Coche eléctrico
Anatomía de un coche eléctrico: su sencilla mecánica, al desnudo
Tras más de un siglo de historia, parece ser que ahora sí, el coche eléctrico se impondrá. Cada vez son más lo fabricantes tradicionales que tienen uno o más en su gama -y los que todavía no tienen al menos un coche eléctrico en su gama, lo tendrán en menos de dos años-. Aunque todavía queda camino por recorrer para que se imponga realmente, cada vez son más y es hora de saber cómo son y cómo funcionan.
Frente a un coche con motor de combustión interna o un híbrido, un coche eléctrico es en teoría mucho más sencillo, especialmente si hablamos de los motores. Sin embargo, la complejidad de un eléctrico está en los detalles (eficiencia de los motores, gestión de la batería, gestión térmica, etc) y son los que marcan la diferencia. Veamos a grandes rasgos cómo es un coche eléctrico.
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Cómo es un coche eléctrico
A grandes rasgos, el sistema de propulsión de coche eléctrico se compone de una toma de corriente, de un cargador embarcado, del pack de batería, del convertidor de corriente, de una transmisión (casi siempre de una sola marcha), una unidad de control del motor y, finalmente, de uno o varios motores eléctricos. Además, cuenta con una batería tradicional de 12 V y de una unidad electrónica de control que gestiona todos los sistemas del coche que hemos mencionado, así como el funcionamiento del coche en general.
Toma de corriente o puerto de carga
Permite la conexión del coche a un punto de carga, ya sea una toma de corriente doméstica, una wallbox o un cargador rápido público.
Cargador de a bordo (o power electronic converter)
Cuando se carga la batería vía una toma de corriente doméstica, es preciso que la energía pase por el cargador. Éste es un convertidor que a la salida dará una corriente y un voltaje de diferente magnitud y forma con respecto a la que entró. Básicamente, convierte la corriente alterna (AC) de entrada en corriente continua (DC), que necesita la batería. Es como el cargador de un móvil, pero que soporta potencias y voltajes muy superiores.
Habitualmente, en el caso de un coche con un solo motor la unidad de control del motor, los diferentes convertidores y la transmisión suelen estar montados en el seno de un mismo bloque debido a la gran compacidad del motor eléctrico. Aquí, el ejemplo del Nissan Leaf actual.
Convierte energía eléctrica en movimiento, acciona las ruedas. El motor actúa además como generador de electricidad, tanto en aceleración como en las fases de deceleración. La mayoría de fabricantes usan motores de inducción o de imanes permanentes.
Transmisión
La mayoría de coches eléctricos cuentan con una transmisión de una sola marcha (salvo, de momento, el Porsche Taycan que cuenta con una de dos marchas). Se debe a que un motor eléctrico entrega la totalidad del par motor en todo momento.
Pack de baterías de un coche eléctrico. Aquí, el del nuevo SEAT Mii Electric. Se trata de una batería de iones de litio compuesta por 14 módulos que se puede cambiar individualmente. Tiene una capacidad de 36,8 kWh (32,3 kWh útiles) que le otorgan hasta 260 km de autonomía.
Existen de diferentes tipos, siendo la batería más utilizada en la industria la de iones de litio. Cuenta con una unidad de control que controla y gestiona las principales características de carga, como el voltaje, la corriente, la temperatura o el estado de carga. Esta unidad de control está continuamente comprobando los parámetros de todo el sistema. Si en una comprobación una medición no cumpliera los niveles establecidos, el sistema se desconectaría.
Convertidor de corriente o inversor
También conocido como inversor. Este dispositivo convierte la energía de corriente continua de menor voltaje del pack de batería en energía de corriente continua de mayor voltaje necesaria para hacer funcionar el o los motores. Existe un convertidor secundario que reduce el voltaje para la batería de 12 V y los sistemas auxiliares.
Unidad de control del motor
La unidad de control del motor regula la velocidad, par y dirección del motor. Es un convertidor que controla el flujo de energía entre la batería de tracción y el motor. En función del motor utilizado, será un convertidor de corriente continua a corriente continua o de corriente continua a corriente alterna. Sin embargo, a diferencia de los otros convertidores del coche este es bidireccional, enviando energía al motor y al mismo tiempo capaz de extraer energía en las fases de frenada regenerativa.
Motor eléctrico
Pack de batería
También llamada batería de tracción. La energía que almacena servirá exclusivamente para mover el vehículo. Los coches eléctricos poseen una batería tradicional de 12 V, como los coches térmicos, para alimentar los sistemas auxiliares, como la climatización, la iluminación, etc.
Unidad central de control
La unidad electrónica de control central gestiona todos los sistemas del coche que hemos mencionado, así como el coche en general, como la aceleración, el control de estabilidad y tracción, el reparto de par entre los diferentes ejes y/o ruedas (en función de la configuración del coche y de su o sus motores). Además, controla el flujo de energía (entregado de la batería o almacenado vía la frenada regenerativa), el cargador de a bordo y la unidad de gestión de la batería (que vigila el estado de carga, lo limita si es precisa, controla la temperatura de la batería, etc).
Transmisión del Porsche Taycan. De momento, es la única en el mercado en disponer de dos marchas, siendo la norma, una transmisión de una sola marcha.
