Partes de un coche eléctrico
Un coche eléctrico es un vehículo automóvil de tipo turismo, para el transporte de personas, que se mueve gracias a uno o más motores eléctricos. Este motor o motores eléctricos, funcionan gracias a la energía eléctrica almacenada en una batería de tracción recargable, de gran tamaño. Volvo comercializa ya dos modelos diferentes de coches eléctricos.
Además de estos, también puede haber coches eléctricos que siguen recurriendo a un motor de combustión interna, y por tanto a la gasolina o al gasóleo, además de a la electricidad, para funcionar. Estos son los conocidos como coches eléctricos de autonomía extendida. ¿Tienes curiosidad por conocer cómo funciona un coche eléctrico, y cuáles son los principales componentes y elementos que esconde en su interior y permiten que funcione? En este artículo te lo explicamos.
Tipos de coches eléctricos
Como hemos mencionado antes, se suele considerar por consenso que hay dos tipos de coches eléctricos:
- Los coches eléctricos de batería, o BEV (Battery Electric Vehicle). Son aquellos que sólo utilizan la electricidad para funcionar, es decir, son los coches 100% eléctricos, o Full electric. Puede haber uno o más motores eléctricos, y también puede haber una o más baterías recargables, pero no hay ningún otro dispositivo conversor de energía, ni ninguna otra fuente de energía que ayude en el funcionamiento del coche. La batería se recarga ya sea mediante la frenada regenerativa (“auto-recarga” al retener y decelerar, sin usar los frenos hidráulicos), ya sea enchufando el coche a una toma de corriente o punto de recarga (y en algunos casos, sin necesidad de cable, si se utiliza un sistema de recarga inalámbrica por inducción).
- Los coches eléctricos de autonomía (o rango) extendida, o EREV (Extended Range Electric Vehicle). Son aquellos que cuentan con un motor de combustión interna y un depósito de combustible, además del motor eléctrico y de la batería de tracción. De manera estricta, son coches híbridos en serie. Es importante no confundir un coche eléctrico de rango extendido, con un coche híbrido enchufable: la diferencia clave es que en el coche eléctrico de autonomía extendida, el motor de combustión interna no está unido a la transmisión y no hace girar las ruedas, simplemente funciona para hacer girar un generador de energía eléctrica abordo, que recarga la batería, y esta alimenta al motor eléctrico, que es el único que hace girar las ruedas.
Aparte de estos, también existen otros tipos de coches electrificados, que no se consideran coches eléctricos como tal: son los coches híbridos, de tipo semi-híbrido, híbrido e híbrido enchufable, de los que te hemos hablado en otro artículo.
Elementos de un coche eléctrico
Vamos a centrarnos en explicar cuáles son las partes, componentes y elementos principales de un coche 100% eléctrico. En un coche eléctrico de rango extendido tendríamos todas estas, y además, como hemos dicho, se añaden un pequeño motor de combustión interna, un pequeño depósito de combustible, y todos los componentes asociados a estos (como un sistema de gases de escape, etc…)
Motor eléctrico. Junto con la batería es uno de los elementos principales. Se trata de la máquina eléctrica que convierte la energía eléctrica almacenada en la batería, en energía mecánica de rotación (movimiento), que hará que giren a su vez las ruedas motrices del coche.
La eficiencia de un motor eléctrico en general es muy alta, superior al 7 %, sin embargo, en los tipos de motores que se emplean en los coches eléctricos actuales, la eficiencia es superior al 90% e incluso al 95%. Este es el principal motivo por el cual un coche eléctrico es más eficiente que un coche con motor de combustión interna, en el que su motor, aunque sea moderno y muy avanzado, suele tener una eficiencia de tan sólo entre el 25% y el 40%, como mucho. Entre otras ventajas añadidas de los motores eléctricos cabe mencionar que son más ligeros y mucho más compactos, para un mismo nivel de potencia, comparados con un motor de combustión interna, y no suelen requerir sistemas de refrigeración específicos (aunque también pueden equiparlos).
- Un motor eléctrico está constituido básicamente por una parte inmóvil, denominada estator (no gira, permanece estática), y una parte móvil interior que gira, denominada rotor (ya que rota). El rotor está unido a un eje que será el encargado de transferir este giro a una transmisión, y esta a su vez a las ruedas. El giro del rotor se consigue por efecto de los campos eléctricos y magnéticos que las bobinas o imanes -según el motor- generan a partir de la carga eléctrica (es decir, de la corriente eléctrica que provee la batería).
