CochePlug&Play: Soluciones con chispa

En el contexto actual parece claro que el avance hacia la electrificación de los vehículos ya es imparable. Esto conlleva ventajas como la reducción total o parcial de las emisiones en el punto de utilización, la capacidad para cubrir con energías renovables parte del consumo originado por el transporte, un uso más eficiente de la energía gracias a avances como el frenado regenerativo o el descenso del nivel de ruido generado por el tráfico. Sin embargo, también surgen problemas asociados como un incremento de la demanda eléctrica a largo plazo, la necesidad de generar esa energía y las emisiones que ese proceso conlleva, una autonomía reducida para los vehículos completamente eléctricos y un cambio drástico para el conjunto de servicios postventa en la tecnología que se ha aplicado en el último siglo.
Estos son sólo algunos de los pros y contras que surgen ante este reto. Pero, ¿cómo introducir de pronto electrónica de potencia, baterías y motores que no han estado ampliamente presentes hasta ahora?. Es un propósito complicado y, como tal, sólo existe una forma de afrontarlo: paso a paso. Aunque han existido intentos previos de hacer vehículos completamente eléctricos, como los surgidos de la normativa de la CARB a mediados de los 90, no se han implementado de forma masiva entre los consumidores. Sin embargo, durante esta última década se han mezclado componentes de vehículos eléctricos con motores de combustión interna, dando lugar a los híbridos, que han recibido una buena acogida en diversos mercados. Las últimas propuestas completamente eléctricas, surgidas durante el último año, dan un paso más y sustituyen completamente a los motores alternativos de combustión interna. A continuación se presentan las configuraciones posibles entre las distintas alternativas eléctricas.

Vehículos eléctricos: La potencia silenciosa
Son aquellos que utilizan motores eléctricos para generar movimiento. Pueden ser de tres tipos [1]:

Los que se mueven siempre con energía externa. Contienen la electrónica de potencia necesaria para la gestión y los motores eléctricos, pero la energía la toman de fuentes externas en todo momento. Es necesaria una infraestructura compleja para aportar la energía eléctrica.

Los que almacenan energía externa y la utilizan posteriormente. Los sistemas son muy similares a los anteriores, pero se guarda la energía en baterías.

Los que utilizan otra fuente de energía para generar toda o parte de la electricidad (vehículos híbridos eléctricos). En algunos casos pueden almacenar electricidad desde fuentes externas, pero tienen un generador que permite aportar energía a las baterías. Este generador puede ser un alternador convencional movido por un motor térmico o una pila de combustible utilizando hidrógeno.

Este último grupo tiene muchas alternativas que se explican a continuación.

Vehículos híbridos: Mezclando voltios con octanos
Un vehículo híbrido es, por definición, aquel que utiliza dos o más fuentes de energía importantes para generar potencia de tracción [2]. Esto da lugar a varios tipos de vehículos, según se mezclen energías como gasolina, gas licuado, hidrógeno, electricidad… Los más comunes son los híbridos electricidad-gasolina, que pueden incorporar la posibilidad de recargarse desde la red eléctrica (híbrido enchufable o plug-in hybrid). Además, un automóvil con pila de combustible que utiliza hidrógeno también responde a la definición de híbrido.
Si nos centramos en los vehículos híbridos eléctricos, existen varios tipos de configuraciones para los motores [3]:

Híbrido serie: Se trata de una disposición donde el motor eléctrico es el único encargado de mover el vehículo. El motor de combustión interna se utiliza como generador y carga las baterías o proporciona energía eléctrica al sistema.

Híbrido paralelo: El motor eléctrico y el térmico se encuentran conectados a una transmisión convencional. Ambos son encargados de mover el vehículo, pero habitualmente no permite el modo completamente eléctrico. La relación entre potencia eléctrica y térmica suele ser inferior que en otras configuraciones.

Híbrido serie-paralelo: Combina las opciones anteriores mediante una transmisión que permite ambos modos de funcionamiento. Es, en esencia, un híbrido paralelo, pero permite desvincular el motor térmico de la potencia demandada por el conductor en cada momento gracias a un sistema divisor de potencia (Power Split Device). Es habitual que tengan dos motores eléctricos de distintas potencias en lugar de uno. De este modo, cuando la batería tiene suficiente carga, se puede reducir o anular el aporte del motor térmico tanto al movimiento como a la recarga. Análogamente, este aporte se aumenta con niveles bajos de batería para impulsar el vehículo además de generar electricidad.

Según la capacidad del sistema eléctrico para mover el vehículo, los híbridos eléctricos se pueden clasificar en [4]:

Híbrido suave (Mild hybrid): Sistemas donde el aporte eléctrico es de una potencia significativamente menor y sólo proporciona una asistencia y cierta capacidad de regeneración. Por lo general son sistemas híbridos paralelo que no admiten funcionamiento en modo completamente eléctrico.
Híbrido completo (Full hybrid): Son vehículos con un sistema eléctrico de una potencia comparable al motor de combustión interna, que permiten un funcionamiento únicamente eléctrico.