Introducción. La realización de este curso sobre coches eléctricos, tenia para nosotros el atractivo de saber a priori que se trataba de un tema de interés para una amplia capa de nuestra sociedad .A diario recibimos noticias de adelantos e investigaciones sobre el coche eléctrico y sus diversas aplicaciones en la sociedad todo esto a implicado el enfrentarnos al reto de crear este fantástico curso ,posibilitando la posibilidad de que el alumno pueda forjarse una idea y opinión muy bien documentada sobre el presente y el futuro del coche eléctrico Este curso empieza con una descripción general del coche eléctrico analizaremos sus componentes físicos y funcionales, luego estudiaremos sus características tales como su uso, prestación e infraestructura necesaria para poder conseguir una visión global del tema se han tenido presentes las medidas de seguridad del coche eléctrico Ya adentrados en el curso haremos un estudio mas centrados en desarrollos con especial interés a todos los avances del área tecnológica del ciclo urbano con respecto al coche eléctrico, así como los desarrollos de infraestructura urbana y relaciones con los diferentes tipos de cargadores tanto a nivel público como privado Conoceremos la viabilidad del coche eléctrico conociendo su impacto medioambiental y repercusión social de esta forma podremos formar una buena idea bien documentada de el autentico beneficio de esta tecnología en nuestra sociedad a corto y largo plazo
HISTORIA DEL VEHICULO ELECTRICO
1.1El VEHICULO ELECTRICO parte 1-
HISTORIA Y EVOLUCION DEL VEHICULO ELECTRICO Es obvio que en los últimos años la demanda del coche eléctrico no se ha hecho esperar entre la elevación acústica y la elevada contaminación como es lógico el cambio tenía que llegar si recapacitamos en cuanto a la historia del coche eléctrico nos daremos cuenta que sin duda el interés que suscitó fue mucho mas grande que el de combustión interna tanto en cuanto por su funcionalidad como por sus prestaciones desde tiempos inmemoriales ya disponiamos de coches eléctricos que graciosamente iban cargándose con unas tomas eléctricas que resultaban cuanto no menos llamativas para la época el siglo diecinueve exactamente 1839 que se inventó el primer coche eléctrico que se construyó llevaba ocho bobinas alimentado con baterías primarias con un diseño no competitivo con los vehículos de vapor que se construían en Inglaterra desde 1825 En 1870 se desarrollo el siguiente modelo de coche eléctrico que sin duda llevaba un motor más evolucionado y eficiente que le permitia alcanzar una velocidad de 13 klmtrs/h el elevado peso de las baterías hacían básicamente que fuera de unas prestaciones significativamente inferiores a las de sus competidores a vapor este modelo fue fabricado en el reino unido En 1897 la compañía LONDON ELECTRIC CAR inaugura un servicio de vehículos eléctricos donde ya se pueden ver las primeras baterias de plomo-acido que acaban de ser desarrolladas por tudor el motors eléctrico tenía 2,24 kwt y la batería 40 celdas Alcanzando una distancia de 80 klmtrs entre cargas Este mismo año la compañía Krieger prueba sus primeros vehículos en paris En 1899se crea en EEUU la Electric Company que es la primera industria de fabricación de automóviles a gran escala esta compañía produce en 1904 uma serie de 2000 taxis eléctricos que se emplean en nueva Cork ,chicago y boston estos años la compañía francesa BGS Electric Car construyó coches y autobuses con las tarifas fabricadas por ellos mismos
En estas fechas Jungner desarrolla la bateria alcalina de NIQUEL-HIERRO que son rápidamente incorporadas en el vehículo eléctrico llegándose a obtener en un vehículo de la firma American Werly Run una duración de 12 horas y un recorrido de 148 klmtrs En 1900 existen más de medio centenar de plantas de automóviles produciendo un total de 4000 coches en esta época conviven las tres tecnologías motor de vapor,eléctrico y de gasolina inicialmente el motor de gasolina fue rechazado por su excesivo ruido y el de vapor también por la cantidad de veces que había que parar para echar agua 1906 la compañía buffalo Electric Carriage llega a vender 34000 vehículos de un modelo de dos plazas que alcanzaba los 48 klmtrs/h en 1912 se mejora el coche eléctrico hasta incluso hacerle modificaciones como es el caso de la compañía woods que equipa a sus prototipos con cubiertas de goma maciza ya que al ser de goma maciza permitia una mejor rodadura y así mejorar la autonomía al tener menos resistencia el vehículo 1920 se puede decir que el V.E muere ya que se tenían más en cuenta las prestaciones de VCI vehículo a combustión interna y henry ford automáticamente se decanta por este hasta que en 1970comienzan las pimeras subvenciones de los gobiernos para potenciar las ventas en V.E 1976 HASTA LA ACTUALIDAD el coche eléctrico se desarrolla como lo debió de hacer en aquellos 50 años esta vez ya por NECESIDAD
agradecimientos:
RA/EMTechnologies Corporation FCME Emilio Ballesteros Andrés general mánager RA/EMTechCo.
-RA/EM Technologies Corporation -Emilio Ballesteros Andrés director general. De RA/EM. -FUNDACION CONVIERTE MADRID A ELECTRICO.
