Climatización en vehículos híbridos: ¿cómo funciona?

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on whatsapp
WhatsApp

Desde los años 30 en los que General Motors desarrolló la calefacción para vehículos y Packard el aire acondicionado poco ha cambiado, hasta que comenzó el desarrollo de tecnologías alternativas al motor de combustión, con los híbridos de Toyota (a la que mas tarde se sumarían Lexus, Hyundai, Kia, Ford y demás fabricantes) y los vehículos eléctricos (GM EV1, Tesla, Leaf, etc).  En este post nos vamos a centrar en la climatización de los primeros, los HEV, híbridos no enchufables.

mando aire acondicionado prius


 

¿Cómo funciona la calefacción de un vehículo híbrido?

La calefacción emplea el calor sobrante del motor, dependiendo de la generación del coche, unos llevan un depósito específico aislado, de forma que el líquido refrigerante se mantiene a temperatura durante más tiempo (48h según Toyota en los Prius de segunda generación), los modelos posteriores recuperan calor del sistema de escape. Además en ciertos mercados llevan calentadores eléctricos auxiliares por efecto joule, como un calefactor eléctrico doméstico pero de menor potencia, para que el aire no salga frío hasta que el motor alcanza su temperatura correcta.

vaso de expansión aislado recuperación de calor Lexus CT

 

Repasemos este post de nergiza, en él leemos que la calefacción de un coche es calor que sobra, pero, en un híbrido no usamos siempre el motor térmico. Correcto, por eso el consumo aumenta al usar el coche en invierno. Si en vez de usar la calefacción usamos los asientos calefactables notaremos una reducción en el consumo, ya que se alimentan de la batería de 12V. De hecho algunos los encienden automáticamente.

Como buenos nergizos, os estaréis preguntando si no sería mejor emplear una bomba de calor. Hay que tener en cuenta que el motor necesita una temperatura de trabajo, por eso al arrancar un híbrido en frío siempre arranca el motor térmico, hasta que el anticongelante del motor llega a 60ºC. Una vez llega a esa temperatura lo arranca al bajar de 40ºC, para tener siempre el motor entre 40 y 60ºC. Con la calefacción sustraemos calor del motor haciéndola pasar por un radiador en el interior del vehículo. Con una bomba de calor, el motor reduciría su funcionamiento al enfriarse más lentamente, pero la batería se gastaría más rápido (además, sería menos eficiente a temperaturas inferiores a los 0ºC). Hay que tener en cuenta que al gastarse la batería arrancaría el motor térmico, ¿no es mas sencillo simplemente sacar el calor del motor de combustión?. De paso, al calentar el habitáculo recargamos la batería, suavizando el aumento de combustible.

En los híbridos enchufables es distinto, pues pueden circular más kilómetros a velocidades superiores sin arrancar el motor térmico, por eso el Prius PHEV emplea una bomba de calor, mientras que el Hyundai Ioniq apuesta por el motor térmico.

 

¿Y el aire acondicionado de un coche híbrido?

Es parecido a un split doméstico, tenemos el condensador junto a los radiadores del motor térmico y el inversor, y el compresor accionado eléctricamente por la batería de tracción, en vez de por la correa de accesorios del motor, ya que así el coche puede funcionar en modo EV manteniendo el interior a temperaturas confortables, sin encender el motor (en un atasco por ejemplo). Otra ventaja de emplear un compresor eléctrico es que no resta potencia al motor térmico, pues al acoplarlo el embrague, el compresor a un motor térmico le quita entre 2 y 15 caballos, aquí solo consume batería.

 

En el interior tenemos el evaporador junto al radiador de la calefacción y el ventilador, alimentado por la batería de 12V, sin diferencias respecto a un coche convencional.

Detalle de los tubos de alta y baja presión con el visor de líquido

¿Es eficiente el compresor eléctrico? Si, además a partir del Prius 2 todos los híbridos llevan un compresor inverter, que lo hace más eficiente trabajando en función de la carga requerida, con un consumo de 100-200W.

En mi vehículo, con el software Toyota Techstream conectado al vehículo por OBD vemos que el compresor trabaja en un rango de 1100 a 7500 RPM, que decide el ordenador destinado a la climatización del vehículo, en función de todos los parámetros que podemos observar (temperatura interior, exterior, deseada por el usuario, etc).

parámetros del climatizador del coche

 

Otra ventaja de los compresores eléctricos es que el flujo de refrigerante es más estable, ya que no depende de las revoluciones del motor, al no depender del motor también se consigue mayor confort y menor consumo de combustible.

 

¿Son estos sistemas el futuro en automoción?

Gradualmente se irán eliminando los motores térmicos, por lo que se han buscado alternativas a todos los sistemas dependientes de la correa de accesorios, con el aire acondicionado la más popular es la refrigeración por compresión, que es la que se ha adaptado a estos vehículos. Otros vehículos como el Audi SQ8 (mild-hybrid) también llevan un compresor eléctrico a pesar de que pueden prescindir de él, ya que el motor de combustión siempre funciona (excepto cuando está parado con el sistema start-stop o llaneando a velocidades entre 55 y 160Km/h durante 40 segundos). Hasta que no se desarrolle una tecnología diferente es la que veremos.

10 comentarios en «Climatización en vehículos híbridos: ¿cómo funciona?»

  1. Creo que si se desarrollara una tecnología diferente antes se aplicaría a sistemas domésticos que ha vehículos, no me quiero imaginar lo que tiene que costar la miniaturización de dispositivos que ni siquiera existen todavía para que quepan en los ya apretados sistemas internos de un vehículo.

