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La historia del Toyota Prius (II): Evolución de la tecnología híbrida

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Continuamos en Espacio Toyota con nuestro pequeño homenaje al Toyota Prius, un auténtico pionero de la tecnología híbrida viable, y vendible, que lleva entre nosotros más de 15 años ya y que sigue evolucionando generación tras generación.

En el primer capítulo de esta serie dedicada a la historia del Prius dimos un breve repaso a su característico diseño y su evolución a lo largo del tiempo. Hoy nos toca hablar de la tecnología híbrida y su increíble progreso gracias a Toyota que, a pesar del éxito, sigue manteniendo el listón bien alto.

Las raíces de la tecnología híbrida de Toyota

Aunque, como ya sabemos, Toyota apareció en los titulares, logrando un impacto mundial, cuando lanzó el Prius original en 1997 sus credenciales en el desarrollo de vehículos híbridos respetuosos con el medio ambiente se remontan casi 50 años atrás. La historia comienza concretamente en 1965, cuando se comenzó a investigar la viabilidad de utilizar las turbinas de gas para alimentar un motor eléctrico en los vehículos.

En 1969 Toyota desarrolló un autobús equipado con este sistema, pero con un motor de dos ejes. Seis años más tarde la misma tecnología se aplicó a un turismo que se bautizó como Toyota Century hybrid, utilizando el, en aquel momento, buque insignia de Toyota en Japón.

Toyota Century primera generación

Más tarde, en 1977, Toyota decidió utilizar su modelo deportivo para mostrar su futurista proyecto. Así nació el Toyota Sports 800 gas turbine hybrid. La aplicación de un prototipo de sistema híbrido en un concept car encarna un objetivo que los ingenieros de Toyota ya tenían en mente: Rendimiento con respeto al medio ambiente. Esta es exactamente la misma filosofía que se sigue hoy en día con la tecnología Toyota Hybrid Synergy Drive.

Toyota Sports 800

Primera generación, Toyota Hybrid System THS

No es ninguna sorpresa que la turbina de gas se descartara a favor del desarrollo de un sistema en el que un motor de combustión interna funciona con un motor eléctrico, compacto pero potente, y una batería de alta capacidad.

Toyota también comprendió que maximizar la eficiencia no sólo debería centrarse en el motor y la transmisión, si no también en un diseño inteligente que ahorrara peso y redujera la resistencia aerodinámica.

prius_first_generation_scheme

En 1997, el concepto se hizo realidad cuando Toyota lanzó el Prius, el primer vehículo de pasajeros de producción híbrido del mundo (el HV minibús Coaster sólo obtuvo el título de primer vehículo híbrido de producción) y un hito en la historia del automovilismo.

La arquitectura Toyota Hybrid System (THS) del sistema de propulsión era algo radical, pero robusta. El mundo del motor no había visto nada igual y pronto Toyota comenzó a cosechar premios por todo el mundo. Incluso hoy en día, sus cifras de rendimiento son respetables: gasto de combustible en ciclo combinado de 5,1 l/100km, emisiones de CO2 de 120g/km y aceleración de 0 a 100 km/h en 13,4 segundos. En 2001 se desarrolló el Estima MPV, conocido como Previa en Europa, el primer vehículo híbrido con tracción a las cuatro ruedas.

hybrid-power-flow

El Prius causó un fuerte impacto por su muy peculiar propuesta, los conductores del momento estaban desconcertados por la tecnología y los expertos estaban divididos sobre si el coche híbrido tenía un futuro comercial. Pero en Toyota estaban seguros de que había logrado un avance tecnológico significativo, viable y duradero.

japanese-first-generation-prius

El Prius de primera generación tuvo dos versiones denominadas NHW10 y NHW11. Por cierto la batería de Ni-MH era de 274V y estaba compuesta de 38 módulos, estas son las motorizaciones combinadas de ambas versiones:

NHW10

Toyota Hybrid System Gasoline: 1.5 L 1NZ-FXE DOHC I4 13.5:1 compression 43 kW (58 hp) @ 4000 rpm 102 Nm (75 lb·ft) @ 4000 rpm Electric: 288 V motor 30 kW (40 hp) @ 940 rpm 305 Nm (225 lb·ft) @ 0 rpm

NHW11

Toyota Hybrid System Gasoline: 1.5 L 1NZ-FXE DOHC I4 VVT-i 13.0:1 compression 52 kW (70 hp) @ 4500 rpm 110 Nm (82 lb·ft) @ 4200 rpm Electric: 273.6 V motor 33 kW (44 hp) @ 1040 rpm 350 Nm (258 lb·ft) @ 0 rpm

2004, llega la actualizada tecnología Toyota Hybrid System II

interior Prius segunda generacion

La segunda generación del Prius trae una increíblemente extensa lista de tecnologías nuevas o renovadas. Creo que lo mejor es echar un vistazo al resumen que aparecía en la nota de prensa que se lanzó en aquel momento:

Acercando el presente y el futuro

• Hybrid Synergy Drive ® ofrece un rendimiento con un bajo impacto sobre el medio ambiente • El motor eléctrico ultra eficiente tiene ahora un papel más importante en la alimentación del vehículo • Aceleración de 0-100 km/h en 10,9 segundos con un consumo de combustible combinado 4,3 l/100km • El modo de conducción EV permite al conductor elegir el modo totalmente eléctrico con sólo pulsar un botón • El nuevo circuito de alimentación de alta tensión aporta más potencia con menos pérdidas eléctricas • El motor eléctrico es el más potente para su peso y tamaño en el mundo • El motor de gasolina de ciclo Atkinson es el más eficiente motor gasolina en producción • Smart Regenerative Braking System ahorra combustible utilizando la energía cinética del coche • Ingenioso dispositivo de combinación de potencias reúne fuerza motriz de varias fuentes • El motor de gasolina se apaga automáticamente cuando el Prius se detiene en el tráfico

Prius 2 Power Split Device

A diferencia del anterior Prius cuatro puertas, el nuevo modelo 2004 es un hatchback de cinco puertas muy versátil que viste una llamativa carrocería, casi futurista, totalmente en consonancia con su visión de futuro. Además el Prius cuenta con un coeficiente aerodinámico de sólo 0,26 gracias en parte a su característica trasera Kammback.

Prius Segunda Generación

El Prius utiliza un compresor de A/C totalmente eléctrico, una primicia en la industria, y también añade un sistema de dirección asistida eléctrica para minimizar aún más los sistemas accionados por correa del motor. En combinación con una batería de NiMH más pequeña y ligera, el Prius XW20 es más potente y más eficiente que el XW11.

Frenado regenerativo Prius 2

La segunda generación del Toyota Prius hace uso de una batería de NiMH 201.6v compuesta de 28 módulos. Los módulos de 7.2v contienen cada uno un controlador de carga y un relé. Los 28 módulos están conectados en serie para producir una capacidad de almacenamiento de energía total de 1.310kWh.

BAtería Toyota Prius Segunda Generación

El voltaje más alto creado por las baterías y convertidor permitieron a los ingenieros de Toyota equipar el Prius con una mayor cantidad de tecnologías "drive-by-wire", la más alta provista en un coche de producción en aquel entonces.

Esquema Prius Segunda Generación

El motor de gasolina sigue siendo de 1,5 litros y tecnología VVT-i (Variable Valve Timing with intelligence). Como veremos más adelante esto cambiaría en la siguiente generación del Toyota Prius. Aunando todas las tecnologías el consumo declarado descendía a 5 litros en ciclo urbano, en carretera 4,2 y los ya mencionados 4,3 en ciclo mixto. Las emisiones de Co2 bajaban a 104 g/km.

Motor gasolina prius 2

Toyota Hybrid System II

Gasoline: 1.5 L 1NZ-FXE DOHC I4 VVT-i 57 kW (76 hp) @ 5000 rpm 115 N·m (85 lb·ft) @ 4200 rpm Electric: 500 V 50 kW (67 hp) @ 1200 rpm 400 N·m (295 lb·ft) @ 0 rpm AT-PZEV Potencia total 110 hp (82 kW)

2009, la tecnología Hybrid Synergy Drive ahora con un nuevo motor gasolina

Toyota Prius Tercera Generación

El éxito de la segunda generación del Prius y su sofisticado sistema de propulsión Hybrid Synergy Drive hizo que Toyota obtuviera una gran cantidad de premios incluyendo el de Motor del Año 2004. Pero esto no impidió que la compañía siguiera con el objetivo de mejorar dramáticamente la eficiencia de sus vehículos híbridos.

El motor de combustión del Prius de nueva generación es más de 90 % nuevo. Es más ligero y más compacto, a pesar de que su cilindrada ha aumentado considerablemente al pasar de 1,5 a 1,8 litros.

Motores Prius 3ra Generación

Toyota Hybrid System

Motor Gasolina: 1.8 L 2ZR-FXE I4 VVT-i (Atkinson cycle) Power: 73 kW (98 hp) at 5200 rpm Torque: 142 N·m (105 lb·ft) at 4000 rpm Eléctrico: 500 V 50 kW (67 hp) @ 1200 rpm 400 N·m (295 lb·ft) @ 0 rpm

Hybrid system total: 100 kW (134 hp)

Con un motor más grande, este Prius es más potente, la potencia total aumenta un 22% (134 caballos comparados con los anteriores 109). Es tan rápido como un coche de la familia de motor 2,0 litros convencional logrando el 0-100 kmh en sólo 10,4 segundos.

Toyota Prius Tercecra Generación

Como era de esperar no se ha mejorado únicamente el motor de gasolina del Prius. El nuevo motor eléctrico del coche es un tercio más pequeño que el que se utilizaba en el Prius anterior pero es 20 % más potente, produciendo 80 caballos.

El inversor, que convierte la electricidad almacenada en corriente alterna de 650 voltios para el motor, es también más de un tercio más ligero y más pequeño, mientras que el paquete de baterías de mayor capacidad ha mejorado su refrigeración.

Como ya sabéis la historia ha continuado desde entonces y a la familia del Prius han llegado varios miembros entre los que hay que destacar desde el punto de vista técnico el Toyota Prius plug-in hybrid, en el que el motor eléctrico asume más protagonismo en el momento de la conducción. Os dejo con este interesante vídeo sobre el aspecto más técnico del Toyota Prius plug-in hybrid:

Como habréis quedado algo saturados de datos y terminología técnica, en la tercera y última parte de este especial sobre la historia del Prius nos relajaremos un poco. En concreto os propondremos dar un repaso a los mejores vídeos disponibles en Internet de este modelo que ya es historia de la industria del automóvil, estad atentos a Espacio Toyota.

En Espacio Toyota

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