Anatomía del coche eléctrico

Eléctricos para Dummies:

1. El mañana empieza hoy
2. Anatomía del coche eléctrico
3. Conectores de corriente para cargar el coche
4. Baterías: ¿cómo son?
5. El motor del coche eléctrico
6. Eléctricos en invierno: saca partido a tu batería
7. Cargadores wallbox: qué son, cómo funcionan y cuánto cuestan

UNA HISTORIA QUE COMIENZA HACE 200 AÑOS

Si viajamos un par de siglos atrás, la invención del coche eléctrico, o más bien, del carruaje movido por energía eléctrica se remonta a 1828, mucho antes incluso que el motor de combustión interna, que data de 1885. Por aquel entonces en Hungría, un ingeniero y sacerdote llamado Ányos Jedlik desarrolló una idea rudimentaria de vehículo propulsado por esta energía. Por su parte, al otro lado del Atlántico, un matrimonio de estadounidenses llamados Thomas y Emily Davenport trabajaron y patentaron, en un período comprendido entre 1834 y 1837, un prototipo de pequeña escala que utilizaba un motor de estas características acoplado a una pequeña batería. Los libros de historia también recogen las invenciones de un escocés llamado Robert Anderson en el que propone un carro movido por electricidad.

Sin embargo, si hay que hablar de un nombre propio con mayúsculas, ese es el de Michael Faraday. Este físico, de nacionalidad británica, es conocido, entre otras cosas, por realizar un completo estudio sobre el electromagnetismo, ¡en 1821!, es decir, hace 200 años. En él, desarrolla toda su teoría y realiza las primeras aplicaciones prácticas con prototipos movidos por electricidad.

Si damos un ligero salto en el tiempo, concretamente al año 1898, Ferdinand Porsche presentó el Egger-Lohner modelo C.2 Phaeton, conocido popularmente como P1. Esta denominación se debe a que los alemanes grabaron en todos sus componentes eso de P1, que hacía ilusión a 'Porsche número 1'. Salió a la calle, en Austria, el 26 de junio de aquel año, y sí, era eléctrico. Sí, sentimos decepcionaros si pensabais que el Porsche Taycan era el primer coche 100% de la casa de Stuttgart porque no es así. Este 'carruaje motorizado' disponía de tres caballos de potencia, cifra que aumentaba a cinco en modo de sobrecarga durante cortos períodos de tiempo. Ello le permitía alcanzar los 35 kilómetros/hora de velocidad punta. Con un cambio de 12 marchas acoplado, era capaz de recorrer hasta 80 kilómetros entre cargas.

Un año después, en 1899, el P1 participó en una carrera para vehículos eléctricos en Berlín. Ferdinand Porsche, con tres pasajeros a bordo, logró completar en primer lugar los 40 kilómetros de recorrido y sacarle a su más inmediato perseguidor la friolera de 18 minutos. Además, el P1 registró el consumo de energía más bajo de todos sus rivales. En 1900, el Automóvil Club de Gran Bretaña e Irlanda, lo que hoy es el RAC, patrocinó una prueba de resistencia para coches eléctricos, en la que tomaron parte 11 vehículos. Entre ellos el Lohner-Porsche.

¿CÓMO ES UN COCHE ELÉCTRICO?

Con tantas informaciones publicadas a respecto de este tema, parece complejo entender qué es y cómo funciona un vehículo eléctrico, así que en este primer artículo introductorio vamos a intentar simplificar todo al máximo, dando unas pinceladas, y profundizando en cada apartado a lo largo de las próximas semanas.

La forma más sencilla de definirlo se resume en: un coche normal al que se le quita el motor térmico –gasolina o diésel– y se le acopla uno que funciona con energía eléctrica. Por otro lado sustituimos el depósito de combustible por unas baterías de gran capacidad y cambiamos la boca de repostaje por un enchufe. Así de simple.

Es como un coche teledirigido de los que hemos tenido de pequeños, pero en vez de usar pilas alcalinas de voltio y medio colocadas en serie las sustituimos por 'contenedores' de energía que pesan alrededor de los 200 kilos.

Esta concepción, a priori tan sencilla, nos permite reducir de manera ostensible el coste de mantenimiento del automóvil, al llevar menos piezas móviles y, lo más importante, no emitimos gases nocivos a la atmósfera.

Entonces, si parece todo tan sencillo, ¿por qué resulta tan compleja su implementación en serie para el público general? Principalmente reside en una serie de factores como son la eficiencia de los motores, la capacidad de carga de las baterías y la gestión de las mismas; además de su reciclaje. Todo ello hace que el producto, de base, sea más caro, aunque año a año esta tendencia está disminuyendo gracias al abaratamiento de componentes imprescindibles y a la implicación, cada vez mayor, de las marcas.

Otro punto que dificulta su incorporación de manera más rápida y efectiva es la red de puntos de carga operativos, insuficientes en este momento pero que, con el paso del tiempo, se irá solventando.

ELEMENTOS PRINCIPALES DEL COCHE ELÉCTRICO

Una vez puesto en contexto qué es, vamos a dar unas pequeñas pinceladas sobre los componentes principales del mismo. En sucesivos artículos profundizaremos en cada uno.

