Los inicios de las batería hídridas Toyota se remontan al primer Toyota Prius, el cual fue producido por primera vez en Japón en 1997 y posteriormente introducido al resto del mundo en el año 2000. Asimismo, vemos que el concepto de baterías híbridas como fuente de desplazamiento lo encontramos en vehículos distintos a los sedan, tal y como ocurre en el caso del Toyota Highlander.
Una batería híbrida es como cualquier otra batería, excepto que es recargable y tiene energía suficiente para mover un gran vehículo pesado por muchos kilómetros. Gracias a dichas baterías ciertos modelos Toyota pueden mantenerse en funcionamiento sin la necesidad de combustibles de origen fósil.
¿Cómo funcionan las baterías híbridas?
Como todas las baterías, las híbridas tienen dos electrodos que emiten una carga eléctrica, la cual se coloca en una solución rica en iones llamada electrolitos. Para aquellos que lo hayan olvidado, un ion, es un átomo o grupo de átomos con carga eléctrica.
Los electrodos son típicamente muy estrechos, por lo que una película de polímero, llamada un separador, les impide tocarse, lo que crearía un cortocircuito. Un interruptor de encendido y apagado en cualquier dispositivo es alimentado por la batería puede ser de nuestro teléfono o computadora portátil. Esto crea un puente entre los electrodos de la célula para generar energía. Es entonces cuando comienza la reacción electroquímica.
Es importante tener en cuenta que lo que comúnmente denominamos “una batería” es en realidad un paquete de baterías que alberga muchas células individuales. La batería del teléfono móvil es sólo una célula única, pero algo más grande, incluso un ordenador portátil de baterías utiliza múltiples células que trabajan juntas.
Los elementos de ionizado en un electrodo están en un estado químico, cuando se sienten atraídos fácilmente para combinar con otras moléculas, que emiten electrones (energía) en el proceso. Dichos elementos se tiran a través del electrolito y el separador hacia el electrodo opuesto. Los iones del electrodo negativo (ánodo) dan electrones; los iones positivos que vienen hacia el ánodo aceptan. Los electrones liberados durante este proceso viajan a través del circuito externo (por ejemplo, el teléfono), produciendo un flujo de carga en la dirección opuesta al flujo de iones. Durante la recarga, la corriente se ve obligada a invertir el proceso.
Las baterías híbridas hoy: Toyota Prius
El paquete de baterías de la segunda generación del Toyota Prius consta de 28 módulos cada uno, el hidruro metálico de níquel Panasonic prismática contiene seis celdas conectadas en 1.2 voltios en serie para producir una tensión nominal de 201,6 voltios. El número total de células es 168, en comparación con 228 células empaquetadas en 38 módulos de la primera generación Prius. El paquete se coloca detrás del asiento trasero.
El peso de la batería completa es de 53,3 kg. La capacidad de potencia de descarga del paquete de Prius es de aproximadamente 20 kW al 50 por ciento del estado de carga. La capacidad de potencia aumenta con temperaturas más altas y disminuye a temperaturas más bajas. El Prius tiene un equipo que está dedicado exclusivamente al mantenimiento de la batería Prius a la temperatura óptima y el nivel de carga óptimo. El aire es aspirado por un ventilador de 12 voltios instalado por encima del neumático trasero del lado del conductor..
Toyota Highlander con batería híbrida
La batería de níquel e hidruro metálico utilizado en Highlander Hybrid y el Lexus RX 400h, está empaquetada en una carcasa metálica de la batería de nuevo desarrollo. Las células de 240 pueden ofrecer alta tensión de 288 voltios-pero las unidades de motor y los generadores pueden operar en voltaje variable en cualquier punto de 280 voltios a 650 voltios. La batería suministra 288 voltios, pero el convertidor elevador, una parte del inversor por encima del eje transversal, cambia esto a 500 voltios. Esta batería proporciona un 40 por ciento más de energía que la batería Prius, a pesar de ser un 18 por ciento más pequeño.
Cada uno de los módulos tiene su propio sistema de seguimiento y control de enfriamiento. El rendimiento de la refrigeración reduce las pérdidas de eficiencia debido a un calor excesivo, asegurando que la batería puede suministrar energía eléctrica requerida a los motores en todo momento. La unidad de batería de monitoreo gestiona la descarga y recarga por el generador y los motores para mantener el nivel de carga constante, mientras que el coche está en marcha. El paquete de baterías se estiba debajo de los asientos traseros.
Ford Scape de batería híbrida
El paquete de baterías de Escape híbrido de Ford, fabricado por Sanyo, consta de 250 células níquel e hidruro metálico individual. Al igual que con otros paquetes de baterías híbridas, las células tienen una forma similar a una batería de linterna de tamaño D. Cada célula de batería individual, contenida en una caja de acero inoxidable, es de 1,3 voltios. Las células se sueldan y se envuelven juntas en grupos de cinco para formar un módulo. Hay 50 módulos de la batería. El voltaje total de la batería es de 330 voltios.
Iones de litio: próxima generación de baterías híbridas y autos híbridos
Los iones de litio (Li-o ion) son importantes porque tienen una energía más alta con respecto a la densidad de la cantidad de energía que poseen por peso o por volumen que cualquier otro tipo.
La regla general es que las células de iones de litio tienen más o menos el doble de energía por libra al igual que la generación anterior de baterías avanzadas, de níquel, metal e hidruro (NiMH) que se utiliza en todos los híbridos actuales, incluyendo el Toyota Prius. NiMH, a su vez, posee alrededor del doble de energía por libra del plomo-ácido convencional (PBA) de la batería de 12 voltios que alimenta el motor de arranque de nuestro auto. Es la capacidad de Li-ion para llevar tanta energía que hace posible los autos eléctricos.
La comparación de las baterías de la legendaria EV1 de GM a los de su próxima Volt de alcance extendido EV. El paquete de EV1 1997 utilizó células de plomo-ácido; eran casi 8 pies de largo y pesaba 1200 libras. Pero el paquete de voltios de hoy en día, utiliza células de iones de litio, almacena la misma cantidad de energía (16 kilovatios-hora) en envases de 5 pies de largo, con un peso de sólo 400 libras.