Cómo Funciona Un Coche Eléctrico

Hablar de coches eléctricos es cada vez más habitual. Estamos en tiempos donde existe una preocupación creciente por los gases de combustión con su efecto en el medio ambiente, y los coches eléctricos entran como una alternativa al consumo de gasolina. Así que, aquí te explicaremos cómo funciona un coche eléctrico.

Debido a esta misma preocupación creciente por el cambio climático, muchas compañías del sector automovilístico han comenzado a adaptar sus tecnologías para la creación de coches eléctricos y coches híbridos. Liderando el mercado de coches eléctricos, se encuentra Tesla.

Tesla, una empresa norteamericana dominada por la innovación y la adaptación de nuevas tecnologías, se mantiene a la vanguardia en la producción de los coches eléctricos, mejorando y afinando su tecnología año tras año, y presentando al mercado productos innovadores de gran estilo.

¿Qué Es Un Coche Eléctrico?

Para simplificar las cosas, verás que en lugar de un motor térmico, tu automóvil tiene un motor eléctrico. Éste encuentra su fuente de energía en la batería. También debes notar que el vehículo eléctrico no tiene embrague.

Además, para tener corriente continua, el conductor solo tiene que pisar el pedal del acelerador. La corriente continua se transforma en corriente alterna gracias a la acción de un convertidor. También es esto lo que genera el campo electromagnético que atraviesa la bobina de cobre móvil del motor.

El motor contiene uno o más imanes fijos. Oponen su campo magnético al de la bobina, que los pone en movimiento y hace funcionar el motor.

El coche eléctrico tampoco tiene caja de cambios. Es el eje del motor el que gira sin intermediarios sobre el de las ruedas motrices. Por lo tanto, el coche no necesita pistones.

Finalmente, para que todos estos “dispositivos” estén perfectamente sincronizados entre sí, un ordenador de a bordo comprueba y modula la potencia a desarrollar.

Dependiendo de la situación, el motor de tu automóvil ajusta su potencia de acuerdo con la relación revoluciones / minuto. A menudo, esto es menor que en los vehículos de combustión.

El coche eléctrico funciona con batería integrada, sin caja de cambios, sin pistones, sin correas de transmisión, sin motor de combustión interna. No utiliza calor como energía, a diferencia del motor térmico, sino que usa electricidad.

El conductor enchufa su automóvil eléctrico para recargarlo, de una fuente externa de energía eléctrica. El vehículo eléctrico se distingue así del vehículo híbrido, que utiliza un motor de combustión interna y una batería, pero que no se puede enchufar.

Coche De Combustión Y Coche Eléctrico

Los coches eléctricos son una alternativa de transporte sostenible en relación a los vehículos convencionales propulsados ​​por combustibles fósiles, grandes contaminadores del medio ambiente.

A pesar de algunos obstáculos en la popularización de los coches eléctricos, como una mayor inversión inicial, falta de incentivos y pocas opciones en el mercado, el uso de vehículos menos contaminantes ha ido creciendo.

Según el Centro Alemán de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno, al inicio En 2019, la cantidad de vehículos eléctricos en todo el mundo alcanzó los 5,6 millones, un aumento del 64% con respecto al año anterior.

Los países nórdicos lideran la adopción de vehículos eléctricos e híbridos: en 2020, Noruega se convirtió en el primer país del mundo donde los vehículos eléctricos representaron más del 50% de las nuevas licencias, con Islandia, Finlandia y Suecia, respectivamente, en el ranking.

¿Qué sucede cuando aceleras en un automóvil normal? Una válvula se abre permitiendo que se inyecte combustible en una cámara de combustión, junto con el aire que ingresa desde el exterior.

Esta mezcla es comprimida por un pistón, hasta que una bujía produce una chispa que provoca una explosión. Esta explosión mueve el pistón, que a su vez mueve un cigüeñal, convirtiendo la explosión en un movimiento rotacional. Este movimiento se aprovecha para mover el coche, por medio de la transmisión.

Mientras tanto, los gases contaminantes provocados por la explosión se expulsan a través de tuberías hasta que se descargan al aire. Esto es una explicación sencilla de cómo funciona un coche de combustión interna.

Ahora, ¿Qué sucede cuando aceleras un coche eléctrico? Una corriente eléctrica crea un campo magnético que hace girar un rotor, que a su vez hace girar los ejes de las ruedas. Listo.

Es increíble que algo tan simple, funcione y pueda cambiar por completo el mercado automovilístico e incluso el gusto y la preferencia del público. El coche eléctrico ya es una realidad. Por lo tanto, la tendencia es que, a partir de ahora, hablar de coches eléctricos será cada vez más habitual.

Y, como ya puedes ver, este mundillo es probablemente mucho más simple de lo que se cree.