HISTORIA DEL COCHE ELECTRICO PART-2 RA/EM Technologies Corporation Krieger Electric Carriage – 1906
La historia del coche eléctrico a lo largo del último siglo es como una sucesión de oportunidades perdidas e intentos fallidos. Después de haber sentado las bases de la industria del automóvil en los primeros albores de ésta al inicio del siglo XIX, el coche eléctrico se dejó de lado en favor del coche con motor de combustión interna. Este tipo de motor era más efectivo y se fue arraigando cada vez más durante el siglo XX,
participando en el incremento de popularidad entre la población en la industria del automóvil. Pese a que el coche eléctrico se ha visto apartado del mercado durante mucho tiempo, su credibilidad ha resurgido durante ciertos momentos puntuales de la Historia, como pueden ser las diferentes guerras o la crisis del petróleo. Aún así, ha sabido resurgir cada cierto tiempo gracias a sus innovaciones y sus promesas de movilidad sostenible. Nadie pasa por alto sus cualidades intrínsecas: tecnología simple, funcionamiento silencioso y robustez. Después de un siglo de primeros pasos, progresos y pasos en falso, parece que el coche eléctrico ha conseguido llegar a la edad adulta. Hoy en día estamos viviendo un resurgir del coche eléctrico sin precedentes. Su desarrollo se ha visto motivado por la escasez de recursos petrolíferos, por el calentamiento global, por las nuevas tecnologías y por el cambio en ciertas actitudes y posturas de la población. Es la primera vez que tanto los fabricantes como las autoridades de la gran mayoría de paises están haciendo un gran esfuerzo para darle al coche eléctrico una nueva oportunidad. Con esto, se está escribiendo una nueva página de la Historia. Un viejo conocido
La Jamais Contente CC BY-SA 3.0
El coche eléctrico no nació ayer. A finales del siglo XIX, los primeros vehículos motorizados usaban motores eléctricos. Había que buscar una alternativa a los sistemas de tracción animal para los Hackney Cabs, los taxis oficiales de la época. Dos nuevas tecnologías se enfrentaron en ese propósito: el motor eléctrico contra el motor térmico. En 1877, una alemán llamado Nikolaus August Otto inventó el motor de combustión de cuatro tiempos mientras que en 1859, Gaston Planté diseñaba las primeras baterías de plomo y ácido en Bélgica, pero no fue hasta 1881 cuando el francés Charles Jeantaud construyó el Tilbury, el que probablemente sea el primer coche eléctrico alimentado con baterías. Sin embargo, tras recorrer sus primeros cien metros acabó consumido por las llamas… Tuvo que pasar algo más de una década para poder ver por las calles motores eléctricos, dando lugar a los primeros servicios de los Hackney Cabs. Aparte de los modelos construidos a petición de ricos empresarios y fabricados de forma individual, el verdadero debut de los coches eléctricos fue en las flotas de taxis de Inglaterra con los conocidos Taxi-Cab, para extenderse posteriormente a Francia o Estados Unidos. En aquellos años, la solución ideal para este tipo de transporte pasaba por el motor eléctrico. Las cualidades que lo hacían mejor respecto al motor térmico siguen siendo las mismas que hoy en día: no emite ningún sonido en su funcionamiento, facilidad de uso y robustez. Varios fabricantes competían en el mercado francés, como Charles Jeantaud, Louis Krieger o Charles Mildé, que ofrecían turismos y vehículos comericales con motores eléctricos. Por otra parte, en 1899 el piloto belga Camille Jenatzy conseguía romper un record de velocidad con su bólido eléctrico “La Jamais Contente” (La que nunca está satisfecha), al superar los 100 km/h. Todo parecía ir de cara para este sistema de propulsión. Limitaciones tecnológicas
Thomas Edison y el Ford Model T en 1928 A pesar de un inicio alentador, el coche eléctrico no tardaría en enfrentarse a sus limitaciones tecnológicas: prestaciones limitadas, poca autonomía y tiempos de carga demasiado largos… Un coche eléctrico corriente no pasaba de los 20 km/h y tenía una autonomía limitada a 50 km. Unas limitaciones que favorecieron el desarrollo del motor térmico, en parte gracias también a los progresos conseguidos en su desarrollo por parte de Gottlieb Daimler en Alemania. A principios del siglo XX, cuando el petróleo empezó a ser un producto más asequible, el motor de combustión empezó a tener éxito. De hecho, motivados por ese repentino éxito del motor de combustión, los fabricantes de coches eléctricos empezaron a cerrar sus fábricas o se pasaron directamente a la producción de motores térmicos. Pero este cambio de planteamientos en los fabricantes no respondía exclusivamente a una decisión de carácter tecnológico, sino también a una cuestión de actitud, según cuenta el historiador del mundo del automóvil Mathieu Flonneau: “Para ciertos sectores de la población el coche eléctrico carecía de virilidad. No era lo suficientemente potente, era demasiado silencioso y por encima de todo, era muy apreciado por las mujeres. En una sociedad machista como la de la época, el motor térmico con sus ruidos y sus escapes humeantes se veía como algo más impresionante y exclusivo. De hecho, su complejidad mecánica hacía que las mujeres quedarán excluidas en las tareas de reparación y convertía al motor de combustión en un objeto decididamente masculino.” A pesar de sus innegables cualidades, el coche eléctrico se vió condenado al ostracismo en Europa. En los Estados Unidos aún tuvo algunos años más de vida, ya que allí la
tercera parte de los vehículos que rodaban en 1912 por las carreteras estatales eran eléctricos. Sin embargo, la llegada al mercado del Ford Model T en 1908 marcó un punto de inflexión y ese punto fue el principio del fin del coche eléctrico. Los primeros pasos Aunque el coche eléctrico se mantuvo a la sombra del coche con motor térmico durante buena parte del siglo XX, su desarrollo permaneció activo y se le seguía tratando como un alternativa fiable cuyo potencial no se había desarrollado al máximo. “Su historia apenas había alcanzado sus primeras etapas, en las que ya había alcanzado acontecimientos importantes”, destaca Mathieu Flonneau. Por lo tanto, “el coche eléctrico aún podía sobrevivir y volvería a ser el centro de atención, sobre todo durante épocas difíciles. Las guerras y las diferentes crisis del petróleo fueron buenas oportunidades para reanudad la investigación en la energía eléctrica”. El primer reflote de la investigación de las tecnologías eléctricas llegó en la década de 1920 en Francia, donde se había construido una importante red de abastecimiento eléctrico y las autoridades buscaban la forma de minimizar su dependencia del petróleo. Mientras que los tranvías, la red subterránea del metro y los trolebuses revolucionaban el transporte público, se empezó a replantear la estrategia de convertir los coches de la época a coches eléctricos. En este contexto, se creó en 1925 la Société des Véhicules Electriques (Sociedad de Vehículos Eléctricos) y se empezaron a fabricar camiones y carros de carga con compañías especializadas en el sector como Sovel o Vetra, llegando a la producción de varios miles de vehículos. Con esto, se estableció en Europa y Estados Unidos un nuevo nicho de mercado en torno al vehículo comercial eléctrico. En 1927 ya había alrededor de 6.000 camiones y furgonetas eléctricas en las carreteras del estado de Nueva York. Pese a todo, esta nueva tendencia no llegó al coche para particulares, que se mantenía con el motor de combustión interna. Durante la Segunda Guerra Mundial llegó la escasez de petróleo a Francia y era necesario buscarle un sustituto. Una vez más se pensó en la electricidad como una fuente de energía para los coches. Fue una época de economías provisionales y de transformación de los vehículos existentes. Varios fabricantes de primer orden estuvieron experimentado con estos factores: Renault con Renault Juvaquatre, Peugeot con el Peugeot 202 y Mildé-Krieger con el La Licorne. Probablemente, el modelo que más prosperó fue el C.G.E. Tudor, desarrollado por el ingeniero Jean-Albert Grégoire. Se construyeron alrededor de 200 unidades y tenía una autonomía de unos 100 km. Durante la ocupación de Francia se vivió la aparición de los primeros utilitarios eléctricos, en particular los construidos por Jean-Pierre Faure. Sin embargo, los problemas de suministro de ciertos materiales necesarios para la construcción de las baterías, como el cobre o el plomo y el decreto de 1942 que prohibía la electrificación de vehículos llevaron de nuevo al traste las investigaciones y el desarrollo del coche eléctrico. Durante este periodo se siguió investigando y desarrollando el coche eléctrico para volver a empezar de nuevo. El renacimiento después de la guerra