    Responder
      • Gracias. Pero en ese artículo se habla de entre 1.5y 5 CV. Una barbaridad, pero ni la mitad de lo que se menciona aqui. Además de que será de forma puntual cuando lo conectamos y el coche esté a 50º

        Responder
        • El del post antiguo es un ejemplo, posiblemente haya otros compresores que consuman más, supongo que para monovolumenes y SUVs por ejemplo se usarán compresores más potentes.

          Responder
          • Siento ser pesado, pero por muy maravillosos que sean los coches eléctricos y muy demoníacos los de combustión, no me creo que el primero necesite 200w (según leo en el artículo) y el segundo más de 10.000w.
            Algo no me cuadra

            Responder
  2. Amplío algunas cosillas del Artículo de Hugo.

    “en un híbrido no usamos siempre el motor térmico. Correcto, por eso el consumo aumenta al usar el coche en invierno.” Para regular el comportamiento del coche cuando le pedimos calefacción y el coche tiene el motor apagado, en los híbridos de Toyota suele haber 3 modos: ECO, Normal y PWR (estos son los del Prius 3G). Para una de las cosas que sirven estos modos es para decirle al coche qué priorizamos: consumo o confort. Por ejemplo, en invierno si tenemos la calefacción puesta y vamos en modo ECO, podremos tener el motor de combustión apagado más tiempo a costa de que la calefacción sea más débil. Sin embargo si vamos en normal o PWR, el coche mantendrá el motor de combustión encendido más tiempo (aunque no le estemos demandando potencia) para que la calefacción nos aporte más calor.

    Hablando del A.A.: “ya que así el coche puede funcionar en modo EV manteniendo el interior a temperaturas confortables, sin encender el motor (en un atasco por ejemplo)”. O también, si se coge como opción en el coche, se puede encender su Aire Acondicionado remotamente desde el mando a distancia del coche con el coche apagado, para que esté un poco más fresco cuando entremos en él.

    “Otra ventaja de emplear un compresor eléctrico es que no resta potencia al motor térmico,”. Estoy de acuerdo, directamente no se la resta, pero indirectamente sí que se la resta. En los híbridos de Toyota/Lexus, el coche va cargando su batería híbrida mientras su motor de combustión está encendido robándole un poco de energía para inyectarla en su batería híbrida, y eso lo hace a unos amperios proporcionales a cuánto de alejado esté el SOC de la batería respecto al 60%. Por ejemplo, si tenemos el SOC al 60%, no se desviará energía prácticamente hacia la batería, si lo llevamos al 57% se desviará algo de energía hacia la batería, si lo llevamos al 50% se desviará mucha más energía hacia la batería, etc. Como el A.A. del coche está constantemente (de forma dinámica en los modelos con inverter) sacando energía eléctrica de la batería para hacer funcionar su A.A., el coche se ve obligado a inyectar energía en forma de corriente eléctrica hacia su batería híbrida (energía que sale de la combustión y que no puede emplear para mover el coche) para intentar mantener su SOC cercano al 60%.

    “¿Es eficiente el compresor eléctrico? Si, además a partir del Prius 2 todos los híbridos llevan un compresor inverter, que lo hace más eficiente trabajando en función de la carga requerida, con un consumo de 100-200W.” En cuanto el coche empieza a tener la temperatura bajo control, así es. Pero cuando entramos en nuestro coche que tiene una temperatura de 50ºC, el A.A. se pone a gastar electricidad como loco para intentar reducir esos más de 25ºC de diferencia entre la temperatura que le pedimos y la que hay en el coche, y podemos ver como “chupa” 1,2 KW de potencia (en mi Prius 3G) de su pequeña batería eléctrica, justo además mientras el coche también va propulsado por energía eléctrica aunque tenga su motor de combustión encendido (por sus fases de calentamiento). Esta situación produce un stress muy grande a las baterías de los híbridos Toyota/Lexus. Para estos casos también se pueden usar los modos ECO/Normal/PWR ya que hacen que el A.A. consuma más o menos potencia eléctrica.

    Responder
  3. Gracias Nergiza!!!!

    Tengo en mente cambiar mi vehículo este año, jubilar mi TDI y coger el Corolla SW 180.

    Tenia dudas del funcionamiento del motor térmico, bueno más bien a como gestiona en frío el vehículo esa parte, y acaba de ser resuelta, mantiene el motor térmico a 60grados…. perfecto!

    También se empiezan a poner turbos eléctricos, lo que ayuda a la fiabilidad, potencia y linealidad de la entrega.

    Responder
  4. Queda mucho por recorrer en cuanto a motores híbridos.Quizás en unos cuantos años podamos ver realmente su verdadera utilidad,en estos momentos es muy escasa su información y utilidad.Saludos

    Responder

Deja un comentario

Los datos de carácter personal que proporciones rellenando el presente formulario serán tratados por Carlos Gutiérrez (Nergiza) como responsable de esta web. La finalidad de la recogida y tratamiento de los datos personales solicitados es gestionar los comentarios que realizas en este blog y/o suscribirte a los mismos. Legitimación: Consentimiento del interesado. Te informo que los datos que me facilitas estarán ubicados en los servidores de Cubenode (proveedor de hosting de Nergiza) dentro de la UE. Política de privacidad de Cubenode. El hecho de que no introduzcas los datos de carácter personal que aparecen en el formulario como obligatorios podrá tener como consecuencia que no pueda atender tu solicitud. Podrás ejercer tus derechos de acceso, rectificación, limitación y suprimir los datos en carlos@nergiza.com así como el derecho a presentar una reclamación ante una autoridad de control. Puedes consultar información adicional sobre Protección de Datos en: https://nergiza.com, así como consultar mi política de privacidad.