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Juan Manuel Moya

Vehículos Eléctricos HOY

Guía básica de vehículos eléctricos

Realizo esta guía básica intentando responder a las preguntas que normalmente nos hacen a los usuarios de VE.

¿Que es un vehículo eléctrico?

A secas, un VE es un vehículo movido por un motor eléctrico.

Según mi parecer, se debe diferenciar la procedencia de esa energía eléctrica, y por ello diferenciaremos entre los siguientes tipos, que además clasificamos en función de su eficiencia:

  • BEV: Vehículo eléctrico a batería.
  • REEV: Vehículo de autonomía extendida.
  • PHEV: Vehículo híbrido enchufable.
  • HEV: Vehículo híbrido. No consideramos que sea un vehículo eléctrico, ya que la procedencia de su electricidad es de origen fósil.

Diferencias básicas entre un VE y uno convencional.

La diferencia básica ya se ha comentado anteriormente, la procedencia en origen de la energía usada.

Entre las diferencias técnicas, las clasificaré en función de las partes del vehículo:

  • Motor: Utiliza un motor eléctrico que en su versión mas básica tiene tan solo una pieza en movimiento, frente al motor de combustión que puede tener miles de piezas, y varios centenares de ellas en movimiento, eliminando posibilidades de fallos, mantenimientos, etc.
  • Caja de cambios: En el caso de los VE carecen de ella ya que es un variador electrónico el que se encarga de adaptar la velocidad de giro del motor a la del vehículo, se elimina por tanto otro elemento sujeto a fallos, perdidas, mantenimientos, etc.
  • Embrague: El embrague es el elemento de unión entre el motor y la caja de cambios, de nuevo desaparece en el VE.
  • Frenos: En el VE, tenemos dos tipos, el freno mecánico, exactamente igual al de un vehículo de combustión, pero además tenemos el freno regenerativo, capaz de recuperar parte de la energía cinética del vehículo en movimiento y transformarla en energía eléctrica que almacenamos de nuevo en la batería, esta transformación no es total y aproximadamente se puede recuperar un 30% de la empleada en mover el vehículo.
  • Climatización: Idéntica a la de un vehículo de combustión con la diferencia es un motor eléctrico, en vez de tener correas de transmisión que muevan el compresor, la ventaja es que podemos tener climatización con el motor parado, otra diferencia es que al no calentarse el motor eléctrico la calefacción debe proceder también de la batería invirtiendo el uso del compresor y haciéndolo funcionar como bomba de calor.
  • Habitáculo y maletero: El VE normalmente está diseñado desde un principio para ser eléctrico y cada vez hay menos adaptaciones de vehículos clásicos, ello origina que normalmente utilice la plataforma tipo patinete, es decir las cuatro ruedas en las esquinas y la batería y motores en el centro, esto tiene varias ventajas, la primera que baja el centro de gravedad y la segunda que deja mucho espacio para maletero, incluso hay VE con maleteros delante y detrás, el hecho de ir sentado encima de las baterías origina que el habitáculo suele ir un poco mas alto que en un coche convencional.
  • Comodidad de uso y prestaciones: Un VE es mas cómodo de conducir que un vehículo convencional por dos causas, una porque el motor eléctrico tiene par constante y eso significa que tiene mucha fuerza (casi toda) en cualquier velocidad del motor, de ello que tengan esa fulgurante aceleración y por otro lado, al carecer de caja de cambios, son muy sencillos de manejar, los hay que presumen incluso de poder ser conducidos con un solo pedal (aunque tengan dos).
  • Rendimiento: En el caso del VE el rendimiento es decir el porcentaje de energía que se utiliza en mover el vehículo se acerca al 80%, mientras que en el convencional no supera el 25%, es decir de cada 10 kw en un VE, 8 kw se utilizan para moverlo, en uno convencional de cada 10 litros tiramos a la atmósfera 8 litros quemados.

¿Porqué un vehículo híbrido no es un VE?