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Componentes Principales Para Un Coche Eléctrico

Además de la estructura, cabina, ruedas y neumáticos que deben tener todos y cada uno de los coches, el coche eléctrico necesita básicamente cuatro componentes para moverse: una batería, un inversor, un motor de inducción y un sistema de recuperación de energía.

1. La batería de iones de litio

Lo primero que debemos aclarar, es que una batería de litio es un tanto diferente a las baterías comunes, aunque manejadas ambas con el mismo principio.

Una batería ordinaria es básicamente un conjunto químico que contiene tres elementos: ánodo (polo negativo), cátodo (polo positivo) y un electrolito.

Como no es posible almacenar electricidad, la función de la celda es transformar esta solución química en electricidad, mediante un proceso de transición de electrones entre los dos polos (de negativo a positivo, para ser más exactos) y la conducción de iones generados por este intercambio a través del electrolito.

En el caso de una pila recargable, el proceso de regeneración es simplemente inverso, los electrones regresan del polo positivo al negativo.

A pesar de representar gran parte del peso de un automóvil eléctrico, la batería que lo alimenta no difiere mucho de las baterías comunes que tenemos en los controles remotos y otros electrodomésticos.

De hecho, el paquete de baterías puede estar compuesto por miles de estas "pilas", unidas en paralelo y en serie, o pueden tener forma de palas llamadas celdas (también compactadas en paralelo y en series) que sirven para generar la electricidad que servirá al rotor del automóvil.

El litio, material clave

La diferencia entre las pilas de energía de los coches eléctricos y las baterías normales, radica en la composición del polo positivo, que está hecho de litio, de allí su nombre.

Además de otras ventajas en el proceso de generación de energía, el litio permite recargar las baterías en innumerables ocasiones, lo que prácticamente hizo posible la popularización de los autos eléctricos.

Por lo general, el paquete de baterías contiene módulos que a su vez contienen varias celdas de energía cada uno. Por lo tanto, existirá una gran cantidad de celdas de energía responsables de generar la electricidad que alimentará el coche.

La densidad de energía almacenada

Una de las tecnologías en las que se compite arduamente y a diario entre las marcas del sector, es en la densidad de energía almacenada. Esto significa, la capacidad de almacenar más energía en menos espacio.

Así, las grandes marcas ya son capaces de optimizar el peso y el espacio ocupado por el paquete de baterías sin comprometer el rendimiento y la autonomía del coche, creando baterías más pequeñas con mayor potencia.

La Potencia

Otro punto importante es saber qué potencia es capaz de suministrar la batería de un coche eléctrico al rotor y recargarse. En los últimos modelos de coches eléctricos en el mercado, se están hablando de baterías que producen hasta 40 kWh. Algo sorprendente ya que da una muestra del nivel de eficiencia logrado.

Cuanto mayor sea esta medida de potencia, más eficiente será la batería. Con toda esta energía que se genera a partir del sistema de potencia del coche eléctrico, adquiere importancia el sistema de refrigeración instalado entre los módulos, o en algunos casos, entre las propias celdas de potencia, para evitar el sobrecalentamiento del conjunto.

2. El Convertidor

Ahora que sabemos de dónde proviene la energía del automóvil eléctrico, necesitamos saber cómo logra que se mueva. Primero, todo automóvil eléctrico necesita un inversor.

Este dispositivo se encarga de convertir la corriente continua generada por la batería en corriente alterna. Esta corriente alterna es la que crea el campo magnético que hará que el motor eléctrico o motor de inducción, se mueva.

El convertidor "convierte" la corriente alterna que llega por el terminal, en corriente continua. Este paso es necesario porque las baterías de los coches eléctricos solo pueden almacenar corriente continua.

Dicho esto, ten en cuenta que puedes encontrar terminales que conviertan directamente la corriente alterna en corriente continua. Envían su "producción" directamente a la batería de tu vehículo.

Estas estaciones de carga permiten una recarga rápida o ultrarrápida, según el modelo. Por otro lado, si te equiparas con estos terminales para cargar tu nuevo coche eléctrico, debes saber que son muy caros, y que por ello solo se instalan, por el momento, en lugares públicos.

3. El motor eléctrico

El motor de inducción consta de un estator y un rotor. Desde el momento en que se crea el campo magnético, su aplicación física hace que el rotor gire en círculos, pues, en este caso, son cuatro polos actuando juntos, resultando en un campo magnético rotacional.

Además de convertir la corriente eléctrica, el inversor también determina la frecuencia y amplitud de esta corriente, de acuerdo con la presión que el conductor aplica sobre el pedal del acelerador.

Cuanta más potencia demande el conductor del automóvil, mayor será la frecuencia y amplitud de la corriente, lo que aumentará el movimiento de rotación del campo magnético, haciendo que el rotor gire más rápido.

