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Aproximadamente el 70% de las emisiones globales de CO2 se debe a la combustión de combustibles fósiles, y el sector del transporte supone casi un cuarto de dicho porcentaje. Para alcanzar los ambiciosos objetivos climáticos de París, en el futuro serán necesarias nuevas tecnologías en la propulsión de los vehículos. La tecnología eléctrica sigue evolucionando y en el año 2030 casi el 30% de los turismos que se fabriquen funcionarán con una propulsión completamente eléctrica. Otro 30% del mercado mundial aún estará constituido por vehículos propulsados sólo por un motor de combustión. Y el 40% restante tendrán una propulsión híbrida.
Esto será posible gracias a la hibridación “suave” de 48 voltios que ha desarrollado Schaeffler, una tecnología que permite una significativa reducción de los consumos y emisiones de la mayoría de los automóviles, de un modo sencillo y a bajo coste. Según la compañía, “esta tecnología va a ser decisiva en la popularización masiva de los híbridos, por las ventajas que aporta, su simplicidad de funcionamiento, porque se puede se puede instalar en automóviles, estructuras de producción y ensamblaje ya existentes, lo que permitirá comercializar híbridos a precios muy competitivos”.
La hibridación de 40 voltios permite electrificar plataformas convencionales, proporcionando hasta 20 kW de potencia eléctrica sin realizar grandes cambios para adaptar toda la arquitectura. Comparado con los sistemas híbridos de alto voltaje, el de 48 voltios tiene una "sensacional" relación coste-beneficio, según Schaeffler. Y su implementación técnica es sencilla gracias a su concepción modular, que facilita su inserción.
El uso de la hibridación “suave” permite una reducción media de consumos y emisiones de CO2 de un 15% (según el nuevo ciclo WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedures, por sus siglas en inglés), gracias a la recuperación de energía en las fases de deceleración y frenado. Esa energía se utiliza en tantas situaciones de conducción como sea posible, bien para aumentar la potencia, para conducir de forma puramente eléctrica o para mantener la velocidad de crucero. Esto significa que el motor de combustión interna se desconectará y conectará entre 600.000 y 900.000 veces durante su vida útil, dependiendo de la estrategia de conducción adoptada.
La hibridación de 48V también permite satisfacer las demandas, cada vez mayores, de energía eléctrica, por ejemplo, para nuevas funcionalidades del automóvil o la conducción autónoma. La eficiencia y las prestaciones de un motor de combustión también se ven incrementadas con este sistema; por ejemplo, proporcionando un aporte extra de par a bajas revoluciones, en combinación con el control de la distribución. Además, con la legislación RDE (Real Driving Emissions), reducir la carga del acelerador en las fases de aceleración y emplear catalizadores eléctricos puede llevar a una mejora significativa de las emisiones.
Los niveles de hibridación 48V
Las simulaciones de consumo y emisiones bajo ciclo WLTC completadas por Schaeffler muestran que un híbrido nivel 0 logra un ahorro del 3,8% en consumos y emisiones (respecto a un microhíbrido de 12 voltios, con alternador inteligente y función start&stop) con motor eléctrico de polos asíncronos o de polos intercalados; y de un 6,6% con motor eléctrico síncrono de imanes permanentes (PSM).
Debido a su bajo coste de integración, esta tecnología se utilizará de forma masiva en los próximos años, especialmente en Europa, y contribuirá de manera decisiva al cumplimiento de los objetivos de emisiones de CO2 medias de las marcas. En 2030 se estima una producción anual de aproximadamente 20 millones de unidades de sistemas de nivel 0.
El módulo híbrido con motor síncrono de imanes permanentes rinde una potencia continua de 10 kW, con picos máximos de 15 kW durante 20 segundos. El embrague de desconexión tiene una capacidad de par de 250 Nm. Se requiere un espacio axial adicional de 80 mm. para integrar estos elementos, algo fácil de lograr en una disposición de motor transversal de tres cilindros con tracción delantera. Todo el módulo híbrido de nivel 2 supone un incremento de peso de 31 kilos.
Gracias a este sistema, sumado a un generador de arranque de 12 V, las emisiones de CO2 caen un 15,3% en comparación con el vehículo básico con motor de combustión. El módulo híbrido también se puede usar en un vehículo de tracción total con la adición de un embrague multidisco, que transmite hasta 800 Nm.
El eje está diseñado de tal manera que hace posible la conducción puramente eléctrica en entorno urbano. La tecnología de motor eléctrico que se debe usar para completar este sistema es una decisión abierta y depende de la potencia máxima, la densidad de potencia, el espacio y la seguridad funcional. El peso total del eje eléctrico es de aproximadamente 40 kilos.
Un sistema de tracción total convencional en un vehículo típico del segmento C incrementa el consumo un 11% de media. Utilizando este sistema, un híbrido nivel 4 de tracción total reduce el consumo y las emisiones en un 15,5% respecto a un tracción delantera; y un 24% respecto a ese mismo modelo con tracción total convencional.
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