Como ya hemos mencionado, no consideramos que sea un vehículo eléctrico, ya que la procedencia de su electricidad es de origen fósil, a pesar de que se diga que el vehículo se autorecarga, la energía ni se crea ni se destruye, ni se mantiene indefinidamente, es decir, si cogemos un VH con la batería llena, y nos desplazamos el máximo que nos permita, (alrededor de 2 km.), una vez acabada la batería deberá arrancar el motor de gasolina para volver a recargar la batería y además para mover el vehículo. Porqué dicen que se autorecargan, porque al igual que los VE, son capaces de recuperar parte de la energía cinética en la batería cuando frenan, exclusivamente cuando frenan. Y esa recuperación como ya hemos mencionado no llega al 30%.

Otro motivo para negarle esa etiqueta es que al utilizar una batería muy pequeña, no pueden tener un motor eléctrico potente, lo cual obliga por un lado a limitar mucho el uso de éste (máximo 50 km/h), y además a tener obligatoriamente a llevar caja de cambios.

¿Y un híbrido enchufable (PHEV)?

Pues depende del uso que haga el usuario, si no carga la batería y no lo utiliza en eléctrico mayoritariamente, será tan malo como un híbrido.

En el caso de utilizarlo como eléctrico mayoritariamente, se acercará tanto mas al VE como mayor sea ese porcentaje. Los datos nos revelan que debido a que el uso en eléctrico es mucho mas satisfactorio que con el motor de combustión los usuarios de éste tipos de vehículos aprovechan la mínima ocasión para recargarlo.

Al contrario que el VH, la batería es de mayor capacidad, permite tener motores de mayor potencia, totalmente utilizables en todo el rango de uso del vehículo, y durante mayores autonomías, diferencias que pueden hacer utilizar el PHEV en recorridos habituales en eléctricos y tan sólo gasolina en viajes largos.

Lo que es evidente, es que algunos fabricantes adaptan sus vehículos para ofrecer las ventajas de un PHEV en sus vehículos, es decir cumpliendo los mínimos para poder sellar estos vehículos con la pegatina de cero emisiones, es por ello que entendemos que la norma sobre estos modelos debe evolucionar a la vez que lo hace la industria, dado que las baterías casi han duplicado su capacidad,no debería tener la misma clasificación ahora que hace 5 años, y por tanto deberían duplicarse las exigencias.

¿Que es eso de un eléctrico de rango extendido?

Pues un tipo de VE que lleva un generador de gasolina para poder hacer viajes mas largos de la autonomía de la batería, es un campo poco explotado por los fabricantes, exceptuando a Opel/Chevrolet y a BMW.

Tiene la ventaja sobre el PHEV en que el sistema de transmisión siempre es siempre eléctrico, bien desde la batería, bien desde el generador.

Y por supuesto se puede y debe enchufar para cargar la batería, que suele tener un rango de 100km aproximadamente.

¿Cómo se carga un VE?

La carga de un VE es una tarea sumamente sencilla, tan fácil como enchufar cualquier electrodoméstico.

Vamos a establecer tres apartados diferentes con respecto a la carga, los tipos de carga, cuando nos referimos básicamente a la potencia máxima a la que podemos cargar, los modos de carga, cuando nos referimos al control bien desde el coche o bien desde las instalaciones, y por último a los diferentes tipos de conectores físicos.

Tipos de carga

La clasificación mas utilizada es la recogida en la Instrucción Técnica Complementaria BT52:

En ella se recogen dos tipos de recarga:

  • Punto de recarga simple, dotado de las protecciones necesarias y una o varias tomas no específicas para VE.
  • Punto de recarga SAVE, sistema específico de alimentación de VE, en él podemos distinguir las siguientes variantes:
    • Punto de recarga convencional, aquel cuya potencia es inferior a 15 kW.
    • Punto de carga semirrápida de potencia igual o superior a 15 kW, e inferior a 40 kW.
    • Punto de carga rápida, de potencia igual o superior a 40 kW e inferior a 100 kW.
    • Punto de carga ultra rápida, de potencia igual o superior a 100 kW.

