Funcionamiento de la transmisión híbrida y el inversor en el Prius
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TRANSMISION HIBRIDA
Ubicación: Acoplada al motor de combustión interna y eje delantero.
Descripción y funcionamiento:
La transmisión del Prius consta de un engranaje de tipo planetario o epicicloidal que realiza la unión entre dos grupos motor generador, denominados MG1 y MG2 respectivamente.
Los dos motores eléctricos MG1 y MG2 son muy similares en construcción pero tienen tamaños diferentes siendo el más grande el MG2. Ambos son motores eléctricos de corriente alterna síncronos de imanes permanentes en el rotor. El rotor es el encargado de girar el eje, tan solo consta de un eje con imanes permanentes y no dispone de ninguna conexión eléctrica. Se elige la construcción mediante los imanes permanentes en el rotor debido a que el motor por sí mismo y sin necesidad de aportarle electricidad, es capaz de generar energía eléctrica al girar su eje.
El estátor es la parte fija del motor eléctrico y contiene 3 conjuntos de bobinas. Cuando la corriente pasa en una dirección a través de las bobinas se genera un campo magnético de rotación en el estátor, que hará girar el rotor en el mismo sentido que el campo y a la misma velocidad (síncrono).
Si el rotor gira mediante un par de rotación, en este caso proveniente del giro de las ruedas o del motor de combustión, una corriente eléctrica circulará a través de las bobinas del estátor y el motor pasará a operar como generador, recargando la batería de tracción.
INVERSOR
Ubicación: Bajo el capó
Descripción y funcionamiento:
Dado que los grupos motor/generador funcionan con corriente alterna trifásica y la batería, al igual que todas las baterías, almacena la electricidad en corriente continua, se necesita una parte de electrónica de potencia para realizar la conversión, denominada inversor.
Dicho componente está formado por interruptores controlados eléctricamente denominados transistores bipolares (IGBT) que permiten realizar la conversión de continua a alterna y vice versa funcionando como diodos rectificadores. A su vez, contiene tres condensadores que permiten elevar la tensión de la batería de 201,6 V hasta un máximo de 650 V.
El inversor conoce la posición del MG1 y MG2 mediante un sensor que está ubicado en el eje y regula la corriente a las bobinas para mantener el par y la velocidad de giro deseados en cada momento.
También hace la función de conversor DC/DC, ya que la conversión de corriente continua a corriente continua se debe hacer para poder cargar la batería de 12 V a través de la batería de tracción (201,6 V). De igual forma que en los vehículos eléctricos, la batería de 12 V tiene aquí también la función de dar alimentación a las centralitas, equipo multimedia, luces, etc.
En resumen, las funciones del inversor son la inversión de la electricidad de alto voltaje de la batería de tracción a electricidad alterna trifásica para alimentar los motores eléctricos. A su vez, realiza la función contraria convirtiendo la electricidad alterna en continua para recargar la batería de tracción por medio del frenado regenerativo.