¿Vehículos Híbridos o Eléctricos? (Parte 3)

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Por Diego Riquero Tournier.

Principales componentes de los Vehículos Híbridos:

Bueno, ahora que definimos las generalidades de los vehículos híbridos, vamos a entrar un poco más en los detalles; la figura 4 muestra los principales componentes de una configuración básica de un vehículo híbrido.

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Es importante destacar que existen diferentes configuraciones de vehículos híbridos, las mismas varían de acuerdo con la forma que el motor eléctrico es acoplado con el motor a combustión, y con el respectivo sistema de transmisión.

Actualmente es posible encontrar vehículos de serie con configuraciones en paralelo, en serie, y en configuraciones mixtas serie/paralelo.

La configuración que está ganando más espacio en el mercado, básicamente por los beneficios que la misma presenta, es la configuración mixta (serie/paralelo), y tal vez el ejemplo más representativo sea el Toyota Prius, vehículo que utiliza el dispositivo Power Split (conjunto de transmisión variable), que posibilita la integración del motor a combustión con los dos motores eléctricos que equipan al vehículo, permitiendo de esta forma una diversidad de modalidades de funcionamiento que hacen una gran diferencia para obtener los resultados que este vehículo presenta en términos de autonomía, potencia, economía de combustible, economía de utilización de componentes mecánicos (mayor durabilidad), así como la amplia gama de posibilidades de modos de regeneración que ofrece esta configuración.

La figura 5 muestra la configuración del Toyota Prius correspondiente a la generación III.

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Como es posible ver tanto en la figura 4 como en la figura 5 (Toyota Prius), en un vehículo hibrido vamos a encontrar 2 sistemas eléctricos; un sistema de baja tensión y un sistema de alta tensión.

El sistema de baja tensión es igual al que conocemos en los vehículos convencionales y tiene la función de alimentar todos los consumidores que trabajan con tensión nominal de 12V.

En pocas palabras, sistemas de iluminación, confort, panel de instrumentos, multimedia, y todas las unidades de control electrónico (electrónica embarcada), por este motivo el sistema de baja tensión es muy importante y relevante para el funcionamiento del vehículo; no importa si el automóvil cuenta con un paquete de baterías capaces de suministrar 200V, si la batería de 12V presenta algún problema de funcionamiento, el vehículo para (no funciona), por el simple hecho de que la electrónica embarcada no tendría como controlar el funcionamiento del vehículo.

Resumiendo: Toda la inteligencia de la electrónica del vehículo, continuada soportada por la red de 12V.

Baterías de Alto Voltaje:

Son varias las tecnologías que la industria automotriz está experimentando para conseguir acumular la mayor cantidad de energía eléctrica con el menor peso posible; y en todos estos desarrollos, además de pretender superar todos los desafíos técnicos en términos de desempeño, los fabricante buscan alcanzar una buena relación costo beneficio; en pocas palabras, ser económicamente viable.

En este sentido, la tecnología en baterías de alta tensión que ofrece la mejor relación actualmente, está representada por las baterías de Ion Litio.

La figura 6 muestra un ejemplo de aplicación de batería en un vehículo hibrido.

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Como se puede apreciar en la figura, el concepto de batería (como simple acumulador), al que estamos acostumbrados a ver en los vehículos convencionales, cambia bastante.

El conjunto batería para un vehículo Híbrido o eléctrico, es formado por un paquete que incorpora varios componentes. Para comenzar podemos decir que no se trata de una batería sino de la unión de centenas de baterías, las cuales conforme la tecnología aplicada varían en su tensión individual, pero a modo de ejemplo podemos tomar el valor de una célula de tensión individual de una batería de Ion Litio, la cual cuenta con una tensión aproximada de 3,6V.

Estas células de tensión conectadas en bloques, consiguen formar un conjunto de batería con disponibilidades de tensión que oscilan entre 200V y 500V (dependiendo de la aplicación).

Este conjunto de baterías es monitoreado de forma permanente por una unidad de control electrónico (inteligente), la cual tiene la importante función de cuidar la “salud” de la batería, controlar los niveles de carga, así como actuar en casos de emergencia comandando un grupo de relés de potencia (relés principales), del sistema de alta tensión.

Tanta energía acumulada sin lugar a dudas que es una fuente de generación de calor, por este motivo el conjunto de baterías cuenta con un sistema propio de refrigeración, que como se ve en la figura, funciona por medio de un ventilador; este ventilador es comandado por la unidad de control inteligente de la batería HV.

Importante: además de los sistemas de refrigeración por aire (como mostrado en la figura 6), existen fabricantes que utilizan la refrigeración liquida de la batería HV, por medio de un circuito de circulación forzada (con bomba eléctrica).

Como mencionamos anteriormente las baterías HV, tienen la capacidad de almacenar tensiones muy elevadas; pero además de la alta tensión (volts), estos sistemas operan con corrientes elevadas (amperes), transformando las intervenciones en estos sistemas algo delicado para los técnicos a nivel de la seguridad, durante las operaciones de mantenimiento y reparaciones.

Todos los circuitos, conexiones, cableado, y componentes que operan con alta tensión en vehículos híbridos y eléctricos, están identificados con un color naranja intenso; antes de realizar cualquier intervención en los mencionados sistemas, es absolutamente imprescindible contar con la capacitación técnica específica, equipos de mediciones apropiados, informaciones técnicas, así como seguir de forma estricta las normas de seguridad, las cuales son específicas para cada vehículo.

Todos los vehículos que cuentan con sistemas de alta tensión, tienen una conexión de servicio (Llave de desconexión), la cual le permite al técnico, realizar las intervenciones necesarias, pero es muy importante recordar que mismo con la desconexión principal del sistema, existen componentes con alta tensión acumulada en capacitores, por este motivo, la intervención es exclusivamente permitida para aquellos técnicos que cuentan con la instrucción técnica correspondiente.

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