Ford Comuta Electric Car (1967) Durante la época dorada de Francia (1944 a 1975), los coches para particulares se convirtieron en un producto de consumo masivo. El progreso de la industrial del automóvil tuvo un gran auge en la sociedad, todo volvía a ser posible, incluso el coche eléctrico. La energía nuclear y las células de combustible devolvieron la esperanza a los investigadores e inspiraron prototitpos tan futuristas como el Simca Fulgur o el Ford Nucleon. Pero este periodo tan efervescente también suscitaba temores. “La imagen del coche comenzó a cambiar en la conciencia colectiva. Durante muchos años fue un símbolo de libertad y poder, pero empezó a asociarse frecuentemente con palabras como peligroso, contaminante y violente”, señala el historiador Pascal Griset en su libro “L’Odyssée du transport électrique” (La Odisea del transporte eléctrico). La urbanización de ciudades favoreciendo el uso del coche particular y los primeros atascos llevaron a reconsiderar el modelo de desarrollo del automóvil. Los fabricantes volvieron a investigar las virtudes de la energía eléctrica, que siempre había sido reconocida por sus cualidades en un entorno urbano. Renault desarrolló en 1959 en Estados Unidos un Renault Dauphine eléctrico al que llamó Henney Kilowatt; esta misma iniciativa se desarrolló en Italia donde Fiat construyó un prototipo eléctrico basado en el Fiat 1100. Unos años más tarde, los utilitarios eléctricos se pusieron de
moda, sobre todo gracias a los protitipos Ford Comuta y Ford Berliner y por supuesto, gracias a las primeras scooter eléctricas. Estos prototipos se construyeron en pequeñas cantidades, pero consiguieron ser el emblema de un momento en el que se buscaban nuevos puntos de referencia. “El modelo de coche masculino empezaba a desintegrarse. En una sociedad en la que el coche empezaba a cuestionarse, el coche eléctrico de nuevo empeza a ganar credibilidad. Con esto se presentó una nueva oportunidad para la industria del automóvil, la posiblidad de avanzar en un comportamiento ejemplar”, analiza Mathieu Flonneau. La crisis energética y el aumento de la conciencia colectiva
Sebring-Vanguard CitiCar (1976) CC BY-SA 2.0 Esta tendencia se aceleró notablemente con la primera crisis del petróleo en 1973, despertando en la conciencia colectiva el riesgo de depender del petróleo. Otra vez, la necesidad de buscar soluciones alternativas se convirtió en una prioridad en los Estados Unidos. Alrededor del mundo se crearon organizaciones como la Electric Vehicle Council en Estados Unidos, la Tokyo Electric Power Co. en Japón, The Electricity Council en Inglaterra y la Rheinisch Westfälische Elektrizitätswerk en Alemania. En
Francia, la distribuidora eléctrica Électricité de France empezó a trabajar con PSA y Renault con el fin de crear condiciones favorables para el desarrollo del coche eléctrico, principalmente en una red de punto de recarga. En 1974, la compañía americana Sebring-Vanguard empezó la producción en serie del primer coche eléctrico producido en masa, el CitiCar, un pequeño utilitario del que se produjeron unas 2.000 unidades hasta 1977. En 1980, Peugeot y Renault contaban con dos modelos con variante eléctrica, el Peugeot 205 y el Renault Express, equipados con baterías de níquel-hierro, con una autonomía que rondaba los 140 kilómetros y una velocidad máxima de 100 km/h. Toyota apostó por las baterías de zinc-bromo para su prototipo Toyota EV-30 mientras que Mercedes-Benz experimentaba con baterías de sal fundida y baterías de sulfuro de sodio. En 1995, esta nueva dinámica llevó a la alianza Peugeot-Citroën a desarrollar a un proyecto de gran escala con la producción y venta de dos modelos 100% eléctricos, el Peugeot 106 y el Citroën Saxo. Desafortunadamente, no tuvieron éxito alguno, ya que sólo se vendieron 10.000 unidades hasta 2002, una cifra muy por debajo de las previsiones, cifradas en 1.000.000 de unidades vendidas durante ese mismo periodo. Durante el mismo periodo, Renault construyó varias unidades del Renault Clio y varios centenares de la Renault Kangoo con motor eléctrico. Pero ambos fabricantes tuvieron los mismos problemas, las baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd) tenían una autonomía limitada a 60/80 kilómetros. Renault también vendió una versión de la Renault Kangoo denominada Elect’Road, una versión eléctrica de rango extendido, que contaba con un pequeño motor térmico que hacía las veces de generador eléctrico. A pesar de todo, estos modelos no tuvieron ningún éxito comercial. En los Estados Unidos el coche eléctrico también experimentó un tremendo fracaso cuando General Motors abandonó el desarrollo del GM EV1, que se suponía que debería haber revolucionado el mercado americano. Indudablemente, el coche eléctrico luchaba por salir a flote durante una época poco propicia, finales de 1990, una época marcada por una notable caída en los precios del petróleo, lo que motivaba una menor atención por parte del público en general y la presión gubernamental en la búsqueda de soluciones alternativas se reducía notablemente. Revoluciones: la hibridación, las células de combustible… y las baterías de ión-litio
Toyota Prius (1997) El la década de 1990 apareció un nuevo tipo de motorización: la tecnología híbrida, una combinación de motor térmico con un motor eléctrico. En 1998, Toyota lanzó la primera generación del Toyota Prius, un modelo que se mantiene todavía como un referente y como un ejemplo de éxito comercial. Tras muchos años de desarrollo, General Motors lanzó su contraataqué con la comercialización, en 2010, del Chevrolet Volt, un coche eléctrico de rango extendido. Poco a poco, el mercado se ha ido abriendo a las fuentes de energía alternativa. A principios de la primera década del siglo XXI las baterías disponibles para los coches eléctricos seguían dependiendo del níquel o el plomo, con las baterías de NiCd (níquelcadmio) y NiMH (níquel-hidruro metálico) como únicas opciones. El problema es que estas baterías no tenían la potencia suficiente para dar una buena autonomía a los coches de producción en masa. Por esto, los fabricantes no tenían otra opción más que generar la energía a bordo del vehículo a través de pilas de combustible de hidrógeno. A pesar de las dificultades para almacenar el hidrógeno a bordo del vehículo, se ha conseguido alcanzar los 500 km de autonomía conservando intacto el espacio interior del coche. Por otra parte, durante las dos últimas décadas se ha avanzado considerablemente en el desarrollo de las células de membrana intercambiadora de protones, pero la producción en masa de este tipo de vehículos se ha ido retrasando con frecuencia. Mientras que las soluciones tecnológicas todavía no han alcanzado un grado óptimo de maduración, los costes de producción siguen siendo altos y las infraestructuras para la distribución del hidrógeno están todavía en estado embrionario. Con todo, la llegada de los primeros coches eléctricos alimentados por pila de combustible no está prevista para antes de 2015 y es más que probable que no se vea hasta pasado 2020.