Modos de carga

Se establecen según la norma antes mencionada, cuatro modos de recarga, siendo el primero el correspondiente al punto de recarga simple y el resto a los puntos de recarga SAVE:

  • Modo 1: Conexión directa a red en toma no exclusiva para VE mediante cable convencional, utiliza el cargador interno del VE
  • Modo 2: Conexión a la red directa mediante toma exclusiva para VE, con dispositivo de control de comunicaciones entre la red y el vehículo, utiliza el cargador interno del VE.
  • Modo 3: Conexión a la red directa mediante toma exclusiva para VE, con dispositivo permanente conectado a red, que se encarga del control de comunicaciones al vehículo, utiliza el cargador interno del VE.
  • Modo 4: Conexión indirecta que incorpora el cargador, rectificador si es necesario, y control y supervisión de la recarga.

Como se puede observar en los tres primeros casos se utiliza el cargador interno del vehículo y por tanto será este el que limite la potencia máxima a cargar en cada caso.

Conectores de carga

Aunque existen mas tipos en función de los países, nos referiremos a los conectores mas utilizados y extendidos.

  • Conector tipo 1, Yazaki ó J1772

Es el conector mas extendido entre los fabricantes asiáticos, aunque actualmente el mercado se está decantando por el tipo 2, ya que una limitación importante de este tipo de conector es la imposibilidad de cargar en trifásica.

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  • Conector tipo 2, Mennekes

Está llamado a convertirse en el estándar, si no lo es ya, y es la solución propuesta por las autoridades europeas, obligatorio en aquellas instalaciones en Europa, independientemente de cualquier otro tipo de conexiones instaladas.

 

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  • Conector CCS COMBO

Es la respuesta europea a la recarga rápida en corriente continua, es un conector mennekes al que en la parte inferior se adaptan dos conectores para carga en continua.

 

 TecDay Road to the Future – Drive Train  ccs-in

 

  • Conector CHADEMO

Es el estándar de los fabricantes asiáticos, es un conector exclusivo para carga en corriente continua.

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Tiempos de carga

Es seguramente la pregunta mas repetida, junto con la de la autonomía del vehículo eléctrico.

El tiempo de carga dependerá de 4 factores principalmente:

  • La capacidad útil de la batería.

Podríamos decir que es “la capacidad del depósito”, a mayor capacidad, mas tardará en cargarse, pero también admitirá mayor potencia de carga.

  • El estado actual de carga de la batería.

Si la batería está a la mitad de carga, lógicamente tardará menos que si está vacía.

  • La potencia disponible en el punto de recarga.

Siempre que el coche lo admita, la velocidad de carga será mayor cuanta mas potencia tengamos disponible en el punto de carga.

  • La potencia de recarga máxima del vehículo.

Como ya hemos mencionado, el vehículo impone una limitación, sobre todo en la carga en alterna, con el fin de proteger los circuitos y la batería.

Veamos casos prácticos:

  • Queremos cargar un Nissan Leaf de 30 kwh de batería, cuya batería está al 5% de capacidad.
    • Con un punto de carga rápida en corriente continua (CHADEMO, porque es el estándar utilizado por ese coche), conseguiríamos carga a razón de hasta 50 kw por hora de carga, alcanzando una carga al 90% en 30 minutos, aproximadamente.
    • Con un punto de carga trifásico a 22 kw, cargaríamos a 6.6 kw por hora de carga máximo ya que el coche nos impone esa limitación, y tendríamos el coche cargado en 4 horas y media.
    • Con un punto de carga domestico a 16A, es decir 3,7 kw tardaríamos 9 horas aproximadamente.
  • Queremos cargar un Renault ZOE de 41 kwh de batería, cuya batería está al 50% de capacidad.
    • Con un punto de carga semirrápida Mennekes, en corriente alterna trifásica hasta 44 kw por hora porque es el estándar utilizado por ese coche, conseguiríamos carga a razón de 44 kw por hora de carga, alcanzando una carga completa en 30 minutos, aproximadamente.
    • Con un punto de carga trifásico a 22 kw, cargaríamos a 22 kw por hora de carga máxima ya que el coche no nos impone ninguna limitación, y tendríamos el coche cargado en 1 hora aproximadamente.
    • Con un punto de carga domestico a 16A, es decir 3,7 kw recuperar esa media batería nos supondría, 5 horas y media aproximadamente.
  • Queremos cargar un Tesla Model S de 100 kwh de batería, cuya batería está al 25% de capacidad.
    • Con un punto de carga rápida en corriente continua, específico de ese coche (Supercharger), conseguiríamos carga a razón de hasta 145 kw por hora de carga, alcanzando una carga al 90% en 30 minutos, aproximadamente.
    • Con un punto de carga trifásico a 22 kw, cargaríamos a 16.5 kw por hora de carga máximo ya que el coche nos impone esa limitación, y tendríamos el coche cargado en 4 horas y media.
    • Con un punto de carga domestico a 16A, es decir 3,7 kw tardaríamos 20 horas aproximadamente.

