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El vehículo eléctrico: elementos principales y funcionamiento

Fecha de publicación
Jueves, 10 Ene, 2019

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Los vehículos eléctricos tienen cada vez más protagonismo en las soluciones de movilidad del siglo XXI, tanto en el plano comercial como en el ámbito particular (flotas de reparto, transportes...). Existen muchos tipos de vehículos eléctricos: coches, cuadricíclos, motos, bicicletas o incluso patinetes, cada vez más presentes en las áreas metropolitanas y en entornos turísticos.

 

Categorías de vehículos eléctricos

 

Las diferentes categorías de vehículos eléctricos son las siguientes: BEV, HEV, PHEV y FCEV. A continuación, te explicamos sus características con más detalle.

 

 

BEV (Battery Electric Vehicle) - Vehículo eléctrico de batería

 

Los vehículos eléctricos que usan baterías, conocidos como BEV, son automóviles completamente eléctricos. En estos automóviles la propulsión se realiza usando motores eléctricos que usan la energía eléctrica almacenada en su sistema de baterías interno, generalmente usando tecnología de tipo iones del litio. Este sistema es el que podría considerarse vehículo puramente eléctrico pero tiene como característica principal que es imprescindible su conexión a la red eléctrica para poder efectuar la recarga de sus baterías y contar, de esta forma, con autonomía suficiente.


HEV (Hybrid Electric Vehicle) - Vehículos híbridos eléctrico

 

Los tipos de vehículos que se conocen como híbridos eléctricos (HEV) reciben el nombre de híbridos convencionales o también de híbridos no enchufables. Este tipo de vehículo podría considerarse una mezcla entre un vehículo eléctrico y uno convencional, ya que integran un motor de combustión interna, que usa combustible (gasolina o diésel) y un sistema de motor eléctrico. Las baterías se recargan usando la energía generada por el motor de combustible y aprovechando la energía recuperada cuando se produce el frenado del vehículo. El funcionamiento es mixto, habiendo fases en las que se utiliza la energía eléctrica, si hay energía suficiente almacenada en las baterías, y en otros momentos se usa el motor de combustión.

 


PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) - Vehículos híbridos eléctricos enchufables

 

Los vehículos híbridos eléctricos enchufables (PHEV) son una variante de los vehículos híbridos convencionales que además cuentan con baterías de almacenamiento de energía que se pueden recargar usando energía eléctrica de la red. Al poder usar energía eléctrica almacenada en las baterías, este tipo de vehículos cuentan con una elevada autonomía en modo totalmente eléctrico y cuentan además con la posibilidad de un funcionamiento híbrido, de forma similar a los vehículos híbridos no enchufables.

 

 

FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) - Vehículos eléctricos con pila de combustible

 

Los vehículos eléctricos de pila de combustible, por sus siglas en inglés FCEV, son el tipo de vehículo eléctrico menos desarrollado en la actualidad, aunque cada vez son más las investigaciones y desarrollos en este campo. A diferencia del resto de vehículos, utilizan hidrógeno como fuente de energía, y permitiría integrar esta fuente de energía en el transporte.

 

Estos vehículos eléctricos usan una pila de combustible alimentada con hidrógeno para generar energía eléctrica que es usada para alimentar el motor eléctrico que impulsa el vehículo. El hidrógeno no genera emisiones contaminantes en este proceso, por lo que es un aprovechamiento respetuoso con el medio ambiente, siempre y cuando el hidrógeno se haya podido obtener de un modo sostenible.

 

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Elementos del vehículo eléctrico

 

Un coche eléctrico puede llegar a usar diferentes tecnologías de propulsión y por lo general se compone básicamente de los siguientes elementos:

  • La unidad de recarga interna (la infraestructura de recarga externa no forma parte directa del vehículo eléctrico).
  • Las baterías.
  • Los sistemas de conversión e inversores de corriente continua/corriente alterna (CC/CA) o de corriente continua/corriente continua (CC/CC).
  • El motor eléctrico.

 

Elementos y funcionamiento vehículo eléctrico

 

 

Los coches eléctricos disponen de una unidad de carga y potencia interna. Su función es poder transformar en corriente continua la energía de corriente alterna proveniente de la red eléctrica , para poder cargar la batería del vehículo eléctrico.

 

La evolución continua de la capacidad de las baterías utilizadas por los vehículos eléctricos (20 kWh a 60 kWh) en los últimos 5 años obliga a los fabricantes de vehículos  a realizar mejoras constantes en estas unidades de control de potencia y a proponer nuevos diseños de filtros internos, para evitar la emisión de armónicos a la red eléctrica y posibles corrientes de fuga tanto en corriente alterna como en corriente continua.