Mientras tanto, otra gran innovación tecnología inyectará sangre nueva en el desarrollo del coche 100% eléctrico: las baterías de litio. Esta tecnología, importada de la electrónica de consumo portátil, hizo su primera aparición en el mundo del automóvil en 1996 en el prototipo Nissan Prairie Joy. Estas nuevas baterías son más estables y por consiguiente más seguras. No tienen efecto memoria¹ y han conseguido estirar la autonomía del coche eléctrico en un rango que va desde los 150 hasta los 300 km, dependiendo del modelo. Estas baterías van a dar un nuevo soplo de aire fresco al desarrollo del coche eléctrico comparándolas con las anteriores baterías de níquel o plomo, desestimando la idea de que la pila de hidrógeno es la única solución en términos de autonomía. El desarrollo de estas baterías ha dado un nuevo potencial a los coches 100% eléctricos y alimentados por baterías, lo que ha llevado a la creación de nuevos prototipos y pruebas a pequeñas escala mientras los fabricantes empiezan a imitarse unos a otros. La empresa Tesla Motors causó sensación en 2005 con su deportivo Tesla Roadster, equipado con baterías de ión-litio, convirtiendo al coche eléctrico en algo con lo que soñar. Los primeros coches de producción equipados con baterías de ión-litio en llegar al mercado, en 2010, fueron el Th!nk City, el Citroën C-Zero y el Peugeot iOn, además del Nissan Leaf, elegido como Coche del Año en Europa 2011. La alianza NissanRenault, que ha invertido cuatro mil millones de euros en su proyecto de desarrollo del coche eléctrico se está preparando para lanzar al mercado cuatro modelos eléctricos de Renault: el Renault Fluence Z.E., Renault Kangoo Express Z.E., el cuadriciclo eléctrico Renault Twizy y para 2012 llegará el Renault ZOE. Por otro lado, el fabricante francés Bolloré, quien ganó el concurso público del proyecto Autolib’ en París, cuenta con la tecnología de baterías de litio-ión polímero en su proyecto BlueCar, diseñado por Pininfarina. Estamos en un momento en que la capacidad de suministro de las empresas productoras de componentes y la competencia entre los fabricantes llegan a niveles nunca vistos y las apuestas a favor del coche eléctrico están muy por encima de como nunca han estado. Es posible que su momento, el del coche eléctrico, por fin haya llegado. Fechas significativas en la Historia del coche eléctrico El francés Gaston Planté inventa las baterías recargables de plomo y ácido en 1859. En 1881 Camille Faure las perfeccionó. El ingeniero francés Charles Jeantaud construyó el Tilbury en 1881, uno de los primeros coches eléctricos. Funcionaba con alrededor de 20 componentes distintos pero se prendió fuego a escasos cien metros del taller durante la primera prueba. En 1894 se citaba al Electrobat como uno de los primeros coches eléctricos viables. Este coche lo diseñaron el ingeniero Henry G. Morris y el químico Perdo G. Salomon en Philadelphia en 1895. Las mejoras hechas en el coche le permitían alcanzar 32 km/h con una autonomía de unos 40 km con una sola carga. En 1897 la compañía London Electric Cab ofrecía por primera ver un servicio de taxi con coches eléctricos. Estos rudimentarios vehículos, diseñados por Walter Bersey, estaban pensados para la clase alta de la sociedad acostumbrada a los carruajes de caballos. El 1 de mayo de 1899 Camille Jenatzy estableció en Bélgica un record mundial de velocidad con el prototipo “La Jamais Contente” (La que nunca está satisfecha), un coche eléctrico con forma de torpedo que podía superar los 100 km/h.
En 1911 la Detroit Electric Company empezó la producción de coches eléctricos con cierto éxito. Estaban equipados con baterías de plomo y ácido y tenían una autonomía de unos 130 km. Sus velocidad máxima podía ser de hasta 32 km/h. Hasta 1916, se vendieron varios millares de unidades. George Levy fundaba en 1925 la Société des Véhicules Electriques (Sociedad de Vehículos Eléctricos). Bajo las marcas Sovel y Vetra la compañía fabricó en Francia cientos de vehículos comerciales eléctricos anualmente. Las prestaciones de estos vehículos eran limitadas: 15 km/h y 30 kilómetros de autonomía. En 1940 el artista Paul Arzens presentaba su Œuf (Huevo), un pequeño coche eléctrico hecho completamente de aluminio con un diseño futurista para la época, al igual que sus prestaciones: velocidad máxima de 70 km/h y una autonomía que rondaba los 100 km. Durante la ocupación francesa, en 1941, el CGE Tudor de Jean Albert Grégoire estableció un nuevo record de velocidad al recorrer la distancia que separa París y Tours a una velocidad media de 42 km/h. Esta distancia es de unos 250 km y lo hizo con una sola carga. En 1941 se presentó el Peugeot VLV (Voiture Légère de Ville, Coche Urbano Ligero), un triciclo convertible equipado con baterías de 12V y que podía llegar a los 40 km/h y contaba con una autonomía de 80 km. Hasta 1945 se vendieron 337 unidades. En 1947, con el fin de hacer frente a la escasez de recursos, Nissan y la Tokyo Electric Cars Company desarrollaron en Japón la furgoneta eléctrica Tama Electric, equipada con baterías de plomo y ácido intercambiables tenía una autonomía de 65 kilómetros y una velocidad máxima de 35 km/h. Renault desarrolló el Henney Kilowatt en 1959 en colaboración con la compañía americana Eureka Williams. Basado en el Renault Dauphine, fue uno de los primeros coches eléctricos modernos. Estaba equipado con 18 baterías de 2V y se anunciaba que tenía una velocidad máxima de 60 km/h y una autonomía de 60 km. Se quedó en la fase de prototipo al ser demasiado caro de producir en serie. En 1967 el diminito Ford Comuta (apenas 2,03 metros de largo) relanzaba el coche eléctrico en Estados Unidos como una solución viable para el tráfico en la ciudad. Tenía capacidad para transportar dos adultos y dos niños. Su autonomía, con una sola carga, estaba entre 40 y 65 kilómetros y podía circular a una velocidad de hasta 64 km/h. Después de la crisis del petróleo de 1974, la compañía Sebring-Vanguard, con sede en Florida, empezó la producción del que se considera el primer coche eléctrico producido en masa, el CitiCar, un pequeño utilitario equipado con ocho baterías de plomo y ácido de 6V que tenía una autonomía de 60 km y una velocidad máxima de 50 km/h. Se contruyeron alrededor de 2.000 unidades entre 1974 y 1977. En 1984 Peugeot desarrolló un prototipo del Peugeot 205 eléctrico. Estaba equipado con baterías de níquel-hierro y tenía una autonomía de 140 km. Su velocidad máxima era de 100 km/h. Como parte del programa VOLTA 4, Renault desarrolló en 1984 un vehículo comercial eléctrico denominado Renault Master. Estaba equipado con baterías de níquel-hierro y tenía una autonomía de 120 km. Su velocidad máxima era de 80 km/h y tenía una capacidad de carga de hasta 1.000 kg. Gracias al apoyo del estado de California, General Motors empezó en 1990 un ambicioso programa de desarrollo del coche eléctrico basado en el prototipo GM Impact, presentado ese mismo año en el Los Ángeles Auto Show. Este proyecto llevó a cabo la producción de alrededor de 1.000 unidades entre 1996 y 1998 del coche eléctrico General Motors EV1. En 1998 el proyecto se abandonó. Renault presentaba en 1991 durante el Frankfurt Motor Show el prototipo Renault Elektro-Clio.
