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Coches Híbridos. ¿Qué son y cómo funionan?

Los automóviles híbridos utilizan un motor eléctrico y uno de combustión interna. En función del tipo de uso para el que están diseñados, los coches híbridos pueden ser en serie o en paralelo.
En los primeros, el motor de combustión interna acciona un generador que suministra electricidad a un motor eléctrico, mismo que está conectado a las ruedas; es decir, el vehículo se mueve finalmente con la potencia que suministra el motor eléctrico, el cual utiliza la energía eléctrica que produce el generador, accionado por el motor de combustión interna.
La ventaja de este tipo de autos es que si se necesitan prestaciones o autonomía, el motor eléctrico puede recibir a la vez energía de las baterías y del generador.
En los coches híbridos en paralelo, tanto el motor eléctrico como el de gasolina están conectados a las ruedas del vehículo. Son más complejos, pero también más eficaces de cara a reducir el consumo y las emisiones sin perjudicar las prestaciones. Para el tráfico urbano, donde no hace falta mucha potencia y buscando un nivel de emisiones cero, el vehículo funciona sólo con el motor eléctrico, que toma la corriente de las baterías instaladas en el coche.
Estas baterías pueden recargarse mediante un toma-corriente cuando el auto está parado, o mediante el generador acoplado al motor de combustión interna cuando está en marcha. Cuando trabaja de esta forma, la fuerza que llega a las ruedas también procede únicamente del motor eléctrico, pero se alimenta de la electricidad que producen el generador y el motor de combustión.
Para conseguir más prestaciones y autonomía, en carretera el vehículo utiliza la fuerza del motor eléctrico y el de gasolina a la vez.

Más acerca de como funcionan

¿Qué tiene que ver con la física? (EN INGLÉS)

Inertia, Force, and Mass

Everything has inertia; if it has a mass, it has inertia. A hybrid reclaims energy through the fundamentals of physics. Do you remember any high school or college physics?
You apply a force to move an object. The equation for this is:

F=ma
“F” being the force, “m” being the mass, and
“a” being the acceleration

The faster you want an object to accelerate, the more force you have to apply.
Let’s just look at the electric motor for now. Energy from the battery (Watts) is applied to the coil windings in the motor. These windings then produce a magnetic force on the rotor of the motor, which produces torque on the output shaft. This torque is then applied to the wheels of the car via a coupling of gears and shafts. When the wheel turns, it applies a force to the ground, which due to friction between the wheel and the ground causes the vehicle to move along the surface. This is like if you were in a boat at a dock, and you grabbed the dock and pushed with your arm. The force you are generating is moving the boat relative to the location of the dock. The more force you apply, the fast you get the boat to move.

Friction in Hybrids

There is friction everywhere in the hybrid system. There is electrical friction between the atoms and electrons moving in the wires between the battery and the motor and through the motor itself. There is magnetic friction in the metal laminations that make up the magnetic circuit of the motor, as well as in the magnets again on the atomic level. Then, there is mechanical friction between every moving part, such as the bearings, seals, gears, chains, and so on. The by-product of friction is heat. Take your hands and rub them together and your palms get warm. The faster you do it, the faster they heat up. Also, the harder they are pressed together, the faster they will heat. Friction is energy lost to heat. When all of these losses are added up, that is what determines the efficiency of the vehicle.

Frictional Losses in Conventional Cars

A standard car generates torque to move the wheels to drive the vehicle down the road. During this time, it is generating friction and losses. When you apply standard brakes, it is just another friction device that has specially designed material to handle the heat from friction, which is applied to the drums and rotors that stop the wheel from turning. The friction between the wheel and the ground stops the vehicle. This standard vehicle has frictional losses to move the vehicle—and uses the fundamental behind frictional losses to stop the vehicle. So it’s a lose-lose situation.

Reclaiming Energy in a Hybrid

On a hybrid that has regenerative brakes, you can reclaim some of this energy that would normally be lost due to braking. Using the vehicle's inertia is the key. What is inertia? It is basically what makes something difficult to start moving and what makes something hard to stop moving. Let’s review the boat at the dock. If you begin to push, you have to accelerate the mass of the boat and you. The heavier the boat, the more force it takes to get the boat to move. Also, you notice that the heavier the boat, the longer you have to apply this force to get the boat to move. The same thing happens when you try to stop the boat. Once the boat is moving, you find it takes a similar amount of force to stop the boat and also it takes about the same amount of time to make it stop.
This is all about inertia—the amount of energy that is required to change the direction and speed of the boat.

Transferring Torque Back to the Motor

This inertia is the fundamental property of physics that is used to reclaim energy from the vehicle. Instead of using 100% of the foundation brakes of the vehicle, which are the friction brakes, we now let the linkages back to the motor such as the drive shafts, chains, and gears transfer the torque from the wheels back into the motor shaft. One of the unique things about most electric motors is that electrical energy can be transferred into mechanical energy and also mechanical energy can be transferred back into electrical energy. In both cases, this can be done very efficiently.
Thus, through the technology of the motor and motor controller, the force at the wheels becomes torque on the electric motor shaft. The magnets on the shaft of the motor (called the rotor—the moving part of the motor) move past the electric coils on the stator (the stationary part of the motor), passing the magnetic fields of the magnets through the coils, producing electricity. This electricity becomes electrical energy, which is pumped back to the battery. This, in turn, charges the hybrid battery pack. This is where the comment “regeneration” or “reclaiming energy” comes from.
That is the basics of how regeneration works. How much energy you can reclaim depends on a lot of factors. There are different regeneration theories and designs, which fall into two groups: one being called parallel regen and the other called series regen, which are different from the parallel and series hybrids. These regen groups strictly are design topologies for braking systems. It also matters how many wheels you are using to reclaim energy. Most vehicles to date are front wheel drive so you can only reclaim energy from the front wheels. The back wheels still waste energy to standard friction brakes unless they are somehow connected back to the electric motor. The other factor is battery state of charge and how hard you can drive that energy back into the battery.

