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Vehículos híbridos

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El Chevrolet Volt es un vehículo híbrido eléctrico enchufable desarrollado por General Motors lanzado en Estados Unidos en diciembre de 2010. El Volt también es vendido como Opel Ampera o Vauxhall Ampera en Europa.

El Volt funciona con un motor de gasolina de cuatro cilindros y 1.4 litros de cilindrada y un motor eléctrico de 111 kW (150 CV) de potencia. No obstante, la compañía ha evitado el uso del término «híbrido», prefiriendo llamarlo «vehículo eléctrico de autonomía extendida» debido a su diseño.

La particularidad de este vehículo radica en que el motor de gasolina no mueve el coche de forma directa, sino que está unido a un generador de 53 KW que carga la batería cuando se está agotando, por lo que el coche siempre es propulsado por el motor eléctrico. La batería de iones de litio, tiene una capacidad de 16 KWh, de los cuales sólo son aprovechables 8,8 KWh, debido a que nunca se carga más del 85% y nunca se descarga del todo, puesto que al bajar al 30% empieza a cargarse con el motor de combustión interna.

La autonomía es de 64 kilómetros en modo exclusivamente eléctrico, (poca autonomía si lo comparamos con modelos todo eléctricos, pero muy superior a la de modelos híbridos como la del Toyota Prius Plug-in (enchufable) y cuando se descarga la batería, el motor de gasolina funciona como generador para recargar la batería, lo que aumenta su alcance en aproximadamente 500 kilómetros adicionales, hasta que se acabe el combustible.

Se puede cargar el Volt desde tu propia casa con una carga de 230 V normal, utilizando el conjunto de cable de carga estándar (alrededor de 6 horas), o desde una Estación externa (alrededor de 4 horas).

La batería
La batería del Volt tiene 16 kWh de capacidad. De ese total, solo se utiliza un porcentaje de aproximadamente el 65 por ciento (unos 10,4 kWh). Esto se hace para aumentar (o no acortar, según se mire) la vida de la batería, que se estima en 10 años o 240 000 km (la garantía es 8 años o 160 000 km).

De esa zona utilizable, hay dos partes. Una es la que da la autonomía eléctrica al vehículo, la que se puede recargar al enchufar el coche a la red eléctrica y la que se puede consultar en los indicadores del coche. Según estos, una descarga completa de la batería equivale a 10,2 kWh. La segunda parte corresponde al «buffer» cuya gestión es invisible a los ojos del usuario. A partir de ahora, y para simplificar, voy a llamar a la primera parte de la batería Parte A y al «buffer» Parte B.

La Parte B se utiliza para ayudar a impulsar el coche cuando la Parte A se ha agotado. De este modo, aunque el motor de gasolina solo produce 87 CV, el motor eléctrico puede seguir dando 151 CV, gracias a la potencia suministrada por el generador y la Parte B de la batería. Por ello, aún con la Parte A agotada, el Volt se desplaza en ocasiones sin que el motor de gasolina esté en funcionamiento (principalmente al iniciar la marcha). Sólo si la exigencia de potencia es elevada de forma continua la Parte B también se agota y la potencia total disminuye. Su capacidad es variable, en condiciones normales está entre el 20 y el 25 por ciento.

Conocer las dos partes utilizables de la batería también sirve para comprender el funcionamiento del modo «montaña» (más información de los modos de conducción). Al seleccionarlo, lo que se hace es aumentar la capacidad de la Parte B —hasta alcanzar un 40-45 por ciento de la capacidad—. Si el coche está funcionando en modo eléctrico, esa energía se «roba» de la Parte A (disminuye la autonomía eléctrica). Si esta funcionando con el motor de gasolina, el generador aumenta la producción de energía para poder llenar la Parte B. Así, al llegar a la zona montañosa se ha generado una reserva de energía.

Chevrolet Volt. Modelo 2012. La batería del Volt es de iones de litio (cuya densidad energética es mayor que las de níquel e hidruro metálico), mide 168 cm de longitud, pesa 198 kg, tiene forma de «T» y está situada en el túnel central del vehículo y a lo largo del eje trasero, por delante de él, protegida por acero de resistencia ultra alta. Tiene la misma capacidad eléctrica que la batería de plomo-ácido del Chevrolet EV1 (un vehículo eléctrico que G.M. dejó de fabricar en 1999), pero el tamaño y peso de la batería del Volt son la tercera parte que los de aquella.

 

Tiene un circuito de refrigeración por líquido que la mantiene dentro de un rango de temperaturas para mejorar sus prestaciones y duración. Este líquido circula por unos intercambiadores de calor montados internamente en los módulos de la batería. Según Chevrolet, está diseñada para que tenga un funcionamiento fiable, cuando se enchufa, a temperaturas desde -25 ºC hasta 50 ºC. Cuando hace frío la batería se precalienta cuando se carga, para que proporcione la máxima capacidad de carga. Cuando hace calor la batería puede enfriarse al cargar.