El grupo PSA empezó la comercialización de los Peugeot 106 y Citroën Saxo eléctricos. Hasta 2002, se vendieron únicamente 10.000 unidades, muy por debajo de las previsiones, que se cifraban en 1.000.000 unidades vendidas en el mismo periodo. Tras varios años de pruebas, el grupo INRIA implementaba en 1997 su proyecto de desarrollo sostenible, la primera flota de coches eléctricos de alquiera en Sain-Quentinen-Yvelines. Alrededor de 50 coches eléctricos (todos ellos Renault Clio) estaban disponibles para los clientes. Toyota lanza en 1997 la primera generación del Toyota Prius, el primer coche híbrido de producción en serie. Renault comercializa en 2003 la Renault Kangoo Elec’Road, una versión híbrida de su furgoneta equipada con baterías recargables y con una autonomía de 140 km en modo exclusivamente eléctrico. En 2005 Tesla Motors lanza al mercado el Tesla Roadster, el primer deportivo eléctrico y equipado con baterías de ión-litio. En 2006 Bolloré desarrolla la primera generación del BlueCar, un pequeño utilitario eléctrico equipado con baterías de ión-litio polímero. En el Frankfurt Motor Show de 2009 Renault presenta su programa de vehículos eléctricos, compuesto por el Renault Fluenze Z.E., el Renault Kangoo Z.E., el Renault ZOE y el Renault Twizy. En 2010 el grupo PSA lanza al mercado sus dos modelos eléctricos, el Citroën C-Zéro y el Peugeot iOn. Por otra parte, BMW electrifica al MINI con un motor eléctrico de 204 CV y una autonomía de 200 km, mientras que Nissan presenta el Nissan Leaf, votado Coche del Año en Europa en 2011.
AGRADECIMIENTOS Sustainable Mobility el 19 de julio de 2011
RA/EM Technologies Corporation y FUNDACION CONVIERTE MADRID A ELECTRICO. Emilio Ballesteros Andrés director general de RA/EM.
2-PRINCIPALES COMPONENTES DEL V.E La energía que en vehículo eléctrico puede almacenar en forma de acumuladores, es mucho mas limitada que la que puede almacenar un motor de combustión interna en forma de combustible, es muy importante empezar a pensar como una pequeña cantidad de energía podríamos aprovecharla lo mejor posible de esa forma conseguir las mejores prestaciones mas óptimas claro esta, que para este cometido deberemos de haber estudiado con todo detalle esta gran obra. En primer lugar, cuando vemos de cerca un coche eléctrico lo que primero nos viene a la mente es que la forma que tiene es exactamente igual que la de un coche normal en las cadenas de montaje de los coches cuando se diseñan y se estudia como seria su forma mas adecuada. Lo que se tiene en cuenta es obtener las mejores prestaciones con el menor gasto de combustible, es muy importante trasladar esto a este estudio ya que lo primero que nos damos cuenta es como conseguir el menor gasto de baterías para el mismo desplazamiento con las mismas condiciones externas y la misma carga energética la respuesta es muy sencilla consiguiendo un coche que oponga la menor resistencia posible a la rodadura ya que esto se traduciría en un mejor aprovechamiento a la energía disponibles un menor consumo esta fuerza de rodadura dependerá de diversos factores: 1-peso total de vehículo es decir su masa. 2-aceleración. 3-coeficiente de rozamiento en general estatico y dinámico. 4-inclinación del terreno sobre el que circula nuestro prototipo. 5-la medida frontal del vehículo. 6-velocidad de desplazamiento del vehículo. 7-coeficiente de penetración aerodinámico. Algunos de estos factores si que están muy relacionados con la forma física del coche de esta forma la resistencia y el avance se podrían disminuir actuando directamente sobre ella, de esta forma podríamos conseguir carrocerías y chasis mas ligeros, una menor influencia del rozamiento aerodinámico sobre la carrocería y una reducción de la resistencia a la rodadura sobre los neumáticos por lo tanto tendríamos que tener muy en cuenta esto a la hora de fabricar un coche eléctrico, si nos disponemos a hacer dos comparaciones entre lo que viene a ser un coche normal y un coche eléctrico podemos deducir grandes diferencias bien cierto es que la reducción de estos factores favorecería sin duda no solo a aumentar la carga y duración de las baterías en los coches eléctricos si no que nos veríamos beneficiados muchísimo en la reducción de combustible de coches con motor de explosión pero lo mas llamativo es que muchos fabricantes que reducen estos factores en sus coches de explosión luego aumentan la potencia dato muy curioso porque se vuelve a incrementar el gasto de combustible con lo cual estamos como al principio. Con la exposición de estas impresiones os daréis cuenta de la gran diferencia externa entre los dos tipos de coches.