 

Baterías

 

Existen muchos tipos de baterías, pero las de litio-ion se han impuesto como la tecnología de referencia por sus características, que las hacen idóneas: no presentan memoria, son muy duraderas y pueden soportar muchos ciclos de carga. Las baterías de litio-ion almacenan la energía que le cede el cargador (conectado a una red de corriente alterna) en forma de corriente continua.

 

Esta batería principal es el medio por el que se alimenta todo el coche eléctrico y, por ello, en los coches que tienen un motor eléctrico de corriente continua, esta batería va directamente conectada al motor. En cambio, en los coches eléctricos que tienen un motor eléctrico de corriente alterna, la batería va conectada a un inversor, el un equipo que transforma la corriente continua en corriente alterna.


 

Conversores e inversores

 

Los conversores son equipos que transforman la tensión de la electricidad suministrada por las baterías, generalmente disminuyendo su tensión hasta un nivel de 12 Voltios, la tensión de funcionamiento habitual de los elementos auxiliares de vehículo eléctrico, tales como la iluminación y los sistemas de control, entre otros.

 

Los inversores sirven para transformar la corriente continua que cede la batería principal en corriente alterna, por lo que este equipo es el que permite que se pueda alimentar el motor en corriente alterna del coche eléctrico gracias al uso de baterías, que almacenan la energía en forma de corriente continua.

 

 

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Motores para vehículos eléctricos: tipos, características y ventajas

 

El motor de un vehículo eléctrico es uno de los elementos más importantes en su diseño, operación y funcionamiento, ya que determina la existencia o no de otros componentes, como inversores y convertidores. Los motores utilizados en un coche eléctrico pueden ser de corriente continua o de corriente alterna.

 

Aunque en el mercado existen diferentes tipos de motores eléctricos, todos están formados principalmente por un estátor, el rotor y la carcasa:

 

  • El estátor es la parte fija de la máquina rotativa, y pueden ser desde electroimanes hasta chapas magnéticas.
  • Dentro se ubica el rotor, que es la parte móvil.
  • Los dos componentes están envueltos por la carcasa metálica.

 

Estos motores pueden ser de varios tipos para cada tecnología, pero los más utilizados en tracción eléctrica los que te presentamos a continuación.

 

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Motores de corriente alterna

 

Motores asíncronos o de inducción

 

La característica principal de los motores asíncronos o de inducción es que el giro del rotor no corresponde a la velocidad de giro del campo magnético producido por el estátor y todos estos componentes están dentro de la correspondiente carcasa, que tiene como misión protegerlos y contenerlos.

 

Este tipo de motor está formado por un rotor que puede ser de tipo jaula de ardilla o bobinado, y presenta una alta eficiencia, un bajo coste y una gran fiabilidad. Sin embargo, tiene una densidad de potencia baja (poca potencia para su tamaño) y par de arranque bajo. Aun así, es el motor más empleado en la industria del vehículo eléctrico; por ejemplo, Tesla incorpora este tipo de motores en sus vehículos.

 

Motor síncrono de imanes permanentes

 

Los motores síncronos de imanes permanentes tienen una velocidad de giro constante. Hay un modelo que se denomina in-wheel motor que se puede colocar directamente en el eje, con el el ahorro de espacio y de peso que supone. Estos motores son caros, pero tienen un amplio margen de uso en los vehículos eléctricos y en los híbridos. Nissan, Opel, Lexus o Toyota, entre otros, optan por este tipo de motor.

 

Motor de corriente continua: motor de imanes permanentes

 

Los motores de imanes permanentes no tienen escobillas y son motores de corriente continua, lo que facilita mucho su regulación. Además, son muy silenciosos y no requieren mantenimiento. Pese a ello, todavía se encuentran en un estado experimental.

 

Soluciones Simon para la recarga de vehículos eléctricos

 

Simon ofrece una solución integral de soluciones de recarga del vehículo eléctrico tanto para clientes particulares (viviendas unifamiliares) como para edificios comunitarios, empresas con flotas de vehículos o edificios de viviendas. Estos sistemas hacen que el coche eléctrico sea una opción práctica e implantable múltiples sectores. Ya no hay razones para no apostar por esta tecnología respetuosa con el medio ambiente, cómoda y económica.

 

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Fecha de publicación
1/10/2019