Los híbridos y los vehículos totalmente eléctricos crean su propia energía para recargar la batería mediante un proceso conocido como frenado regenerativo (modo regenerativo). Hemos explicado qué es el frenado regenerativo y cómo funciona el proceso en términos generales, pero mucha gente está interesada en los detalles más profundos de la generación de electricidad. Entienden que en un vehículo híbrido o totalmente eléctrico la palabra «regenerativa», en términos de frenado regenerativo, significa capturar el impulso del vehículo (energía cinética) y convertirlo en electricidad que recarga (regenera) la batería de a bordo cuando el vehículo está desacelerando y/o deteniéndose. Es esta batería cargada la que a su vez alimenta el motor eléctrico de tracción del vehículo. En un vehículo totalmente eléctrico, este motor es la única fuente de locomoción. En un híbrido, el motor funciona en asociación con un motor de combustión interna. Pero ese motor no es sólo una fuente de propulsión, también es un generador.
Cualquier motor de imanes permanentes puede funcionar como motor o como generador. En los vehículos totalmente eléctricos e híbridos, se denominan más exactamente motor/generador (M/G). Pero los curiosos de la tecnología quieren saber más, y a menudo preguntarán «¿Cómo, y mediante qué mecanismo o proceso, se crea la electricidad?» Es una buena pregunta, así que antes de empezar a explicar cómo funcionan los M/G y el frenado regenerativo en híbridos y vehículos eléctricos, es importante tener conocimientos básicos sobre cómo se genera la electricidad y cómo funciona un motor/generador.
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¿Cómo funciona un motor/generador en un vehículo eléctrico o híbrido?
Independientemente del diseño del vehículo, debe haber una conexión mecánica entre el motor/generador y el tren motriz. En un vehículo totalmente eléctrico, puede haber un M/G individual en cada rueda o un M/G central conectado a la cadena cinemática mediante una caja de cambios. En un híbrido, el motor/generador puede ser un componente individual accionado por una correa accesoria del motor (como un alternador en un vehículo convencional; así es como funciona el sistema BAS de GM), puede ser un motor/generador de tipo «pancake» atornillado entre el motor y la transmisión (ésta es la configuración más común, por ejemplo en el Prius), o pueden ser varios motores/generadores montados dentro de la transmisión (así es como funcionan los dos modos). En cualquier caso, el G/M tiene que ser capaz de propulsar el vehículo, además de ser conducido por éste en modo regenerativo.
Impulsar el vehículo con el M/G
La mayoría de los híbridos y eléctricos, si no todos, utilizan un sistema de control electrónico del acelerador. Cuando se pisa el pedal del acelerador, se envía una señal al ordenador de a bordo, que a su vez activa un relé en el controlador que enviará la corriente de la batería a través de un inversor/convertidor al M/G haciendo que el vehículo se mueva. Cuanto más fuerte se pise el pedal, más corriente fluye bajo la dirección de un controlador de resistencia variable y más rápido va el vehículo. En un híbrido, dependiendo de la carga, el estado de carga de la batería y el diseño del tren motriz híbrido, un acelerador fuerte también activará el motor de combustión interna (ICE) para obtener más potencia. A la inversa, levantar ligeramente el acelerador reducirá el flujo de corriente al motor y el vehículo reducirá la velocidad. Si levantas más el acelerador o lo dejas por completo, la corriente cambiará de sentido -pasando el M/G del modo motor al modo generador- y comenzará el proceso de frenado regenerativo.
Frenado regenerativo: Frenando el vehículo y generando electricidad
En esto consiste realmente el modo regenerativo. Con el acelerador electrónico cerrado y el vehículo aún en movimiento, toda su energía cinética puede ser capturada tanto para frenar el vehículo como para recargar su batería. Cuando el ordenador de a bordo indica a la batería que deje de enviar electricidad (a través del relé del controlador) y empiece a recibirla (a través de un controlador de carga), el G/M deja de recibir simultáneamente electricidad para alimentar el vehículo y empieza a enviar corriente de vuelta a la batería para cargarla.
Recuerda de nuestra discusión sobre el electromagnetismo y la acción del motor/generador: cuando un M/G recibe electricidad, genera energía mecánica, cuando recibe energía mecánica, genera electricidad. Pero, ¿cómo la generación de electricidad frena el vehículo? Por la fricción. Es el enemigo del movimiento. El inducido de la M/G se ralentiza por la fuerza que induce la corriente en los devanados al pasar por los polos opuestos de los imanes del estator (está luchando constantemente contra el empuje y la tracción de las polaridades opuestas). Es esta fricción magnética la que va minando lentamente la energía cinética del vehículo y ayuda a restarle velocidad.