En este coche de combustión interna lo que mas nos llama la atención es la corpulencia la fortaleza de su chasis las enormes ruedas la gran superficie frontal nos hacemos la pregunta típica del peso y lo que es mas importante como demonios se va a desplazar esa cantidad de masa. La respuesta es bien sencilla gracias a su potente motor de 400 cv de gasolina es decir que el suministro de soluciones a esa envergadura es mas que suficiente gracias a ese enorme motor pero en cambio si observamos esta otra imágen
nos llama la atención el tamaño del coche da la sensación que estamos ante un coche de juguete poco menos fijaos que ruedas fijaos en el morro que pequeño y sobre todo nos hacemos la pregunta contraria con el otro coche que poco pesa... nos damos cuenta a primera de que es un coche normal salvando las distancias ,me recuerda a los conocidos coches de la marca feber de niños pues si sin duda debe de ser así ya que sus baterías de plomo no permitirían mas masa para respetar la autonomía del fabricante, claro esta que su motor de inducción tampoco lo aguantaría es un cuadriciclo y en su ficha técnica así reza es un coche de uso urbano cuya finalidad es la de causarnos ahorro y servirnos de una manera práctica. 2.1-Elementos rodantes El elemento más importante y único que constituye la masa no suspendida del coche en este caso es la rueda siendo esta una pequeña zona de contracto con el suelo que soporta el peso y la carga del coche estas a su vez pueden resistir esfuerzos laterales y pueden absorber las vibraciones del conjunto del coche así como0 las que se desprenden del terreno en los coches actualmente se utilizan ruedas neumáticas es decir que están rellenas de aire a presión gracias al que la rueda es capaz de soportar el peso que gravita sobre ella en la actualidad las cubiertas están compuestas por una armadura o tejido textil
como el algodón o el nylon esta a su vez esta recubierta por una capa de caucho vulcanizado cuando vemos una rueda lo que nos llama la atención son esos dibujos que tienen en el centro están diseñados para causar agarre y drenaje todos estos conceptos sin duda están más relacionados con el coche de gasolina que con el coche eléctrico para diferenciar unas ruedas de otras debemos de ir al las dos fotos anteriores y ver las diferencias claras por ej En el caso del rolls nos damos cuenta de las dimensiones de la rueda que es enorme al menos es de 18 pulgadas pero en el caso del reva las dimensiones son muy pequeñas no llegan ni a 13 pulgadas la pregunta que nos haremos es porque estas diferencias tan grandes, la respuesta es bien sencilla en un modelo la finalidad de la rueda no es reducir el consumo aunque si se tenga en cuenta es más bien aumentar el diseño y crear seguridad en la conducción pero en otro modelo como es el caso del reva es disminuir claramente la “resistencia a la rodadura”para entenderlo mejor en esta ilustración podemos hacer un pequeño estudio de lo que sería la actuación de una rueda en su avance. Si nos fijamos en esta figura
Cuando el neumático se aplasta al avance, sobre su punto de contacto, el centro de rotación instantáneo se adelanta respecto al eje vertical de la rueda por lo tanto la carga sobre la rueda, representada en “mg”y la fuerza de reacción”mg” también, no actúa a lo largo del mismo eje la primera lo hace sobre la vertical de la rueda y la segunda sobre el de rotación instantáneo por lo que forman una pareja que ejerce un par de resistencia sobre la rotación de la rueda el resultante de esta oposición es lo que llamamos resistencia a la rodadura representada por “Fr” estas pérdidas de rodadura podríamos a semejar a las perdidas de “histeresis”este es un concepto que se asemeja a las diferentes pérdidas de los motores en los coches eléctricos ya lo veremos más adelante para reducir esta pérdida necesitaremos una reducción del área cerrada por la curva así vemos este gráfico por ej:
un ciclo de histéresis que representa la perdida de energía al rozamiento o dicho de otro modo reducir la deformación cambiando las construcciones de los mismos 2.2 Construcción de neumáticos en coches eléctricos los V.E pueden hacer uso de neumáticos de alta presión especialmente diseñados, y que presentan aproximadamente la mitad de resistencia a la rodadura que los convencionales estos neumáticos son especialmente diseñados para que puedan circular a una presión de poco más o menos del doble que uno convencional con lo que conseguimos valores de rozamiento de entre 0,004-0,007 frente a los valores 0.01-0,02 de los convencionales esto se traduce en un aumento de la autonomía de las baterías el aumento de la presión de inflado permite además que los neumáticos puedan rodar más fácilmente y consigue que se calienten menos en cuanto a la necesidad de aumentar la elasticidad de las cubiertas podemos encontrar nuevos materiales como fibra de carbono nylon etc ,otro factor que influye en las pérdidas de rodamiento es la anchura de estos por lo tanto a neumático más ancho mayor pérdida de rodadura cuanto mas estrechos menor superficie de rozamiento por lo tanto tendremos sin duda menos resistencia a la rodadura como habíamos visto en el rolls de la imagen anterior, la anchura vienen determinada por el agarre sin embargo debido a que un coche eléctrico no va a alcanzar grandes velocidades eso no nos importa sin embargo la mayor presión de inflado a la que se había hecho alusión antes si que nos va a ayudar a mantener la capacidad de carga en nuestro coche por lo tanto si circulamos por firmes secos y de superficie urbana, lo ideal es llevar un perfil bajo que nos permitirá mayor rapidez de reacción a las ordenes del volante a la vez que no presenta tanto rozamiento por lo tanto en nuestro coche eléctrico cuando menos dibujos tenga la goma y más bajo sea el perfil mejor ya que tendremos más cantidad de goma en el suelo también otro factor más importante si cabe es el peso general de la rueda pues influye de forma directa en las pérdidas de inercia de masas rodante interesará conseguir mayor ligereza.
2.3-Chasis y carrocería
Estos elementos constituyen la masa suspendida del vehículo, es decir la que no tiene contacto con el suelo o superficie de rodaje siendo el chasis o el bastidor siendo el armazón sobre el que se monta soportando el peso de unos como el motor, caja de cambios etc. y quedando otros colgados de él como la suspensión y las ruedas. La carrocería esta unida al chasis y se destina al transporte de pasajeros y de la carga. La tendencia actual es la de fabricar vehículos monocasco en las que no existe el bastidor propiamente dicho si no que la carrocería se cierra en la parte inferior logrando estructuras que faciliten mayor rigidez el diseño de nuestro coche constituye un conjunto formado por el chasis y la carrocería estos constituyen de alguna forma el caparazón externo del vehículo hay que tener en cuenta que es el que va a soportar de forma directa las consecuencias de un choque directo y es evidente que es el principal responsable de la seguridad de los ocupantes del vehículo. Por lo que hay que tener en cuenta que este influye de forma directa en lo que se refiere al consumo de combustible del vehículo al igual que influirá de forma directa en el consumo de energía de nuestras baterías hay que tener muy en cuenta que la carrocería está sometida al contacto del coche con el aireen la marcha causando una resistencia clara Esta claro que el chasis y la carrocería tienen tanto en el vehículo eléctrico como en el de gasolina la misma función, conseguir vehículos más seguros menos pesados y que opongan una menor resistencia al avance una mejor aerodinámica en los vehículos de combustión interna constituirá un elemento importante pero en los V.E, esto es crucial sin duda para el desarrollo de esta tecnología se debe de tener en cuenta que estos coches tienen asociada a su apariencia una idea de ligereza, una insuficiente autonomía que la gente confunde con una falta de seguridad no teniendo nada que ver este elemento crucial en el desarrollo de estos coches, en resumidas cuentas y teniendo en cuenta el diseño de la carrocería de estos coches estamos intentando conseguir un vehículo de lineas agradables además de evaluar una serie de factores que influirán de una manera muy directa en sus futuras prestaciones como la seguridad aerodinámica y peso.
