Si hay una tecnología que está dando pasos de gigante en estos tiempos es la de los coches eléctricos. Gracias a marcas como Tesla, todo apunta a que este tipo de vehículos formarán parte de nuestra vida cotidiana. Para comprobarlo, solo hay que ver lo mucho que crecieron sus ventas ya el año pasado.
Por ese motivo, en Actualidad Motor queremos dejar claro cómo funciona un coche eléctrico. Puede que tengas que decidir si comprar uno antes de lo que crees. Y cuando llegue ese momento, ya no servirá de nada saber qué era eso de las bujías o qué era la correa de distribución.
Cuando os contamos cómo funciona un coche híbrido, ya hablamos de motores eléctricos, inversores y baterías. Este caso es similar, solo que sin la dificultad de tener que coordinarse con un motor térmico de toda la vida. A cambio, los coches eléctricos tienen que lidiar con la dichosa autonomía y la velocidad de carga a base de nuevos avances y materiales. Un reto que, a los que nos gustan los coches, nos deja por delante todo un mundo de nuevas tecnologías que antes solo se veían en la ciencia ficción.
Motor eléctrico
Hay coches eléctricos con un solo motor, como el Nissan Leaf o el Renault ZOE. Los hay con dos motores, como el Tesla Model S, que tiene uno en cada eje. Incluso los hay que tienen cuatro motores como el NextEV Nio EP9, que usa uno para mover cada una de sus ruedas. Pero, por muy diferentes entre sí que sean estos coches, se basan en una tecnología básica: la de mover el motor mediante mediante el magnetismo. Además, todos ellos tienen la capacidad de funcionar como generadores y todos ellos tienen dos partes fundamentales en común: el rotor y el estátor. Que como sus propios nombres indican, una se dedica a rotar mientras la otra se mantiene estática.
A partir de este concepto, cada marca ha elegido un tipo de motor en función de lo que quería conseguir. No es lo mismo un motor para un deportivo, que para un pequeño urbano que no va a superar ciertas velocidades. A continuación te vamos a describir cómo son cada tipo de motor y qué coches lo llevan.
Motor síncrono de imanes permanentes
Este tipo de motores destacan por su buena relación entre rendimiento y tamaño, la facilidad con la que se controla su velocidad y el escaso ruido y vibración que generan. A cambio son algo más caros que otros tipos de motores eléctricos.
Pueden ser de dos tipos: de flujo axial o de flujo radial. Los primeros permiten acoplarse directamente en la rueda como los motores de Protean y los segundos son los más utilizados por su sencillez de implementación. Algunos de los coches eléctricos actuales que usan motores síncrono de imanes permanentes son:
- BMW i3
- BYD E6
- Citroen C-Zero, el Peugeot iON y el Mitsubishi i-MiEV (que son esencialmente el mismo coche)
- Hyundai IONIQ eléctrico
- Kia Soul eléctrico
- Kia Niro eléctrico
- Nissan Leaf
- Opel Ampera-e
- Porsche Mission E
- Smart eléctrico
- Volkswagen e-Golf
- Volkswagen e-Up
Motor síncrono de reluctancia conmutada
Estos motores ofrecen mucho par, son robustos y baratos de fabricar, pero la potencia final que rinden es menor que la de otros. Funcionan gracias a que la corriente va conmutándose en las bobinas del estátor, así forman un campo magnético que gira y que provoca el movimiento del rotor. Los coches eléctricos que usan los motores síncrono de reluctancia conmutada son el Renault ZOE, el Kangoo EV y el Fluence.
Motor de Inducción
Las ventajas de estos motores son que tienen una gran eficiencia, son fiables, no generan mucho ruido y ofrecen un par constante desde bajas revoluciones. Además su coste de fabricación es bajo para los beneficios que se consiguen. Funcionan de forma diferente a los anteriores, principalmente porque la velocidad del campo magnético del estátor no se corresponde con la del rotor. De ahí que también se les llame asíncronos. Los coches eléctricos que usan los motores de inducción son:
- Mahindra Reva
- Tazzari Zero
- Tesla Model 3, Model S, Model X y Roadster
Batería
A diferencia de los coches híbridos, la batería es la única fuente de energía de los coches eléctricos. Por eso, su tamaño y capacidad es mucho mayor que la de aquellos. Para que te hagas una idea, basta con poner sobre la mesa los números. Mientras que un híbrido como el Prius tiene una batería que no llega a los 2 kWh, la de un eléctrico como el Tesla Model S alcanza los 100 kWh.
Esta enorme diferencia se refleja en el cambio de arquitectura de los coches eléctricos. Por ejemplo, los coches de Tesla tienen la batería a lo largo de todo el suelo de sus coches. Mientras que el Prius, las lleva ubicadas bajo los asientos traseros. Esto, sumado a la falta de un motor convencional, hacen que los coches eléctricos sean muy diferentes.
Los elementos que se suelen usar para estas baterías de ion litio (Li-Ion), níquel-cadmio (Ni Cd), níquel metal hidruro (Ni-MH) o plomo-ácido (Pb). Aunque estas últimas ya no se suelen utilizar. La gestión de la energía es un factor determinante para su durabilidad y autonomía, pero también se está trabajando en otros materiales para mejorar su capacidad. Por ejemplo, las baterías de electrolito sólido o las de grafeno.
Inversor, cargador y transformador
La función de todos estos componentes es la misma: convertir la corriente continua en corriente alterna, y viceversa. Esto se debe a que la batería funciona con la primera, mientras que el motor y otros componentes como el aire acondicionado, los equipos multimedia y similares funcionan con la segunda. De la conversión entre estos elementos se encarga el inversor.
A esta diferencia de corriente hay que añadir que los enchufes que tenemos en cualquiera de nuestras casas es de corriente alterna. Para ellos están el transformador o el cargador. Su diferencia es que el primero va alojado dentro del coche, mientras que el segundo va fuera de él.
Diferencia entre corriente alterna y corriente continua
Corriente continua (CC)
Es la más fácil de entender porque los electrones se mueven por el cable como en un río. Es decir siempre en la misma dirección. Por este motivo es la que aceptan las baterías. La electricidad entra en ellas para quedar almacenada como en una presa.
Corriente alterna (CA)
En la corriente alterna los electrones no van en una sola dirección. Van hacia delante y luego hacia atrás alternándose con una frecuencia determinada. Como podrás entender, este sistema no tendría mucho sentido para cargar una batería. Meter electrones para luego sacarlos no sería muy eficaz. Sin embargo, si es adecuada para mover motores.
Sabiendo esto, cabe preguntarse: ¿por qué no se usan motores de corriente continua? Los motivos son varios, pero se debe sobre todo a que los de corriente alterna son más baratos y a que suelen funcionar mejor de forma continuada. Solo existen algunos prototipos de marcas como Honda en los que se han usado motores de corriente continua.
Ordenador o controlador
Para gestionar todos estos sistemas está el controlador. Es el encargado de que todo funciona correctamente y sería el equivalente de la centralita del coche. En algunos coches eléctricos el ordenador es muy sofisticado, ya que se encarga también de los sistemas de ayuda a la conducción o conducción autónoma y de otros sistemas como el navegador y sistemas multimedia. Éste es el caso de los coches de Tesla.
Como el motor también puede funcionar como generador, este sistema también es el encargado de gestionar la relación bidireccional entre la batería y el motor o los motores. Además del funcionamiento de los sistemas de recuperación de energía como el freno regenerativo.
Alguien peude decirme cual coche es el que aparece en la primera foto? (el de color blanco) porque esa parte de atras, a mi no me parece de un tesla.