Híbridos y Eléctricos

La tecnología híbrida paralela de Bosch

Ha iniciado la fabricación en serie de este sistema y los primeros en montarlo serán el Porsche Cayenne y el Volkswagen Touareg.

Ha iniciado la fabricación en serie de este sistema y los primeros en montarlo serán el Porsche Cayenne y el Volkswagen Touareg

Robert Bosch ha anunciado este mes de julio que ha iniciado la fabricación en serie de la tecnología híbrida paralela para los modelos Porsche Cayenne y Volkswagen Touareg. Ambos modelos estarán configurados como híbridos completos con accionamiento en paralelo y en los que la propuesta de Bosch tiene como elementos centrales un sistema electrónico de potencia y un motor eléctrico. Así mismo, el proveedor alemán de componentes y sistemas ha confirmado que también suministrará un sistema de control inteligente de última generación que gestiona la interacción entre el motor de combustión y el motor eléctrico. Éste, regula cuándo trabaja el motor eléctrico, cuándo el de combustión y cuándo los dos a la vez.

El Volkswagen Touareg y el Porsche Cayenne comparten plataforma tras el acuerdo entre entre ambas firmas y han confiado en el sistema híbrido paralelo de Bosch por sus características técnicas: permitirá realizar trayectos cortos utilizando solo el motor eléctrico (con los sistemas híbridos suaves esto no es posible) y en lugar de desviar la potencia a través de un engranaje planetario, el sistema de control eléctrico y de regulación de Bosch distribuye los pares de accionamiento entre el motor eléctrico y el motor de combustión. Esta solución reduce costes y es menos compleja a la hora de montarla.

El Porsche Cayenne y el Volkswagen Touareg serán los primeros automóviles en montar la tecnología híbrida paralela de Bosch.

 
Los motores y la batería

 

Tanto el Touareg como el Cayenne híbridos montarán un motor de combustión de tres litros, seis cilindros en V, con turbo compresor, inyección directa y un cambio automático de ocho velocidades. Con esta arquitectura, alcanza 333 CV y 440 Nm de potencia y par máximos respectivamente.

El motor eléctrico, denominado por Bosch, Generador Motor Integrado (IMG), está ubicado junto a un acoplamiento propio en un módulo híbrido entre el motor de combustión y el mecanismo de transmisión. Mide 30 centímetros de diámetro, está refrigerado por agua y entrega 34 kilovatios de potencia y un par de giro máximo de 300 Nm. El IMG permite, tanto al Touareg como al Cayenne circular a un máximo de 60 kilómetros por hora solo en modo eléctrico.

En la imagen, el Generador Motor Integrado (IMG). Actúa como propulsor y como generador de energía.

 
Una carga suficiente de la batería es la que permite circular solo con el motor eléctrico. La batería del sistema híbrido de ambos SUV es de níquel metal hidruro (NiMH) y tiene una capacidad de 1,7 kilovatios hora con una tensión de 288 voltios. Al frenar, el motor eléctrico funciona como alternador y recupera la energía cinemática que se acumula en la batería de alto voltaje.

Componentes del sistema de propulsión del Porsche Cayenne Hybrid.


Funcionamiento del sistema

El sistema híbrido paralelo de Bosch permite que trabajen conjuntamente ambos motores o solo el eléctrico en aras de obtener el mínimo consumo y, como consecuencia, las mínimas emisiones contaminantes.

Como ya hemos comentado, a menos de 60 kilómetros por hora el sistema puede funcionar en modo eléctrico. Esto significa que en ciudad podrán funcionar mayoritariamente en modo 100% eléctrico con el consiguiente ahorro de combustible y reducción de emisiones.

Ante aceleraciones fuertes, al afrontar repechos o, en definitiva, en aquellos casos en que sea necesario, pueden funcionar simultáneamente los motores eléctrico y térmico. Funcionando los dos a la vez, el Volkswagen Touareg y el Porsche Cayenne serán capaces de acelerar de 0 a 100 kilómetros por hora en 6,5 segundos. Durante esta aceleración, la potencia aumenta a 279 kilovatios (380 PS) y el conductor puede aprovechar un par de giro de hasta 580 Nm. Las prestaciones obtenidas no están reñidas con el bajo consumo, verdadero objetivo del sistema híbrido paralelo de Bosch. Gracias al accionamiento eléctrico paralelo, el Cayenne y el Touareg híbridos tendrán un consumo medio de 8,2 litros cada cien kilómetros y las emisiones de CO2 serán de 193 gramos por kilómetro recorrido. Estas cifras son más propias de un vehículo diésel de potencia media-alta. De hecho, ambos modelos cumplen la normativa Euro 5 y el estándar de emisiones de Estados Unidos, el ULEV 2.