2.4 – Seguridad
En este factor tienen que confluir dos elementos que son básicos y antagónicos por un lado debemos de comprender que en caso de colisión en cualquier coche, el chasis debe de reunir dos elementos cruciales uno proteger a los ocupantes de dentro es decir rigidez y otro proporcionar una capacidad de absorción clave para poder administrar de manera clara el golpe que se pueda tener, en cualquier caso estos dos factores deben de confluir de manera rápida y consecuente para verlo más detenidamente lo haremos por partes La colisión y su capacidad de asimilación la constituyen dos elementos claves del chasis ,los vanos delanteros y traseros tienen la cualidad de deformarse es decir proporcionar una deceleración lo mas pausada y dosificada posible de esta forma pueden absorber energía ,la segunda parte el espacio intermedio se construye con materiales que tienen la posibilidad de mantener la mayor rigidez posible para de esa forma proteger a los ocupantes En los v.e debido a sus reducidas dimensiones, lo que debemos es disponer de una estructura especial que realice la absorción y la protección en un solo paso, es lo que llamamos estructura de “anillo”también hay que tener en cuenta que estos coches y debido a el uso que se le va a dar son de características urbanas y de uso metropolitano la falta de zonas de deformación se podría traducir en fuertes desplazamientos del cuerpo de los ocupantes, haciendo estos la función de deceleradores humanos si no estuviera bien diseñado todo el sistema chasis, carrocería en los pequeños coches eléctricos, así la solución más adecuada podría ser un “cinturón” de choque con casco duro de manera que la zona de los ocupantes quede intacta y la energía de choque quede intacta y guiada hacia detrás. El reducido tamaño de un v.e no es el único inconveniente que presenta en cuanto a seguridad también hay que tener en cuenta su peso paradójicamente un coche cuanto más ligero debería de ser más seguro claro esta porque la fuerza que tiene que dispersar en caso de impacto es producto de su deceleración y de su masa no obstante, son muchísimos los factores a tener en cuenta y esto hace que en un choque real un vehículo más ligero se sitúe en mayor desventaja con un vehículo que es más pesado de esta forma a la hora de diseñar un v.e hay que tener en cuenta dos factores claros por un lado la rigidez de un vehículo ligero y por otro lado la flexibilidad de un automóvil convencional. Por otro lado a la hora de estudiar el comportamiento frente a un impacto de un v.e deberíamos de hacer algunas distinciones entre los diferentes diseños de v.e para ser usados como tales y los basados en la transformación de una plataforma ya existente en vehículos de gasolina para ser usados
posteriormente como vehículos eléctricos en los primeros casos ya disponemos de un compartimento central, bajo el piso destinado a albergar las baterías mientas que en los segundos casos la falta de espacio obliga a colocarlas bajo el túnel central y en los frontales y en la zona trasera destinada a la carga de este modelo no olvidemos que el rediseño si que puede acabar en un gran cambio con el diseño original con lo que el comportamiento esperado puede no se el mismo teniendo muy en cuenta esto ya que los requerimientos de seguridad pueden variar 2.5-Aerodinámica
Siempre hemos sabido que los coches aerodinámicos que menor resistencia al aire opongan, son los bajos y alargados como la forma “gota de agua” pero en ambientes urbanos no es lo mas aconsejable lo más normal sería diseñar coches cortos bastante manejables e incluso altos para dar la sensación de mayor espacio interior así el valor aerodinámico más bajo conseguido en ciudad se sitúa en torno al 0,25cx alcanzando el límite. 2.6.-Peso
2.6.a-AluminioLa forma más directa de influir en el consumo de energía en un v.e es actuando sobre su estructura física es decir reduciendo su peso para ello podemos ayudarnos de utilizar materiales como el acero y el aluminio una de las mejores alternativas es la de construir aluminio en múltiples componentes del automóvil y sobre todo en la construcción de carrocerías como principal ventaja que se aporta es la notable reducción de peso que podría llegar hasta el 50 por 100 y además de dotar de una rigidez y absorción de impactos muy superior al acero también muy resistente a la corrosión así como la posibilidad de reciclado aunque la obtención de aluminio precisa de mas energía que el acero, sin embargo el reciclado permite recuperar el 90 por 100 del material utilizado con solo un 5 por 100
del coste energético como inconveniente que presenta por una parte es el costo ya que los paneles de aluminio son la mita d de pesados pero el doble de caros que el acero y por otra el proceso de ensamblaje y reparación es mucho más complejo no se puede usar soldadura eléctrica pues quemaría el materia como posible solución se plantea el uso de adhesivos que permitan la utilización de espesores mínimos de aluminio 2.6.b-CompositesEs una propuesta muy rentable ya que no necesita de grandes utillajes empleados de este modo el ahorro en costes de producción si que compensará por lo que resulta adecuado para unidades de fabricación pequeñas se trata de plásticos reforzados ,con distintos tipos de fibras un entramado capaz de mantenerse en su lugar pese a sufrir grandes esfuerzos frente a las fibras de las que se obtiene presenta una característica de alta resistencia al impacto cuestión muy importante a ala hora de garantiza una seguridad a los ocupantes con la utilización del composite la ventaja es clara pero la que más destaca es el ahorro en el peso claro esta la absorción específica de energía que puede conseguirse es capaz de superar a la del aluminio en tres veces Sin embargo su adaptación en procesos en serie resulta muy difícil sobre todo porque implica un cambio de cultura en la fabricaciones pasa del estampado de acero y soldadura a la moldura e integración de todo un conjunto por medio de adhesivos . 2.6.c-AceroLa industria del acero ha respondido con el proyecto”ultra light steel body utilizando avanzados métodos de análisis y construcción de diferentes parte que componen el cuerpo de un automóvil no olvidemos por ej en la gran fábrica de porsche en leipzig Alemania como ensamblan su buque insignia de cuatro puertas “panamera” con mas de cuatro diferentes tipos de acero reforzado y aluminio combinado con más metales en el morro estos sistemas han demostrado que el peso del coche se puede reducir aprox. en un 35 por ciento ,bien la forma de cada elemento es la que hay que tener en cuenta se estudia para lograr la reducción del peso en el conjunto en algunos diseños se esta tratando en aprovechar la ventaja que ofrece la llamada”fuerza de elevación”en cuanto se aligera en cierta manera el efecto del peso total vamos a hacer un pequeño estudio de cómo calcular la famosa” fuerza de elevación “
2.6.d-Fuerza de Elevación-
Como observamos en la impresión la fuerza de elevación se sitúa en el plano vertical del automóvil en sentido contrario a la fuerza de peso(p) por lo que la contrarresta la fuerza aparece como resultado del efecto aerodinámico producido sobre el vehículo en movimiento la mayoría de los diseñadores solo tienen en cuenta el efecto de la resistencia al avance que la aerodinámica provoca sin embargo en algunos casos puede resultar interesante este factor elevador así en un vehículo determinado y para unas condiciones de velocidad dadas la fuerza de elevación, solamente dependerá del coeficiente de elevación que a su vez dependerá de la geometría del vehículo en los tres dibujos superiores, podemos ver como la forma física del vehículo, afecta al coeficiente de elevación ,los diferentes diseñadores pueden sacar un mejor provecho a esto de manera que se consiga una menor relevancia del factor peso a determinadas velocidades he tratado la fuerza de elevación aquí como una de las condiciones necesarias básicas en la creación de un coche eléctrico.
