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Intercambio de energía híbrido
Cuando se trata de vehículos híbridos, la electrónica y las baterías suelen recibir la mayor atención. Pero fue la elegante ingeniería mecánica la que estableció Toyota como líder del mercado de híbridos. Ahora Motores generales , Daimler Chrysler , y BMW están aplicando la ingeniería mecánica para ponerse al día. Los tres fabricantes se han unido para desarrollar tecnología de transmisión que pueda vencer al sistema de Toyota, al menos en la carretera.
GM, DaimlerChrysler y BMW cuentan con sus transmisiones híbridas de modo dual (que se muestran aquí) para alcanzar a Toyota. (Crédito: GM)
Las patentes de Toyota para su vehículo híbrido se centran en los sistemas de control y la transmisión sofisticada que se utilizan para cambiar y compartir la potencia entre el motor, los motores eléctricos y las ruedas. Hay muchos mecanismos en el sistema, dice David Hermance, ingeniero ejecutivo de ingeniería ambiental en el Centro Técnico de Toyota en Gardena, California. Incluso si realiza mejoras significativas en el lado eléctrico, si no hace un buen trabajo en el lado mecánico, no obtendrá tanta eficiencia y está buscando mejorar la eficiencia en todos los lugares que pueda.
Los primeros híbridos de GM y DaimlerChrysler fueron los llamados híbridos ligeros que proporcionaron un aumento de eficiencia relativamente pequeño. (BMW aún no ha lanzado un híbrido).
El sistema híbrido de Toyota es notablemente diferente debido a su transmisión con división de potencia. Hasta la fecha, competidores como Honda han integrado la energía eléctrica agregando motores a transmisiones más convencionales. Como resultado, el motor de un híbrido debe estar funcionando para que el vehículo se mueva. Por el contrario, la transmisión de Toyota permite que los híbridos como el Prius sedán y el Highlander SUV arranquen en modo totalmente eléctrico, dejando el motor apagado durante el régimen de baja velocidad y alto par donde la potencia mecánica del motor es menos eficiente. El motor se enciende solo cuando el conductor solicita más potencia de la que pueden proporcionar los motores eléctricos o para recargar la batería del vehículo.
La transmisión de Toyota también emplea su modo de vehículo eléctrico (EV) para conducir sus híbridos en reversa, por lo que no hay necesidad de incorporar marchas atrás dedicadas que se encuentran en las transmisiones convencionales.
Unos 500 ingenieros de GM, DaimlerChrysler y BMW están desarrollando un nuevo sistema de transmisión que ofrece un funcionamiento en modo EV como Toyota. La transmisión agregará un truco más: el sistema también puede sacar el lado eléctrico del tren motriz fuera del circuito y funcionar en modo de solo motor. Su transmisión híbrida de dos modos, patentada en 1999 por GM y utilizada actualmente en sus autobuses híbridos, intercambia los motores con un conjunto de engranajes fijos, bloqueando el motor al eje de transmisión. Los motores eléctricos ayudan a que el cambio sea perfecto al sincronizar la velocidad de los dos conjuntos de engranajes, pero una vez que se realiza el cambio, los motores quedan fuera de escena. Los motores hacen todo el ajuste fino y los embragues simplemente se mueven. Esa es la gran revolución con los dos modos, dice Tim Grewe, ingeniero jefe de GM para el tren de fuerza híbrido de dos modos.
Sacar los motores eléctricos del tren motriz ofrece dos beneficios. Cuando se mueven cargas pesadas a un ritmo constante, los motores eléctricos son ineficientes porque en realidad representan una resistencia al motor. Si se desconectan completamente los motores eléctricos en tales escenarios, el funcionamiento general del automóvil es más eficiente. El beneficio más significativo, dice Grewe, viene en empaquetar la transmisión. Al intercambiar los motores en operación de alta potencia, los socios de la alianza se las arreglan con motores más pequeños. El resultado es una transmisión híbrida que no es más grande que una transmisión convencional. Sacamos embragues y colocamos motores eléctricos, y con eso pudimos empaquetarlo en un volumen similar, dice Grewe. Eso debería simplificar los cambios de diseño y montaje necesarios para ofrecer híbrido como una opción en los vehículos existentes.
Rich Schaum, ex ingeniero jefe de Chrysler y presidente entrante de Warrendale, PA Sociedad de Ingenieros Automotrices , dice que GM tiene una posición de patente muy sólida para la transmisión de dos modos y eso permite a los socios de la alianza seguir su propio camino con una mejor tecnología. La arquitectura de la tecnología de modo dual que están siguiendo GM, DaimlerChrysler y BMW es superior a la que hay actualmente en las calles de otros fabricantes, dice Schaum.
Por supuesto, advierte Schaum, no se debe asumir que Toyota se quedará quieto. El ingeniero de híbridos de Toyota, Hermance, no se compromete a decidir si Toyota consideraría un sistema de dos modos. Por un lado, dice Hermance, no está claro si los conductores realmente navegan lo suficiente como para brindar un beneficio significativo. La pregunta es, ¿qué fracción del impulso total se encuentra en ese régimen de estado estacionario? Hasta que no veamos datos reales de pruebas de ciclo para su sistema, es difícil evaluar qué tipo de mejora pueden haber hecho o no, dice Hermance.
Sin embargo, Hermance considera que el concepto de dos modos es una buena idea en principio, especialmente en camionetas de tamaño completo, un segmento del mercado en el que Toyota aún tiene que aplicar su tecnología híbrida.
GM debutará con el modo de dos modos a fines del próximo año en el SUV Chevy Tahoe de tamaño completo, y DaimlerChrysler lo seguirá a principios de 2008 con una versión híbrida del igualmente robusto Dodge Durango. Ambos fabricantes afirman que el sistema de dos modos y los motores más eficientes harán que sus SUV consuman hasta un 25 por ciento menos de combustible que sus contrapartes no híbridas, un rendimiento que podría valer mucho dinero si puede revertir la reciente fuerte caída en las altas ganancias. SUV de margen provocados por los altos precios en los surtidores.
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