Con carácter general el tiempo de carga sera:

(Energía que queremos cargar)/(Potencia máxima del cargador o del coche).

Hay que tener en cuenta que el proceso de carga de una batería no es lineal, conforme la batería se va cargando va aceptando menos carga y por tanto disminuyendo la velocidad de carga, es por ello que normalmente se utiliza el 0-80% como referencia ya que, si un VE tarda una hora en cargar hasta el 80%, puede llegar a duplicar ese tiempo para alcanzar el 100%.

La explicación de ese efecto es similar al de llenar un vaso de agua con una jarra, al principio no tenemos problema en llenar con un chorro grande, pero conforme nos acercamos al borde disminuimos para no rebosar. En la batería la carga rápida puede provocar calentamientos y deterioro de sus características.

Autonomía de un VE

Este es otro de los puntos de mas preguntados a los usuarios de VE.

Para calcular la autonomía de un VE es tan fácil como dividir la energía capaz de almacenar la batería entre el consumo.

Y aquí hay que hacer unas salvedades con respecto al vehículo convencional.

En primer lugar la batería no se aprovecha totalmente, p.e. una batería de 41 kwh reserva unos 2 kwh para no gastarla totalmente, lo cual la deterioraría irreversiblemente, con lo que solo tendría disponible unos 39 kwh.

Y con respecto al consumo, hay que tener en cuenta que un VE al contrario que uno convencional gasta mas en carretera que en ciudad.

Para que nos vayan sonando los valores, un consumo bajo en un VE estaría en 12 kwh/100km y uno alto en 25 kwh.

De ahí que una VE con una batería como la expuesta anteriormente de 39 kwh con un consumo medio de 15kwh, tendría una autonomía de 260 km.

En éste punto me gustaría plantear cuantos de nosotros hacemos mas de 50 km diarios, lo cual implicaría un gasto de 7,5 kwh … es decir mas de cuatro veces la capacidad de batería mínima en un coche eléctrico a la venta…

¿Porqué esa obsesión entonces por la autonomía?

Simple y llanamente por costumbre, estamos acostumbrados a tener un vehículo con 600 km de autonomía e ir dos veces a la gasolinera al mes, esa es nuestra zona de confort, y que no nos saquen de ahí.

Los usuarios de VE no cargamos a diario la batería de nuestros vehículos, lo hacemos cada 2 ó 3 días, tenemos la costumbre de tener aparcado el coche un 97% del tiempo y en ese tiempo puede estar cargando, o en el peor de los casos, las 8 ó 9 horas que pasemos en casa, donde ademas solemos tener la gasolinera. Aunque tampoco es obligatorio tener un garaje, con una infraestructura de recarga mínima se puede tener un VE.

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Autorecargable, batería, Elon Musk, energía verde, Híbrido, motor eléctrico, movilidadelectrica.com, PHEV, Tesla, Toyota Híbrido, VE

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Sobre el autor

Juan Manuel Moya es usuario habitual de Vehículo Eléctrico desde el año 2012, y un enamorado de la Tecnología, interesado sobre todo por la automoción, la mecánica, la electrónica, la informática, los procesos de fabricación, la nanotecnología, etc. Ingeniero Técnico Industrial, con Master en energías renovables y eficiencia energética, especialista en vehículos híbridos y eléctricos, y en procesos de hidrógeno y pilas de combustible. Delegado de AUVE (Asociación Usuarios de Vehículos Eléctricos) en Extremadura, explicaré en ese blog las ventajas de la movilidad eléctrica como una de las formas de enfrentarse ante la mayor amenaza medioambiental a la que se enfrenta la humanidad si no contribuimos, entre todos, a reducir rápida y drásticamente las emisiones de gases efecto invernadero.

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