• Toma de corriente o puerto de carga

Es el 'enchufe' a través del cual el vehículo recibe su dosis de carga, bien sea a través de una toma de corriente doméstica, un cargador de pared, también denominado wallbox; o un cargador rápido público como los de Ionity o Tesla.

Actualmente en el mercado existen una serie de enchufes ya seleccionados por las marcas que son los que a continuación enumeramos. No nos vamos a detener en explicarlos porque será tema principal en un próximo artículo. Ahora mismo, en el mercado podemos encontrar los conectores Schuko –que es el enchufe normal de casa–, el SAE J1772 Tipo 1 –también conocido como japonés, Yazaki o JSAE–, el IEC 62196-2 Tipo 2 –llamado comúnmente Mennekes–, CHAdeMo, y el conector único combinado o CCS.

Existe una última variante en desuso, el Tipo 3 o Scame, que apareció 2010, cuando no existía una normativa estandariza de conectividad para la recarga de vehículos eléctricos. Fue desarrollada por la asociación EV Plug Alliance que incluía a empresas como Schneider Electric, Scame y Legrand.

• Cargador de a bordo o convertidor electrónico de potencia

Se trata básicamente de un cargador de móvil pero a tamaño XXL. Nos permite soportar potencias y voltajes superiores y es imprescindible usarlo en tomas de corriente domésticas. Ello se debe a que a la salida dará una corriente y un voltaje de diferente magnitud y forma con respecto a la que entró. Lo que hace es convertir la corriente alterna –AC– de entrada en corriente continua –DC–, que es la que necesita la batería.

• Paquete de baterías

Es básicamente un contenedor de energía que, debido a su volumen y peso, va ubicado en los bajos del coche o, en su defecto, en el espacio entre las plazas traseras y el maletero. La energía contenida en ella será de uso exclusivo para mover el vehículo. Suelen ser de iones de litio aunque en los últimos años se barajan otras opciones, siendo la de estado sólido, la que más posibilidades tiene de sustituir a la actual generación. Los mayores problemas a los que se enfrenta la tecnología actual son mejorar su eficiencia, capacidad y posterior reciclaje.

• Batería auxiliar

Como cualquier otro automóvil del mercado, los vehículos eléctricos utilizan una batería tradicional de 12 V, que es la encargada de abastecer a los sistemas auxiliares, entre los que se encuentran la climatización, el motor de los limpias, la iluminación, etc.

• Inversor de corriente

Es el encargado de convertir la corriente continua del paquete de baterías –que tiene un bajo voltaje– en corriente continua de mayor voltaje para mover el motor. Para poder alimentar a la batería de 12 V y los sistemas auxiliares se emplea un convertidor secundario.

• Transmisión

La tradicional caja de cambios de un coche convencional, que generalmente dispone de entre cinco y seis marchas –aunque las hay de diez velocidades o incluso por variador continuo– se sustituye por una en la que sólo encontramos una velocidad. Sí, sí, como un carrito de golf. Sólo va hacia adelante y hacia atrás. Esto se debe a que en los coches eléctricos la entrega de par es inmediata, por lo que no es necesario un elemento mecánico que las escalone. Simplemente pisamos el acelerador en mayor o menor medida. Sin embargo, en todos casos hay excepciones y en este caso Porsche ha desarrollado un cambio de dos velocidades para su novísimo Taycan, básicamente, para aportar una experiencia más pura de conducción.

• Unidad de control del motor

Es la encargada de regular la velocidad, par y dirección del motor. Este convertidor controla el flujo de energía entre la batería de tracción y el motor. Dependiendo del tipo de motor que utilicemos, éste será de corriente continua –DC– a corriente continua –AC– y viceversa. La mayor particularidad de este dispositivo reside en su bidireccionabilidad, ya que es capaz de enviar energía al motor o extraer ésta en fases de frenada regenerativa.

• Motor eléctrico

Elemento clave para el desplazamiento del vehículo, convierte la energía eléctrica en movimiento. A diferencia de los motores de combustión interna, en los que la energía se da por la mezcla y detonación del mismo, en éstos el movimiento se produce gracias a interacciones electromagnéticas. Actúa además como generador de electricidad, tanto en aceleración como en las fases de deceleración lo que le permite recargar las baterías.
Los motores eléctricos pueden ser de corriente continua o alterna y, atendiendo a estas especificaciones podemos dividirlos en cuatro grupos: Motores asíncronos o de inducción, motores síncronos de imanes permanentes, motor síncrono de reluctancia conmutada o variable, motor sin escobillas de imanes permanentes. Las dos primeras opciones son las más usadas por los fabricantes.

• Unidad electrónica de control

Es la encargada, como su nombre indica, de gestionar todos los sistemas del coche. Es el cerebro que permite que todo funcione, desde el coche sí, los sistemas de seguridad activa y pasiva, la comunicación con los ejes para el reparto de energía en caso de ser 4x4, etc. Además, controla el flujo de energía –entregado de la batería o almacenado vía la frenada regenerativa–, el cargador de a bordo y la unidad de gestión de la batería –que vigila el estado de carga, lo limita si es preciso, controla la temperatura de la batería, etc–.