Batería auxiliar
Sirve para proveer en electricidad el coche antes de que se encienda la batería de tracción. También da energía a los sistemas auxiliares del coche. Es una clásica batería de 12 V como las que usan los coches de gasolina, diésel o híbridos.
La batería es recargada vía el cargador de a bordo, conectado a la red, y a su vez a un convertidor bidireccional. Cuando el motor necesita energía para mover el coche, la batería envía corriente pasando antes por el convertidor DC-DC y la unidad de control del motor (convertidor DC-AC). Este último envía la energía al motor que la transforma en energía mecánica, es decir, en movimiento de las ruedas vía la transmisión.
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¿Cómo funciona un coche eléctrico?
¿Cómo funciona un coche eléctrico?
¿Puede haber mucha diferencia entre los coches eléctricos y el resto? Detallamos sus aspectos más diferentes y cuáles son las ventajas y desventajas más importantes entre unos y otros.
Los vehículos eléctricos empiezan a hacer acto de presencia en las calles y carreteras españolas de una manera más destacada a la que lo venían haciendo hasta ahora. Una mayor oferta de vehículos con más autonomía y las restricciones a la circulación en algunas ciudades están consiguiendo que más conductores se decidan a comprar coches eléctricos. Los datos de matriculaciones de 2018 reflejan un crecimiento del 61% gracias a las 13.882 unidades vendidas. Pero, ¿conoces realmente cómo funciona un coche eléctrico?
Funcionamiento del coche eléctrico
Un coche eléctrico tiene como cualidad que su sistema de propulsión está formado por uno o más motores eléctricos que se alimentan de la energía almacenada en una batería recargable. Dicha batería se recarga de energía bien enchufando el vehículo a una toma de corriente eléctrica o bien gracias a un sistema de autoregeneración, sobre todo durante las frenadas.
Partes del coche eléctrico
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El motor
El motor eléctrico es el encargado de transformar la energía eléctrica en energía mecánica, que es la que mueve el coche. El motor también es capaz de recuperar energía que procede del sistema de frenada regenerativa.
El motor eléctrico a su vez se compone de:
El cargador: es el elemento encargado de recibir la electricidad de la toma de alimentación (enchufe doméstico, wallbox…) y de adaptarla en forma de corriente continua para que pueda ser almacenada en la batería. Puedes consultar en este artículo los tipos de carga de los coches eléctricos.
El inversor: encargado de transformar la corriente continua -suministrada por el conector- a corriente alterna trifásica que es la que utilizará el motor, el equipo de música, el sistema de iluminación, la toma de 12 voltios que se incluye dentro del coche o por los elementos del salpicadero.
El controlador: es el que gestiona la corriente eléctrica según las necesidades, es decir, recibe y envía la electricidad bien al motor, al equipo de música… o a las baterías para que se recarguen. Se encargan de que el funcionamiento sea eficaz y seguro.
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Las baterías
Son un elemento clave para la autonomía del vehículo, las prestaciones y para el precio final que tendrá, ya que es el componente más costoso. Cuanta más capacidad tenga, más kilómetros podrá recorrer con cada recarga. Esto es así porque las baterías de los coches eléctricos son las encargadas de almacenar la energía –en forma de corriente continua- que llega desde el cargador. Actualmente, el tipo de baterías más utilizadas son las de iones de litio, desde 16 kWh de capacidad como la que montan el Peugeot iOn, Citroën C-Zero o Mitsubishi i-Miev; de 28 kWh en el caso del Hyundai Ioniq; 41 kWh como la del Renault Zoe o Nissan Leaf; 64 kWh como la del Kona EV; o de 90 kWh como la del Jaguar i-Pace.
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Los transformadores
Son los encargados de transformar la corriente alterna que llega desde la red eléctrica en corriente continua que es la que se almacena en las baterías. De esta manera se equilibran los voltajes a los que trabajan tanto el motor como las baterías.
Ventajas del coche elétrico
Al necesitar menos componentes mecánicos, su mantenimiento es más reducido
El coste energético por kilómetro de la carga eléctrica es más barato que el litro de combustible de un motor propulsado por gasolina o gasóleo.
Les corresponde la etiqueta cero de la DGT.
Puedes circular por ciudades que tengan restricciones a la circulación o hayan activado protocolos por contaminación.
Están exentos del pago del impuesto de matriculación.
Tienen un descuento del 75% en el impuesto de circulación de Madrid y Barcelona.
Pueden aparcar de manera gratuita en la zona SER en Madrid y en la zona AREA de Barcelona.
Pueden utilizar los peajes Ecoviat en Barcelona de manera gratuita.
Desventajas del coche elétrico
Son coches con un precio más elevado que su correspondiente con motor de combustión.
La autonomía, por lo general, es reducida, lo que dificulta planificar viajes de medias o largas distancias. La parte positiva la encontramos en que los fabricantes están poniendo a la venta más oferta y versiones cada vez con más autonomía.
Es prácticamente indispensable disponer de plaza de garaje con punto de carga.
Los tiempos de carga suelen oscilar entre 30 minutos (para una carga rápida), 6 u 8 horas en un wallbox e incluso más de 10 horas si lo cargas en un enchufe doméstico convencional.
La red de cargadores en ciudad y en carretera es limitada. Para 2019 algunas compañías eléctricas y fabricantes de automóviles han anunciado inversiones para crear puntos de carga tanto en zona urbana como en las principales carreteras españolas.