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HEV∙PHEV

El futuro con dos corazones

La seguridad y la eficiencia de combustible son los factores más importantes para los consumidores a la hora de comprar un automóvil, según el informe reciente «Global Consumer Preference» (Preferencias del consumidor global) de la firma estadounidense de investigación de mercados Statista. La eficiencia se ha vuelto cada vez más importante a medida que el agotamiento de los recursos globales se ha convertido en uno de los principales problemas medioambientales; así nacieron los coches híbridos. Con los “dos corazones”, el motor de combustión interna y los motores eléctricos, los automóviles híbridos están adquiriendo más popularidad que nunca, ya que presentan bajas emisiones y un rendimiento de conducción superior, adaptándose a cualquier tipo de entorno en carretera. Además, los ingenieros han creado las variaciones más diversas, los automóviles híbridos enchufables, para atraer a un público más amplio.

INFORMACIÓN GENERALSatisfacer las necesidades del consumidor

Eficiencia de combustible con rendimiento de conducción

Últimamente, los consumidores están más interesados que nunca en los automóviles ecológicos. En el primer semestre de 2020, Hyundai Motor Group vendió 67 798 vehículos (un 36,2 % más) en comparación con el año anterior. Entre ellos, los coches híbridos fueron los más populares. Las ventas totales de vehículos híbridos, incluidos los híbridos enchufables, aumentaron un 53,3 % hasta las 53 000 unidades, lo que representa el 76,2 % de todas las ventas de automóviles ecológicos. Esto da una idea de la cantidad de consumidores que están interesados en vehículos ecológicos.

Las exportaciones de automóviles ecológicos también aumentaron un 14 por ciento en el primer semestre de 2020, en comparación con el año anterior, según un informe publicado por el Ministerio de Comercio, Industria y Energía. Y entre ellos, las ventas de automóviles híbridos enchufables aumentaron en más de un 25 % en comparación con el año anterior. Los coches ecológicos fabricados por los fabricantes de automóviles coreanos están demostrando su valor atrayendo al mercado europeo, donde las normativas medioambientales son estrictas.

Sería lógico que más personas prefieran los automóviles ecológicos a medida que surgen problemas medioambientales. Sin embargo, también es lógico suponer que algunos consumidores pueden dudar en reemplazar sus motores de combustión interna por vehículos eléctricos o FCEV. Las crecientes ventas de automóviles híbridos lo demuestran. Además, la introducción de cargadores lentos para automóviles híbridos enchufables que permiten realizar la carga de igual forma que lo hacemos con los electrodomésticos ha ampliado el concepto de automóviles ecológicos.

TECNOLOGÍALas tecnologías clave de los automóviles híbridos

El principio que se esconde detrás de los automóviles híbridos

Estructura del HEV

Cuando el término híbrido, que significa “mixto”, se combina con la palabra “automóvil”, significaría usar dos fuentes de energía juntas. Los coches híbridos están diseñados para detectar el momento exacto en el que el conductor quiere acelerar para combinar la potencia del motor de combustión y la energía del motor eléctrico con la máxima eficiencia.

Por lo tanto, cuando el conductor circula a baja velocidad con una señal de arranque, el vehículo solo usa el motor eléctrico. Y cuando el conductor acelera o el vehículo está completamente cuesta arriba, usará más gasolina. El motor eléctrico también puede cargar la batería de alto voltaje al convertir la energía cinética restante del mismo, que es el sobrante durante la desaceleración, el frenado o la circulación cuesta abajo. El automóvil híbrido no requiere carga adicional porque el generador del motor eléctrico y el frenado regenerativo son suficientes para recargar la batería.

Sistema operativo de automóvil híbrido

El principio del automóvil híbrido enchufable

Estructura del automóvil híbrido enchufable

Los automóviles híbridos enchufables y los automóviles híbridos comparten el mismo diseño básico. Ambos vehículos albergan el motor de combustión interna y el motor eléctrico, pero los vehículos híbridos enchufables tienen baterías más grandes que los otros. También incluyen el cargador a bordo (OBC) para una carga adicional a baja velocidad. El vehículo funciona con energía eléctrica y el automóvil cambia automáticamente para usar el motor de combustión interna (ICE, Internal Combustion Engine) en función de la carretera o el estado del conductor. En particular, los vehículos híbridos enchufables ampliaron la capacidad de la batería y aumentaron la autonomía en modo eléctrico. El vehículo funcionará igual que los automóviles híbridos cuando se agote la batería.

