Los vehículos eléctricos y la batería de 12 V
Diferentes tipos de coches eléctricos y su dependencia de la batería de 12 V
El éxito del automóvil como medio de transporte individual comenzó en 1913, con la introducción de la entonces revolucionaria producción en cadena por Henry Ford. Incluso un siglo después, la mayoría de los coches que circulan por nuestras carreteras siguen basándose en el principio del motor de combustión interna, que ha sido continuamente mejorado por los ingenieros y que hoy en día combina un alto rendimiento, un bajo consumo y una larga durabilidad.
La tecnología cada vez más compleja de los motores y, al mismo tiempo, las normativas más estrictas sobre emisiones han desencadenado un salto tecnológico que ha llevado a la electrificación del tren motriz en la actualidad. Pero no todos los vehículos eléctricos del mercado son iguales. En función de los requisitos y del segmento del vehículo, existen diferentes enfoques de la movilidad electrificada.
¿Qué es un xEV?
- HEV – Vehículo Eléctrico Híbrido
- PHEV – Vehículo Eléctrico Híbrido Enchufable
- BEV – Vehículo Eléctrico de Batería
- FCEV – Vehículo Eléctrico de Pila de Combustible
Vehículos Eléctricos Híbridos. Lo mejor de dos mundos...
El término híbrido sólo significa que hay más de una fuente de energía para el funcionamiento del vehículo. De hecho, los vehículos con tecnología Start-Stop ya se consideran vehículos "microhíbridos", porque en ellos la batería de 12 V actúa como segunda fuente de energía cuando el motor está apagado.
La evolución del "microhíbrido" fue el llamado "mild-hybrid", en el que se instala una batería de iones de litio de 48 V para abastecer a consumidores especialmente ávidos de energía. Aunque estos dos sistemas ya se denominan híbridos, carecen de una característica crucial que durante mucho tiempo se ha asociado a los "coches eléctricos híbridos": Conducción puramente eléctrica sin ayuda del motor de combustión.
La diferencia entre los vehículos híbridos completos y los híbridos enchufables
El término "vehículo eléctrico híbrido" describe en realidad dos conceptos diferentes. El "vehículo eléctrico híbrido completo" (FHEV, normalmente abreviado HEV) y el "vehículo híbrido enchufable" (PHEV). Ambos enfoques comparten el hecho de que los vehículos tienen una batería de iones de litio de alto voltaje y, por lo tanto, pueden conducirse de forma puramente eléctrica.
La diferencia entre los dos sistemas radica en la estrategia de carga de la batería de alto voltaje. En un HEV, la batería puede cargarse exclusivamente con el motor de combustión o mediante la recuperación de la energía de frenado (recuperación). En un PHEV, la batería también puede cargarse en una estación de carga, como en un vehículo puramente eléctrico, de ahí el término "enchufable". Debido a las limitadas posibilidades de carga, la capacidad de la batería de propulsión en un HEV suele ser menor que en un PHEV. Debido a la menor capacidad de la batería, las distancias que pueden recorrerse de forma puramente eléctrica también son más cortas para un HEV que para un PHEV.
- Batería de 12 voltios
- Convertidor CC/CC
- Batería de alto voltaje
- Convertidor CA/CC
- Motor de tracción de alto voltaje
- .motor de tracción de alto voltaje
- Depósito de gasolina o gasóleo
- Motor de combustión interna
Carrocería HPEV, con depósito de combustible más pequeño pero batería más grande con puerto de carga externo para mayor autonomía eléctrica.
- Batería de 12 voltios
- Convertidor CC/CC
- Batería de alto voltaje
- Convertidor CA/CC
- Motor de tracción de alto voltajemotor de tracción de alta tensión
- Depósito de gasolina o gasóleo
- Motor de combustión interna
- Fuente de energía eléctrica (estación de carga/caja mural)
Ambos sistemas permiten una conducción puramente eléctrica y, por tanto, sin emisiones locales. Gracias al motor de combustión adicional, el vehículo también puede utilizarse para recorrer largas distancias sin restricciones. Si no se utiliza el motor de combustión, un vehículo eléctrico híbrido se comporta como un coche totalmente eléctrico.
Pros y contras de los HEV y PHEV
- Reducción del consumo de combustible y, por tanto, menores costes operativos
- Conducción sin emisiones
- Alto par mediante el motor eléctrico al arrancar y acelerar
- Menos emisiones de ruido durante la conducción puramente eléctrica
- Más caro que un vehículo comparable sólo con motor de combustión
- Sistema de propulsión más complejo,
- Mayor peso del vehículo debido a la batería de tracción y los componentes adicionales
- Menor maletero en algunos vehículos, ya que se necesita espacio para la batería de alto voltaje
El futuro totalmente eléctrico: Vehículos eléctricos de batería y coches de hidrógeno
Hoy en día, todo apunta a que los sistemas de propulsión eléctricos serán el sistema de propulsión del futuro. Sin embargo, aún no está claro qué sistema de almacenamiento de energía prevalecerá. El desarrollo de la tecnología de las baterías de iones de litio y las pilas de combustible es actualmente muy dinámico, por lo que se están realizando enormes progresos en ambos campos. Además de las innovaciones técnicas, ambas áreas se ocupan de la escalabilidad y la reducción de costes de producción.