¿Por qué usarlos?

Con esta tecnología disminuímos el consumo de combustibles fósiles y, por tanto, ayudamos a la mejora del medio ambiente.

Siempre estamos preocupados por la mejora del medio ambiente, por el excesivo uso de combustibles fósiles en la industria automotriz, que es en gran medida los principales  causantes del deterioro del medio ambiente, la contaminación y sus efectos sobre la salud humana principalmente en las ciudades.

Siempre me pareció muy raro que con el grado de avance de la tecnología la industria automotriz tenga un desarrollo tan pobre, la cual estaba enfocado más que nada al diseño y capacidad de los motores y no al cambio del combustible o sistema de energía.

El uso de autos híbridos constituye a mi entender solamente el primer paso, al mejorar los sistemas de uso de energía y volverlo más eficiente. Sin embargo el problema subsiste, se debe de promover el uso de energía alternativa, en mi juicio el uso del hidrógeno debería ser la prioridad número 1 en cuanto a combustibles.

Las grandes marcas como toyota u honda han empezado esta tendencia y sus consideraciones sobre la demanda considero que quedarán cortas ya que el deterioro del medio ambiente afecta en forma cada vez más agresiva a cada persona en nuestro planeta y hace que indudablemente busque alternativas de uso no contaminantes o por lo menos con menor contaminación que las tradicionales.

El auto híbrido es el primer paso y espero que los siguientes se den de acuerdo al grado de avance de la tecnología y no vayan tan rezagados como actualmente se encuentra la industria automotriz respecto al uso de energía limpia.

Bueno, pero ¿a mí en que me beneficia?

Tener un auto híbrido es más que una moda ecológica, ya que este tipo de vehículos también traen mejoras a su bolsillo.
Aunque en México el mercado de los híbridos aún se encuentra limitado -de hecho, sólo se comercializa el Civic Híbrido de Honda- hay otras automotrices como Toyota y General Motors que desde el año pasado intentan colocar este tipo de modelos en el sector mexicano.
Aunque su costo puede ser más alto en comparación con modelos similares, este gasto puede verse compensado a la larga, gracias a la serie de ventajas económicas que traen consigo estos automotores “verdes”.
Dichos modelos quedan exentos del pago de la Tenencia y, en el caso de las unidades en el Distrito Federal, la verificación vehicular es una vez cada dos años y a partir del 2011 sólo los autos ecológicos podrán renovar la calcomanía doble cero.
En el caso del pago de la Tenencia, las versiones 2009 del Honda Civic Híbrido no pagaron nada a diferencia del Honda Civic Sedán, con un monto que oscila en alrededor de 7,000 pesos anuales, de acuerdo con datos de la Secretaría de Finanzas del Gobierno del DF.


El rendimiento de litros de gasolina por kilometraje es uno de los aspectos que buscan los automovilistas a la hora de adquirir un vehículo. En este sentido, los autos híbridos son los que alcanzan un mayor kilometraje.
El Honda Civic Híbrido alcanza en promedio 23.4 kilómetros/litro, en comparación con el Civic Sedán, que da 16.4 kilómetros/litro, que traducido en gasto en gasolina es casi 40% menos.
Este beneficio lo logran porque su motor de combustible es más pequeño y ligero, en comparación con los automóviles tradicionales, lo que permite que el motor sea más eficiente .
Por su parte, la Asociación Mexicana de la Industria Automotriz (AMIA) sigue buscando que los autos híbridos queden exentos de impuestos como la verificación vehicular, la Tenencia y el ISAN (Impuesto Sobre Autos Nuevos).

Autos Híbridos.. también con estilo!

Podemos ver a firmas como BMW y Mercedes trabajando en modelos híbridos que representan un gran cambio en la forma de hacer coches... sin perder el estilo

Preguntas de comprobación de lectura

¿Qué es un coche hibrido?
¿Cómo funcionan?
¿Qué tienen que ver con la física?
¿Qué ventajas tienen?
¿Cómo se recargan las baterías del coche hibrido?
Explica sobre los dos tipos de motores que conforma un coche hibrido.
Verdadero o falso. En carretera el vehículo utiliza la fuerza del motor eléctrico y el de gasolina a la vez.

Menciona algunas características sobre las baterías de los coches híbridos. (Ver video)
Explica cómo funciona la fricción en un sistema hibrido.
Menciona al menos dos razones por las que deberíamos optar por comprar un coche hibrido.
¿Qué agencias están siguiendo esta nueva tendencia?
¿Qué tanto te ahorra de gasolina un coche hibrido?
¿Qué coches híbridos de lujo están ya disponibles?
¿Qué esta buscando la Asociación Mexicana de la Industria Automotriz (AMIA)?

Comentarios y respuestas