Sistema operativo de los vehículos híbridos enchufables

TECNOLOGÍA CLAVELa eficiencia del combustible es vida

Motor síncrono de imán permanente interior y batería de seguridad

Existe una diferencia clave que el motor eléctrico de un vehículo ecológico presenta entre los motores de CC (corriente continua), que se utilizan ampliamente en los electrodomésticos convencionales: un motor síncrono de imán permanente interior (IPM) de CA. El motor genera una fuerza constante y Hyundai Motor Group ha desarrollado una más eficiente y duradera. Lo notable es que esta es la parte esencial que hace que el sistema de frenado regenerativo de un automóvil ecológico funcione. A veces, el motor de combustión se convierte en un generador de energía cuando se aplica energía cinética desde el exterior; durante la desaceleración o circulación cuesta abajo, el flujo de energía del motor combustión cambia en la dirección opuesta y el motor convierte la energía cinética en energía eléctrica para almacenarla en la batería.

Motor síncrono de imán permanente interior

La energía química almacenada en las baterías de los automóviles ecológicos se convierte en energía eléctrica durante la conducción y se almacena nuevamente en la batería en forma química durante la desaceleración para mejorar el rendimiento y la eficiencia del combustible. Las baterías de polímeros de iones de litio de Hyundai Motor Group han superado innumerables estudios de rendimiento de seguridad antes de su aplicación. El fabricante de automóviles también se ha centrado en mejorar la seguridad de las baterías a través de pruebas de choque extremas y se ha preparado a fondo para cualquier posible accidente a través de barreras de seguridad cuádruples: separador de revestimiento cerámico, estructuras para protección manual, controladores de batería y soporte de reparación de seguridad.

Por lo general, la batería de alto voltaje requerida para conducir está separada de la batería auxiliar de ácido de plomo estándar de 12 voltios del vehículo, pero Hyundai Motor Group ha integrado estas dos baterías y las ha colocado debajo del asiento de atrás; por lo tanto, se ha asegurado el espacio en el maletero y el centro de gravedad también se acerca al centro del vehículo, mejorando el rendimiento de potencia.

No más bandazos

Primera tecnología ASC del mundo

Los automóviles híbridos también utilizan motores de combustión interna, por lo que requieren una transmisión. En un motor de combustión interna (ICE, Internal Combustion Engine), la potencia generada por el motor se transmite a las ruedas a través de la transmisión, y la transmisión automática desempeña un papel fundamental en la gestión de la potencia antes de transmitirla a las ruedas, según el estado de la carretera, el peso corporal, la velocidad, etc.

Los vehículos híbridos tienen un motor híbrido adicional entre el motor de combustión interna y la transmisión automática; la potencia se genera en cada tres áreas y se transmite a las ruedas a través de la transmisión. Esto mejora la eficiencia del combustible y la aceleración, ya que el motor eléctrico también genera energía, sirviendo así de apoyo al motor de combustión.

Sin embargo, los automóviles híbridos de Hyundai Motor Group no utilizan el “convertidor de par”, un dispositivo de conversión de potencia para transmisiones automáticas. Esto está relacionado con la eficiencia del combustible. Los convertidores de par transmiten potencia a través de un fluido interno del convertidor, por lo que se produce una pérdida de energía. Además, los convertidores de par son componentes pesados y desfavorables para el ahorro de combustible. Esto hace que la transmisión en un automóvil híbrido no funcione en el momento justo y se vuelva lenta.

Por eso, Hyundai Motor Group ha redefinido el papel de los motores eléctricos. La tecnología Control de cambios activo (ASC, Active Shift Control) recientemente incorporada permite que el motor eléctrico del vehículo híbrido también tome el control de los cambios de marcha aplicando una nueva lógica de software a la Unidad de control híbrida (HCU, Hybrid Control Unit) para mitigar los problemas con un tiempo de cambio más lento. La HCU supervisa la velocidad de rotación de la transmisión con un sensor instalado dentro del motor eléctrico con una tasa de 500 vueltas por segundo para sincronizar rápidamente la velocidad de rotación con la del motor de combustión.

Con la sincronización, el tiempo de cambio se reduce en un 30 %, de 500 ms a 350 ms. Esto no solo mejora el rendimiento de aceleración y el ahorro de combustible del vehículo híbrido, sino también la durabilidad de la transmisión al minimizar la fricción durante un cambio de marcha.