La descarbonización del transporte por carretera está dando lugar a diferentes sistemas de propulsión, los cuales integran en mayor o menor medida la tracción eléctrica. La arquitectura de estos sistemas es diversa y determina las prestaciones dinámicas, de eficiencia energética y autonomía de los vehículos.
Aunque todavía el parque automovilístico europeo está caracterizado en un 88.1% por vehículos propulsados por motores de combustión interna para diésel o gasolina (según datos de Eurostat para el año 2023), las nuevas propulsiones eléctricas o híbridas van ganando progresivamente cuota de mercado. Tanto es así, que además de los vehículos eléctricos puros, se ofertan diferentes opciones híbridas, comercialmente llamadas mild hybrid, full hybrid y plug-in hybrid, en inglés. El sistema de propulsión de estas tipologías presenta diferentes arquitecturas, las cuales se adecúan a la prestación eléctrica que se persiga:
Eléctricos puros: Sencillez, prestación dinámica y eficiencia. En un vehículo eléctrico puro el par en el eje de las ruedas proviene totalmente de un (o varios) motores eléctricos, no térmicos. La potencia eléctrica que consume el motor la provee una batería, la cual tiene un tamaño suficiente (hasta los 100 kWh típicamente) como para ofrecer varios centenares de kilómetros de autonomía. El eje del motor puede o no estar conectado a un sistema de transmisión, cuya salida engrana un diferencial que finalmente conecta con las ruedas motrices. Una de las bondades de esta arquitectura es el muy limitado número de componentes y, por lo tanto, una gran fiabilidad. Más aún, es habitual prescindir de la transmisión, dando lugar a eficientes sistemas direct drive. El volumen y coste final del vehículo, sin embargo, resultan influenciados en gran medida por un elemento crítico, fundamental, la batería.
Híbridos tipo paralelo: Opción compacta para mild hybrids. Esta arquitectura fue desarrollada en los años 90 por Honda e implementada, por ejemplo, en el icónico Honda Civic hasta el año 2014 con el nombre de sistema de propulsión IMA. El eje del motor de combustión está directamente acoplado al eje de un motor eléctrico, el cual es accionado por un sistema de baterías de una capacidad típicamente reducida, tan sólo suficiente como para habilitar la regeneración de energía en la frenada y el sistema start-stop. El par final proporcionado a las ruedas motrices resulta de la suma de la motorización eléctrica y térmica, lo cual se traduce en una experiencia de conducción y dinámica vehicular mejoradas, aunque no necesariamente en una reducción notable de consumo de combustible.
Híbridos tipo serie: Opción adecuada para full hybrids. En la arquitectura híbrido paralelo, la velocidad del motor eléctrico y térmico es igual, lo cual limita la flexibilidad de operación de ambas motorizaciones. La arquitectura serie solventa esta limitación, ya que el par que finalmente llega a las ruedas no está ligado a la velocidad de giro del motor térmico (salvo que no sea ésta la única motorización en funcionamiento, no obstante). El motor térmico puede cargar una batería a través de un generador eléctrico, mientras que ésta, al mismo tiempo, suple de energía a un motor eléctrico el cual proporciona la tracción requerida al vehículo. Esta arquitectura sugiere la integración de baterías de mayor tamaño, y por lo tanto resulta adecuada para vehículos tipo full hybrid. Diversas marcas, como Honda, Nissan y Lexus, desarrollan esta arquitectura ya desde los años 90.
Híbridos tipo serie / paralelo: Mejor interoperabilidad de motorizaciones. Esta arquitectura ofrece un acoplamiento mecánico directo entre el eje del motor térmico y de uno de los dos motores eléctricos a través de un engranaje planetario (o epicicloidal). Este epicicloidal es el punto sobre el cual pivota todo el sistema: la potencia de la batería se puede gestionar a partir del control de par de los motores / generadores eléctricos del sistema y en función del par desarrollado por el motor térmico. Con todo, resulta en un sistema complejo, pero con una alta flexibilidad operacional, y basado en la fiabilidad del acoplamiento epicicloidal. Vehículos full hybrid y plug-in hybrid como el Toyota RAV4 incorporan esta arquitectura, la cual, como aspecto mejorable, cobra un volumen y coste remarcables.
Diversas arquitecturas y niveles de electrificación, que constituyen soluciones avanzadas para la descarbonización del transporte por carretera.