Como este proceso prácticamente no implica fricción, como sí ocurre en un motor de combustión, la capacidad de rotación del rotor puede superar las 15.000 rpm.

Esto implica un uso instantáneo y constante del rango de par ideal, eliminando la necesidad de instalar una transmisión para administrar la potencia en las marchas.

Solo hay una marcha en un automóvil eléctrico, capaz de hacer que alcance su velocidad máxima, si es necesario. Además, el movimiento rotacional del rotor ya está en la dirección correcta para ser transmitido al eje de las ruedas, es decir, no hay conversión de movimiento vertical a rotacional.

Tipos de motores eléctricos para coches

Un automóvil eléctrico puede equiparse con dos tipos de motor, un motor síncrono o un motor asíncrono.

El motor síncrono, genera un campo magnético cuando gira. Para lograrlo, se apoya en el estator, que recibe electricidad. Entonces, el rotor está constantemente en rotación. El motor síncrono se instala principalmente en automóviles que realizan viajes largos y conducen a alta velocidad.

En un motor asíncrono, el propio rotor asume el papel de electroimán. Por lo tanto, crea activamente el campo magnético. La velocidad de rotación del rotor depende de la frecuencia de la corriente recibida por el motor.

Es el tipo de motor ideal para conducir en ciudad, en trayectos con paradas frecuentes y arranques lentos.

4. Regeneración de batería

Cada coche eléctrico puede alimentarse con energía a través de una toma de corriente. Muchos de ellos ya están preparados para cargas de bajas corrientes, hasta 12A a 16A, lo que significa que es posible recargarlo utilizando un enchufe residencial ordinario, de 120V a 220V.

De esta forma, la carga se puede completar en 18 a 24 horas. Pero también tienen la opción de carga rápida, que puede realizar una carga de batería entre 30 y 50 minutos.

Sin embargo, los coches eléctricos no solo dependen de la recarga estática para alimentar la batería. Cuentan con tecnología de regeneración de baterías mediante la reutilización de la energía cinética del vehículo.

Cuando pones el pedal del freno, la energía que se dispensaría en forma de calor se transforma de nuevo en electricidad para la batería. Esto se debe a que la desaceleración del automóvil hace que las ruedas hagan girar el rotor del motor de inducción a una velocidad mayor que la del campo magnético rotacional, transformándolo en un generador de energía real.

Para que el coche pueda hacer esta regeneración, por lo general se debe activar la función, y dependiendo del modelo, se puede hacer por medio del mismo pedal de freno o por una posición de la palanca de cambios.

La regeneración de la batería, ayuda enormemente a la autonomía del coche, alargando el tiempo entre recargas y aumentando el tiempo efectivo de trabajo por una carga total de batería.

¿Cómo Funciona La Recarga De Un Coche Eléctrico?

La recarga se puede realizar en los puntos de recarga públicos. Hay aplicaciones que indican puntos públicos como centros comerciales, gasolineras, empresas y estacionamientos.

Incluso en casa, en tomas de 110V y 220V, utilizando dispositivos conocidos como Wallbox, que son una especie de cargador que ponen a disposición las propias marcas.

Tipos De Coches 100% Eléctricos

Hay dos tipos básicos de coches 100% eléctricos en el mercado:

• Vehículo eléctrico alimentado por batería (BEV): utiliza la electricidad almacenada en la batería para alimentar el motor eléctrico. Cuando se agota, la batería se recarga utilizando los frenos regenerativos y la energía de la red, a través del enchufe de pared o mediante el enchufe de un cargador de coche eléctrico.
• Vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV): Aún nuevo en el mercado, este tipo de coche combina hidrógeno y oxígeno para producir electricidad.

Ventajas De Los Coches Eléctricos

• No emiten ruidos molestos ni generan contaminantes.
• Conducir el vehículo es más fácil ya que el mecanismo del motor sufre menos fricción en comparación con el motor de combustible.
• El mantenimiento es más económico. Los costos de reparación son hasta un 70% más bajos en comparación con los automóviles convencionales.
• El motor eléctrico es aproximadamente 3 veces más eficiente que el motor de gasolina.

¿Cuánto Cuesta Cargar Un Coche Eléctrico?

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El costo de una recarga depende de varios factores. Ten en cuenta que cargar tu vehículo en casa te costará menos que hacerlo en una terminal pública.

Se calcula que el precio de recarga en casa, está por el orden de los 4 euros. Con una terminal pública, el costo está alrededor de los 6 euros para cubrir 100 km.

Las estaciones más caras son sin duda las conocidas como “recarga rápida”. Esto se debe a la alta potencia que requieren y que requiere una infraestructura particular. Aquí el precio podría llegar a los 10 euros por recarga.

Lo que debes tener en cuenta, es que en general, un automóvil eléctrico te costará menos que un automóvil térmico, aunque su precio inicial sea más alto.