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Autos electricos: Funcionamiento

coches electricos

Los autos eléctricos empiezan a hacer acto de presencia en las calles y carreteras de todo el mundo 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. Pero, ¿conoces realmente cómo funcionan los autos electricos? te lo contamos a continuación ..

Funcionamiento del coche eléctrico

Esta alternativa de movilidad sustentable obtiene la energía de las baterías recargables. Estas no solo se utilizan para alimentar vehículos, sino que también se usan para el funcionamiento de limpiaparabrisas y luces.

Las baterías se encuentran por debajo del vehículo y, a veces en el maletero, y a pesar de que es el mismo tipo de baterías que se utilizan comúnmente para arrancar un motor de gasolina, estas almacenan la energía que se utiliza para alimentar el vehículo y cuentan con un regulador en las baterías para asegurar la cantidad de energía producida y la que consume el automóvil.

Los tres elementos principales del coche eléctrico son: Motor eléctrico, controlador y batería. Cuando enciende el automóvil, la corriente pasa de la batería. El controlador toma potencia de la batería y la pasa al motor 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.

Diferencia entre un motor convencional y uno eléctrico

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Iniciando con que los autos eléctricos son considerados como la mejor alternativa a otros tipos de carros porque pueden ayudar a reducir en gran medida la contaminación asociada con la combustión en el mundo de hoy… veamos otras diferencias entre estos dos motores.

1. Almacenamiento de energía: los motores eléctricos almacenan energía dentro de la batería mientras que el motor de gasolina utiliza la energía producida por la ignición del combustible, es decir, gasolina o diesel.

2. Impacto ambiental: los motores eléctricos usan energía de fuentes de energía renovables como la solar, la eólica o pueden ser de fuentes de energía no renovables como el carbón y el gas natural. Todo depende de cómo esté sacando su hogar la electricidad. Los motores de gasolina, por otro lado, queman combustible que libera dióxido de carbono y tiene un gran impacto ambiental.

3. Combustible: los motores de gasolina u otros motores de combustión interna funcionan quemando combustible mientras que un motor eléctrico recibe energía de la batería recargable.

4. Costo: según la investigación, se cree que el vehículo eléctrico cuesta alrededor de 2 centavos por milla mientras que el automóvil a gasolina cuesta poco más de 12 centavos por milla.

5. Recargue o recargue combustible: un automóvil normal a gasolina tarda menos de 5 minutos en llenar el tanque vacío, mientras que el automóvil eléctrico tarda entre 6 y 7 horas en cargarse. Esto nuevamente depende del tamaño de la batería.

6. Velocidad: la velocidad si un vehículo eléctrico puede ir hasta 100 millas por hora, mientras que el mismo para un motor de gasolina puede ir más allá de 300 millas por hora.

Otros aspectos incluyen los tipos de baterías, que a pesar de que hacen a los automóviles más eficientes, no son esencialmente los más fáciles ni los más rápidos de mantener pero están resaltando como una gran opción.

Elementos de los autos eléctricos

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.

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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.

Motores electricos para autos: 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.

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.

Cómo cargar un auto eléctrico 

Los autos eléctricos disponen de un puerto para la carga normalmente en la zona trasera y, en algunas ocasiones, pueden tener dos: uno para la carga normal y otro para la carga rápida. 

Para cargar el vehículo debemos conocer que existen dos puntos diferenciados de carga: 

  • Carga vinculada: este tipo de fuente de energía es la que se encuentra en nuestra casa, garaje o lugar de trabajo. Es la fuente de energía más común para nuestro vehículo.  
  • Carga de oportunidad: en este caso la fuente de energía es de origen público, se encuentran en diferentes puntos de la ciudad y suelen ser llamados electrolineras. 
  • En función del punto de carga que utilicemos podemos distinguir tres modos de carga en nuestro auto eléctrico: 
  • Carga normal: el auto queda conectado a un enchufe tradicional con una caja de control. Suele realizarse en puntos de carga vinculada, aunque también puede realizarse en un punto de carga de oportunidad, pero es menos frecuente. 
  • Carga semirápida: debe realizarse en puntos de carga dedicados, ya que se necesitan medidas de control. 
  • Carga rápida: en este caso solo se puede realizar la carga en zonas de oportunidad, ya que en los hogares no existen los conectores necesarios para su ejecución. Suele ser una corriente continua de unos 125A. Este tipo de carga tiene una duración de 15 minutos para media carga y de aproximadamente 30 minutos para una carga completa. 

Recomendaciones

Se recomienda que la carga se realice por la noche, sobre todo si la carga se emite en un punto de carga vinculada, ya que el gasto energético es menor, tanto en la demanda como en el precio. 

Aunque hoy en día solo existe este medio de carga para los vehículos eléctricos, se están desarrollando investigaciones para que en un futuro puedan recargarse por inducción o incluso en marcha mediante la función de inducción electromagnética de forma automática.