 

 

La batería se recarga conectado el Volt a la red eléctrica de 230 V mediante un cargador. Éste permite seleccionar entre 16, 13, 10 y 6 A. Cuanto menor es la intensidad elegida mayor es el tiempo necesario para la recarga, desde tres horas y media (aproximadamente) en el mejor de los casos hasta un máximo de casi nueve horas. El cargador puede dejarse a la intemperie incluso con lluvia (tiene un grado de protección IP 55).

 

Transmisión
La unidad motriz del Volt consta de dos motores, tres embragues y un sistema de transmisión con engranes planetarios que mejoran la eficiencia global mediante la reducción de la velocidad de rotación combinada de los motores eléctricos. Esta configuración reduce la descarga de la batería a velocidades de autopista, agregando tres kilómetros más a la autonomía eléctrica.
De los dos máquinas eléctricas, hay una de 111 kW que se utiliza para impulsar las ruedas («impulsor») y otra de 55 kW que puede usarse para generar electricidad («generador») y también para impulsar al coche. El motor impulsor está conectado al planeta y el portasatélites a las ruedas (a través de una reducción con engranajes). En la figura inferior se puede ver la transmisión junto con el motor eléctrico.

 

 

El sistema de propulsión del Chevrolet Volt tiene cuatro modos de funcionamiento. Para cambiar entre los diferentes modos utiliza tres embragues. Uno bloquea la corona (C1 en la imagen), otro conecta la corona al generador (C2) y el tercero conecta el motor térmico al generador (C3).

 

El funcionamiento electromecánico del Volt se divide en dos fases principales, teniendo en cuenta si las baterías tienen carga suficiente o no, cuando esto último ocurre se encendera el motor térmico. A su vez estas dos fases se dividen en otras dos teniendo en cuenta esta vez la velocidad del vehículo.

Los dos primeros modos de funcionamiento corresponden a cuando el motor térmico está apagado porque la batería tiene carga suficiente como para funcionar en modo exclusivamente eléctrico:

1. Cuando se circula a velocidad baja, se activa el embrague que bloquea la corona y se hace funcionar el motor impulsor. Esto provoca un movimiento de los satélites y del portasatélites, que a su vez impulsa las ruedas.

2. Cuando se circula a mayor velocidad, se activa el embrague que conecta la corona con el generador. En este modo de funcionamiento tanto el impulsor como el generador trabajan para mover las ruedas. Como el generador hace girar la corona, el impulsor puede girar a menor velocidad, lo que aumenta el rendimiento del sistema (la eficiencia de los motores eléctricos desciende cuando se acercan a su límite máximo de giro).

 

En los otros dos modos de funcionamiento el motor térmico está en marcha, porque el nivel de carga de la batería ha llegado al mínimo:

1. A velocidad baja el motor eléctrico de impulsión hace toda la fuerza para mover las ruedas, mientras que la batería y el generador, movido por el motor térmico, proporcionan la electricidad al motor eléctrico de impulsión a través del inversor. En este modo de funcionamiento la corona se bloquea y el motor térmico se conecta con el generador con los embragues correspondientes.

 

2. A velocidad alta (imagen inferior pasando el ratón sobre ella) se cierran los embragues que conectan el motor térmico con el generador y el generador con la corona. Esto hace que el motor térmico mueva al generador, que alimenta la batería, y a la vez mueve la corona, lo que junto con la fuerza del motor impulsor hace que se muevan las ruedas.


Según Chevrolet, la estrategia de combinar los dos motores eléctricos y el térmico ha hecho que se alcance una eficiencia entre 10 y 15 por ciento mayor que la que se obtendría con un solo motor eléctrico.

Motor térmico
El motor térmico que interviene en el Volt funciona con gasolina, tiene 1,4 l de cilindrada, 63 kW (86 CV) de potencia, cuatro válvulas por cilindro con distribución variable en admisión y escape y culata de aluminio. El bloque es de fundición de hierro. Tiene transmisión con cadena, chorros de aceite para enfriar los pistones, bobinas individuales y bujías con electrodos de platino (las bujías se cambian cada 160.000 km).

Como el Volt puede circular sin el trabajo de este motor, hay unas funciones de mantenimiento que se activan automáticamente. Una lo hace para garantizar la lubricación (si el motor de gasolina no funciona, o lo hace poco, en seis semanas aparece un aviso, advirtiendo que se va a poner en marcha. Esta acción se pude retrasar veinticuatro horas. De igual modo, si el motor ha funcionado poco tiempo en el periodo de un año, se pone en marcha hasta agotar el combustible, para obligarnos a repostar (la gasolina se degrada con el paso del tiempo).

 

 

 

 

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