El objetivo de los avances técnicos en las baterías de tracción sigue siendo el aumento de la densidad energética. El objetivo es hacer las baterías más pequeñas y ligeras manteniendo la misma capacidad, es decir, la misma distancia de conducción del vehículo. Al mismo tiempo, se está intentando optimizar la composición química de las celdas de las baterías para reducir al mínimo el porcentaje de metales críticos, como el cobalto.
Aunque ya hay algunos coches impulsados por hidrógeno en el mercado, la producción en serie de propulsores de pilas de combustible está aún más lejos que la de baterías de iones de litio. El desarrollo actual se centra en reducir la necesidad de platino en la pila de combustible para abaratar considerablemente los costes. Se está avanzando para que la membrana de la pila de combustible sea más robusta y duradera.
Aparte del sistema de almacenamiento de energía, la arquitectura de la cadena cinemática de los vehículos eléctricos de batería (BEV) y los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) es en gran medida comparable.
- Batería de 12 voltios
- Convertidor CC/CC
- Gran batería de LiIon de alto voltaje
- Convertidor CA/CC
- Motor de tracción de altamotor de tracción de alto voltaje
- Fuente de energía eléctrica (estación de carga/caja mural)
El FCEV utiliza un depósito de hidrógeno, una pila de combustible y una pequeña batería de iones de litio como almacenamiento intermedio para alimentar la propulsión eléctrica.
- Batería de 12 voltios
- Convertidor CC/CC
- Gran batería de iones de litio de alto voltaje
- Convertidor CA/CC
- Motor de tracción de alto voltaje
- .motor de tracción de alto voltaje
- Célula de combustible
- Depósito de hidrógeno
Pros y contras de los BEV y los FCEV
- Transmisión menos compleja que los HEV, por lo que los costes de mantenimiento pueden ser menores
- Par elevado y buena dinámica de conducción gracias a la propulsión puramente eléctrica
- Conducción local sin emisiones
- Con BEV: Bajos costes de funcionamiento en conexión con un sistema fotovoltaico privado
- Red menos extensa de estaciones de repostaje de hidrógeno y estaciones de carga en comparación con las estaciones de gasolina convencionales
- Largo "repostaje" para BEVs
- Muchos modelos sólo parcialmente adecuados para el uso de larga distancia
- Sin subvenciones, más caros que los vehículos convencionales comparables con motor de combustión
El sistema de bajo voltaje de todo vehículo eléctrico
La red de 12 V del vehículo alimenta funciones de confort, unidades de control, sensores y actuadores.
Seguir llamándola batería de arranque en los vehículos modernos, independientemente de si tienen motor de combustión interna o son "totalmente eléctricos", no hace justicia a las tareas de la batería de 12 V. En este artículo hemos detallado las tareas de las que se encarga la batería además del propio arranque del vehículo.
Conclusión
El futuro del automóvil es eléctrico. En la actualidad, existen diferentes conceptos simultáneos, cada uno con sus propias ventajas e inconvenientes. Así, el cliente tiene mucho donde elegir a la hora de elegir el concepto más adecuado a sus necesidades individuales. Los conceptos híbridos combinan lo mejor de ambos mundos. Por un lado, ofrecen una gran autonomía gracias a unos motores de combustión muy eficientes, la posibilidad de una conducción local sin emisiones y un elevado par motor desde el primer momento gracias a la propulsión eléctrica adicional. Por otro lado, el ya de por sí complejo sistema de propulsión y tratamiento de los gases de escape se vuelve aún más complejo debido a los componentes eléctricos.
La mayoría de los coches eléctricos actuales dependen de una gran batería de iones de litio de alto voltaje para el almacenamiento de energía. Las grandes autonomías siguen estando limitadas a los vehículos premium con grandes baterías de tracción. Sin embargo, las investigaciones actuales pretenden mejorar aún más la gama y prescindir de los metales críticos. Los avances técnicos y una producción a gran escala más eficiente también podrán reducir aún más el coste de la batería, de modo que los "coches eléctricos" pasarán a ser competitivos en otros segmentos de vehículos. El uso del hidrógeno como medio de almacenamiento de energía es otro enfoque prometedor para el futuro del automóvil y podría ayudar a superar los dos principales inconvenientes de los coches eléctricos de batería actuales: la pesada batería de tracción y los largos tiempos de carga.
En este momento no se puede predecir con certeza qué concepto prevalecerá en el futuro. Sin embargo, está claro que, aparte del concepto de propulsión, no hay más diferencias entre los vehículos. Lo que todos tienen en común es la electrónica instalada en el vehículo para los sistemas de confort y seguridad, que siguen basándose en el sistema eléctrico de 12 V establecido y se apoyan en una batería de 12 V.
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