En las situaciones en las que el conductor deja de pisar el acelerador, se activa la “función por inercia” que consiste en que el motor de combustión se apaga automáticamente y el vehículo rueda libremente sin consumir combustible. Aunque se circula con el motor térmico apagado, todos los dispositivos de seguridad y de confort funcionan con normalidad. La “función de inercia” se activa hasta una velocidad máxima de 160 kilómetros por hora.

Merece especial mención la función de uno de los componentes centrales, el sistema electrónico de potencia. Éste hace de puente entre el alto voltaje del accionamiento eléctrico y los 12 V de la red de a bordo. Su inversor transforma la corriente continua de la batería en corriente alterna trifásica para el motor eléctrico y viceversa.



Los cambios de modo de funcionamiento, inapreciables

Ésta ha sido una de las prioridades de Bosch en aras de garantizar el máximo confort de los ocupantes, que no se noten los cambios a la hora de entrar en acción los motores eléctrico y térmico. De la óptima interacción entre el motor eléctrico y el de combustión se encargan la tecnología de control de última generación, la mejora de los componentes híbridos y el sistema de inyección directa empleado tal como explica Mathias Küsell, Jefe del Departamento de Desarrollo y Proyectos con Clientes para Vehículos Híbridos y Eléctricos de Bosch: “en el sistema de control para híbridos hemos combinado elementos ya probados y muchas innovaciones. Como base utilizamos el sistema Motronic, que ya funciona en muchos coches de gasolina de inyección directa. Adicionalmente, hemos integrado las funciones necesarias para el accionamiento híbrido”.

Otra de las principales líneas de actuación para garantizar el confort de los ocupantes es que no se apreciara el cambio del motor eléctrico cuando pasa de funcionar como tal a funcionar como alternador. Para garantizar que este paso se produce de forma suave, el sistema electrónico de control tiene acceso continuo a los datos de los sensores provenientes del motor de combustión, del motor eléctrico, de la batería, del acoplamiento y de otros componentes. Con esta verificación, el sistema de control analiza y regula en tiempo real la interacción de los dos tipos de accionamiento del motor eléctrico. Un acoplamiento adaptativo cumple con el cometido de realizar el cambio de modo de uso de forma prácticamente inapreciable. Así mismo, este acoplamiento asegura que el motor eléctrico y el motor de combustión funcionen exactamente con el mismo número de revoluciones en el momento de cambio de par.

El Generador Motor Integrado (IMG) está ubicado entre el motor de combustión interna y la transmisión.


La rentabilidad del sistema

 

Robert Bosch asegura que su tecnología híbrida paralela es más económica que otras soluciones híbridas. Sus ingenieros dan algunos ejemplos: el motor eléctrico se utiliza como propulsor y como generador de energía o el volumen de la electrónica de potencia se ha reducido en una tercera parte pasando de quince a diez litros y el objetivo es alcanzar los cinco litros. También recuerdan que el sistema se acompaña de otras soluciones que optimizan sus objetivos de lograr los mínimos consumos y emisiones como el sistema de parada y arranque Start&Stop que apagan el motor, por ejemplo, en un semáforo en rojo o, si las condiciones lo permiten, el sistema arranca el vehículo en modo eléctrico cuando dicho semáforo se pone en verde.

En el proceso de fabricación en serie del sistema híbrido de Bosch una de las prioridades es la reducción de costes. Un ejemplo de ello, el volumen de la electrónica se ha reducido en una tercera parte.


Los ingenieros de Bosch también trabajan intensamente en la reducción de costes. Para ello, su sistema híbrido paralelo tiene una estructura modular, es decir, se podrá instalar en distintos modelos y marcas automovilísticas. El objetivo es que esta tecnología híbrida se pueda implantar en los modelos más vendidos del mercado. Otra de las estrategias que se contemplan es que los clientes de Bosch recibirán del mismo proveedor accionamientos eléctricos completos y adaptados junto con sus baterías de iones de litio. Para ello, la firma alemana ha creado, junto con Samsung SDI, SB LiMotive, una jointventure que tiene previsto fabricar a partir de 2011 las primeras baterías para vehículos totalmente eléctricos. Con unas baterías más potentes y ligeras aumentará el potencial de ahorro de la tecnología híbrida.

 

La “radiografía” muestra algunos de los componentes y sistemas desarrollados por Bosch para vehículos con tecnología híbrida.

 

 

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