM
Después del Electrovan que GM creó en 1966, la evolución de la célula de
combustible en GM ha tenido su mayor impulso en los últimos años. La creación
del Hydrogen1 en 2001 supuso un auténtico hito, consiguiendo con él la obtención
de varios records internacionales.
En mayo del 2001, el prototipo Hydrogen1 de célula de combustible estableció
15 records internacionales en Mesa, Arizona. En un maratoniano test de 24
horas el Hidrogen1, conducido por periodistas e ingenieros, recorrió 1.387
kilómetros a una media de 58 km/h con una temperatura ambiente de 43
grados centígrados.
1966 2001

OTROS SISTEMAS
El Hydrogen 1 tenía una potencia constante de 80 kw con un pico de 120 kw,
equivalentes a 109 y 163 CV respectivamente. Aunque ha habido referencias
respecto a un Hydrogen2, su tecnología era exacta al Hydrogen1, siendo por
tanto otra unidad del mismo prototipo.
AÑO 2001: OPEL ZAFIRA HYDROGEN 1

OTROS SISTEMAS
En septiembre del mismo año surgió el Hydrogen3, un concepto que sí aportaba
novedades respecto a su predecesor. Entre ellas estaba el hecho de prescindir
de un paquete de baterías de alto rendimiento. El sistema tenía como función
proporcionar energía en los picos de potencia de la unidad de propulsión. La
evolución de la célula de combustible permitió producir dicha potencia cuando
fuera necesaria. Esta variación tuvo como resultado la disminución del peso en
100 kilogramos y la mejora de la capacidad de carga, ofreciendo los mismos
600 litros que el Zafira de cinco asientos en el que se basaba.
El Hydrogen3 almacenaba el hidrógeno en estado líquido a una temperatura
de -253 ºC en un depósito de 68 litros colocado delante del eje trasero y bajo los
asientos, disponiendo así de una autonomía de 400 kilómetros. Consigue una
potencia constante de 94 kW con un pico de 129 kw, siendo dichas cifras
equivalentes a 128 y 175 CV. El Hydrogen3 era capaz de alcanzar los 150 km/h
tardando 16 segundos en pasar de cero a cien km/h.

OTROS SISTEMAS
En evoluciones posteriores a este mismo prototipo se estableció la posibilidad de
almacenar el hidrógeno comprimido a una presión máxima de 700 bares. El
Hydrogen3 fue, en el 2003, el primer vehículo de pruebas del mundo equipado con
un depósito de hidrógeno de 700 bares. Lo habitual hasta entonces habían sido
los 350 bares.
HYDROGEN 3 - LÍQUIDO HYDROGEN 3 - 700 BARES

OTROS SISTEMAS
Características técnicas del Opel Zafira Hydrogen 3
A-Hydrogen 3 líquido:
• Potencia: 82 CV
• Vel. máxima: 160 km/h
• Combustible: 4.6 kg LH2
• Autonomía (EDC): 400 km
• Pila de combustible (200 células):
Potencia: 94 kW
Arranque: 30 s at -20°C (-4°F)
• Motor eléctrico: 60 Kw
B-Hydrogen 3 comprimido 700bar:
• Potencia: 82 CV
• Vel. máxima: 160 km/h
• Combustible: 3.1 kg CH2
• Autonomía (EDC): 270 km
• Pila de combustible (200 células):
Potencia: 94 kW
Arranque: 30 s at -20°C (-4°F)
• Motor eléctrico: 60 Kw

OTROS SISTEMAS
Flujo de potencia en un sistema de Pila de Combustible

OTROS SISTEMAS
Depósitos de Hidrógeno líquido
Válvula de
seguridad
Válvula extracción gas
Válvula extracción
líquido
Boca llenado

OTROS SISTEMAS
Depósitos de hidrogeno comprimido (700bar)

OTROS SISTEMAS
Grupo motriz de la pila de combustible
El Zafira Hydrogen 3 tiene todo el grupo propulsor (motor eléctrico y célula de
combustible) en el mismo vano motor del Zafira convencional. Tiene un tamaño
similar y pesa, en total, 92 kilos. El comportamiento dinámico del auto también es
similar, en curvas y en rectas rápidas, pero el funcionamiento del motor sí es algo
diferente.

OTROS SISTEMAS
Primero el sonido, casi imperceptible, y luego la reacción. Alcanza los 160 km/h
de velocidad máxima, pero si bien de 0 a 80 km/h la aceleración es rápida, a
partir de esa velocidad se estanca un poco, y se necesitan muchos kilómetros
de aceleración plena para llegar a la máxima. Para el tránsito urbano ya es un
auto perfecto (buena aceleración y cero contaminaciones), pero para viajar en
ruta aún necesita más etapas de desarrollo.

OTROS SISTEMAS
Ventajas del hidrógeno
El hidrógeno, puede utilizarse prácticamente siempre en lugar de los combustibles
fósiles, por lo que en unos años deberíamos lograr perfeccionar su uso hasta tal
punto que podremos basar nuestros sistemas energéticos en estas celdas; eso,
combinado con la potencia que están aportando las energías renovables, darán sin
duda lugar a un mundo mucho más«verde» en todos los sentidos.
• Muchos estudios hablan de que la calidad del aire mejoraría muy notablemente,
así como también mejoraría la salud humana y el clima.
• Al usarse el hidrógeno como energía no se produce ningún tipo de contaminación
ni se consumen recursos naturales, ya que el hidrógeno se toma del agua, se
oxida, y se devuelve a ella.
• A diferencia de otros combustibles, el hidrógeno no es tóxico, y por tanto los
casos de fugas o accidente tendrían mucho menos peligro que los que puedan
producirse en la actualidad.

OTROS SISTEMAS
• Las celdas de combustible se convierten en electricidad con muchísima más
eficiencia que otras fuentes de energía, lo que hace al hidrógeno el mejor
competidor del mercado actual.
• La célula de combustible, si su funcionamiento es normal, es prácticamente
silenciosa.
• Aunque esto es sólo una hipótesis, parece ser que las celdas de combustible
tendrán una vida útil mucho más extensa que lo que hay en su lugar
actualmente, y además requieren muy poco mantenimiento.
• Se pueden crear celdas de combustible realmente pequeñas, por lo que
cualquier persona podrá costearse esta energía como sustitutiva de cualquier
aparato existente, si es que el hidrógeno llegase a implantarse con tanta fuerza
en el mercado.
• Se pude complementar perfectamente con otras renovables para poder
obtener el hidrogeno en el estado necesario.
Ventajas del hidrógeno

OTROS SISTEMAS
Desventajas del hidrógeno
Estas son las principales dificultades que presenta el hidrogeno como
combustible alternativo:
• Como no es un combustible primario entonces se incurre en un gasto para su
obtención.
• Requiere de sistemas de almacenamiento costosos y aun poco desarrollados.
• Elevado gasto de energía en la licuefacción del hidrógeno.
• Elevado precio del hidrógeno puro.
• Necesita una inversión importante para poder llevar la tecnología hasta el
estado de maduración necesaria para convertirse en realidad.

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