- Hay diferentes tipos de motores eléctricos. En general se suelen considerar dos grandes tipos, según el tipo de corriente eléctrica con la que funcionan: los motores de corriente continua (siglas CC en español, DC en inglés), y los motores de corriente alterna (siglas CA en español, AC en inglés). Los motores de corriente alterna son los que más se utilizan en los coches eléctricos. Estos pueden ser monofásicos o trifásicos, según funcionen con 1 fase y tensión de 220-230 V, o con 3 fases y tensión de 380-400 V, respectivamente (siendo estos últimos los que más se utilizan). Ambos pueden ser motores síncronos (el giro está sincronizado con la frecuencia de la corriente eléctrica), o motores asíncronos (donde el giro no está sincronizado, pues el rotor gira a una velocidad diferente a la del campo magnético del estator -siendo este el más típico-).
Transmisión. Los motores eléctricos no requieren de una caja de cambios con diferentes relaciones para funcionar. Entregan el 100% del par motor casi desde 0 rpm, y permiten que el coche vaya ganando velocidad simplemente aumentando el régimen de giro. Es por tanto muy poco habitual encontrar un coche eléctrico con caja de cambios (aunque puede haberlo, con 2 o 3 relaciones de cambio, sobre todo si hablamos de un coche eléctrico deportivo de mucha potencia). Sin embargo, sí hay una transmisión, siempre. Esta consiste en un sistema de varias ruedas dentadas que se encargan de reducir la velocidad de giro del motor para que sea adecuada para hacer girar las ruedas (reductora). Hay que tener presente que el motor eléctrico de un coche típico puede girar a 10.000 o incluso 15.000 rpm.
Unidad de control del motor. Es un dispositivo electrónico que se encarga de regular la velocidad, par y sentido de giro del motor eléctrico, controlando el flujo de energía entre la batería de tracción y el motor. Además también puede controlar el flujo de energía entre el motor y la batería, cuando este actúa como generador, al retener y frenar el avance del coche, en lo que se denomina frenada regenerativa.
Inversor o convertidor de CC a CA. Es el dispositivo eléctrico bidireccional encargado de modificar la corriente continua almacenada en la batería de tracción, en corriente alterna con la que funcionará el motor eléctrico (que como hemos mencionado anteriormente, lo más normal es que sea un motor eléctrico de corriente alterna, CA).
Convertidor de CC a CC. También existe un dispositivo que se encarga de modificar la tensión de la corriente continua, aunque siga siendo igualmente corriente continua, para alimentar la batería convencional de 12 V del coche, que alimenta los elementos eléctricos auxiliares del coche, como luces, radio, etc. (pero no el motor).
Batería de tracción. Se trata del paquete de baterías recargables que almacenan la energía eléctrica que permite alimentar al motor. Esta suele estar colocada bajo el suelo del habitáculo, entre ambos ejes, para que el centro de gravedad del coche sea también lo más bajo posible. Dentro de un encapsulado exterior normalmente de acero y/o aluminio, para buscar un buen compromiso entre resistencia, seguridad y peso, se encuentra un conjunto de módulos de batería, cableados y conexiones, y según el caso, también un sistema de refrigeración -e incluso calefacción- de la batería (por aire o por líquido). En cada módulo de batería se agrupan varias celdas de batería, muy habitualmente de tipo plano-laminar.
En una batería típica de coche eléctrico moderno, suele haber varias decenas de módulos y varios cientos de celdas. El conjunto de todas las celdas y módulos suele suponer una capacidad de almacenamiento de entre 40 y 80 kWh, y un peso de entre 250 y 400 kg (aunque puede haber baterías más pequeñas y más grandes, según el coche). Cabe mencionar también que algunos fabricantes utilizan celdas diferentes de tipo cilíndrico, en lugar de las laminares.
Sistema de gestión de la batería (BMS, por sus siglas en inglés). Es un dispositivo electrónico que se encarga de supervisar el estado de la batería, tanto de carga y descarga como de temperatura, entre otros factores, cuya función principal es cuidar por la seguridad y el estado de salud de la batería y evitar deterioro por sobrecalentamiento.
Cargador de abordo. De nuevo se trata de un convertidor de corriente, pero en este caso, de corriente alterna (CA) a corriente continua (CC). La corriente alterna que llega por la red de suministro a través de una toma de corriente o punto de recarga, será convertida a continua para recargar la batería de tracción, que opera con corriente continua.
Toma de recarga. Bajo una falsa tapa de depósito de combustible, o en otra disposición según el modelo de coche, se encuentra el “enchufe” al que se conecta la clavija del conector del cable de recarga, que viene desde un punto de recarga o desde una toma de corriente. Este conector en Europa debe ser de Tipo 2 “Mennekes”, y también puede ser de tipo combinado, con 2 bornes adicionales para las estaciones de recarga rápida y super-rápida. En EEUU y en Japón emplean el conector Tipo 1 “Yazaki”.
Además de todos estos elementos, los coches eléctricos siguen contando con otros sistemas típicos de cualquier otro coche, como sistema de frenos hidráulicos, aire acondicionado, calefacción eléctrica, faros, ABS y control de estabilidad, etc… El resultado final es un coche muy cómodo y sencillo de conducir y mantener.