3- Componentes del coche eléctrico.
El sistema de almacenamiento de energía eléctrica más común hoy en día entre estos vehículos, es la batería de Litio-ion. Las baterías almacenan la energía en forma de corriente continua (DC.- Direct Current), mientras que el cargador exterior puede alimentar la energía como corriente continua (DC) o corriente alterna (AC.- Alternating Current). Hoy en día los motores de este tipo de vehículos, son en su gran mayoría maquinas eléctricas de corriente alterna. Por esta razón los vehículos disponen de un inversor, que permite transformar la corriente continua en corriente alterna. Al igual que los vehículos de combustión, estos disponen de una batería de 12V para alimentar de energía eléctrica a aquellos componentes auxiliares del vehículo, por lo que para disminuir la tensión es necesario un conversor HVDCLVDC (High Voltage Direct Current, corriente continua de alta tensión)(Low Voltage Direct Current, corriente continua de baja tensión).
En una comparativa con un coche de gasolina o combustión interna lo que echamos a primera vista en falta son elementos en un v.e hay muchos menos pero son más complejos que en los coches de combustión interna Los vehículos 100 por 100 eléctricos están constituidos por un chasis, uno o varios motores es sabido que muchos fabricantes utilizan un motor en cada
rueda, claro está que nosotros nos centraremos en un solo motor estos están además de tener una gran centralita electrónica sistemas necesarios de suspensión, frenos, neumáticos y diversos sistemas de seguridad pero todo lo relacionado con el motor térmico queda suprimido motor líneas de escape es de saber que este enorme cambio en cuanto a la fabricación de nuevas piezas materiales y sistemas va a dar mucho que pensar en si estamos ante una nueva revolución industrial vamos a aclarar que tiene un coche de gasolina que no tiene un eléctrico y que tiene un eléctrico que no tiene uno de gasolina 3.a-COMBUSTION INTERNA -Motor térmico, con pistones bielas cigüeñal árbol de levas etc. -sistema de engrase por aceite, bomba. -embrague. caja de cambios, con muchos engranajes etc. -sistema de encendido. sistema de distribución, correas. -sistema de refrigeración. -dinamo alternador. -sistema de escape . 3.b-Vehículo Eléctrico Sistemas de acumuladores de energía baterías hay que diferenciar esta de la batería de 12 volts de los coches de C.I Una compleja central electrónica, aunque el de combustión interna tiene una centralita pequeña que gestiona su motor Sistema de carga Cableado mucho mas determinante y complejo que en el coche de C.I Carrocerías y sistemas de rodadura están diseñados de forma diferente como hemos visto anteriormente en otros apartados Que tienen ambos Sistema de frenado Suspensión Dirección Aire acondicionado Calefacción: teniendo en cuenta que al depender de la refrigeración del motor de combustión interna, el cual no existe en los eléctricos exige de idear resistencias para poder calentar como calefactores Sistema de luces, limpieza parabrisas Sistema de seguridad ABS ESP AIRBAG.en los eléctricos todos los sistemas supletorios que se pongan que conlleven consumo eléctrico serán necesarios de alimentar con una vertía supletoria de 12 volts ya que el destino de las baterías generales es la autonomía en los eléctricos hay que destacar que la autonomía depende del esfuerzo a que se somete al vehículo. Así la autonomía disminuirá si se utiliza el coche sometiéndole a grandes esfuerzos dicho esto vamos a empezar por la parte más diferente con los vehículos de
combustión interna serán los motores eléctricos que tipos de motores eléctricos son los más frecuentes de usar en este tipo de diseños 3.1-Motores
los motores con escobillas no son aptos paras ser utilizados en vehículos eléctricos, por motivos de fiabilidad y mantenimiento en cuanto a los de corriente alterna han desplazado a los de continua por su mejor rendimiento y fácil mantenimiento por lo tanto utilizaremos los síncronos como los asíncronos todos ellos sin escobillas.
Las ventajas, en especial el coste que presentan los asíncronos hacen que sean los que más se usan aunque también usamos los de reluctancia variable y los de imanes permanentes.
3.1 a-Configuración de los motores en los vehículos
3.1 b-En este caso el coche think city ha optado por un solo motor en este caso el modelo usa una configuración genérica lo más normal posible ya que esta concebido a uso urbano no entraña complejidad
3.1 c-En este otro caso tenemos el modelo de peugeot conocido como el BB1 lleva dos motores eléctricos uno en el tron anterior y otro en el tren posterior es evidente que este reparto de fuerzas benefician sin duda a este tipo de coches dotándolos de mas versatilidad y eficiencia.
3.1 d-En este otro caso tenemos el mitshubishi sport que ya dispone de tres motores eléctricos distribuidos por el chasis del coche normalmente dos gestionan un tren y uno gestiona otro lo que ocurre que se suelen usar este tipo de configuraciones para hacer del coche un uso más urbano con dos y luego en carretera o para aumento de velocidad ponerle tres.
3.1.e-Audi e-tron demuestra el poder de su tecnología con 313 CV de potencia, una aceleración de 0 a 100 km/h en 4.8 segundos y una autonomía de 248 km gracias a su batería de iones de litio. El impulso lo debe a sus 4 motores eléctricos asíncronos, situados 2 en la parte delantera y 2 en la trasera, capaces de distribuir entre las ruedas el potente par de cada uno en función de las necesidades. Es fácil de imaginar las ventajas de tener 4 motores uno en cada rueda ya que eso significa tener tracción y frenada en cada una de ellas individualmente controlable mediante el controlador además el espacio disponible en el coche aumenta considerablemente pero lo más importante en el uso de esta tecnología es sin duda el gran aumento de la autonomía ya que la energía se dosifica considerablemente al tener cuatro motores no obstante esta tecnología es diferente de la usada en los motores que van integrados a cada rueda como vamos a mostrar el los siguientes casos:
3.1 f-Motores eléctricos integrados en la rueda
Todo va integrado en la rueda “dentro”IN-WHEEL sistema de SIEMENS tenemos un despiece para empezar tenemos un caliper con EWB pieza amarilla con sistema de conexión a controlador “chasis controler” es un sistema eléctrico con freno y demás componentes eléctricos ajusta la frenada en nano segundos en ningún momento hablamos de nada hidráulico es la pieza clave a través de ahí se computa toda la información ,gracias a un ordenador o controlador la parte que va inmediatamente encima del caliper es el motor es decir el capacitador de energía el de color verde lo que vemos encima directamente del motor es el “in-wheel motor rotor bracket” es una pieza que se encarga de acoplar el motor dentro de la rueda y asi funciona el caliper el sistema tiene sinergia en su conjunto con la rueda es decir todo funciona de manera complementaria con los demás dispositivos encontramos un sensor de rueda que manda la información al caliper, un sensor de suspensión “damping satellite in-whell” que esta mandando también la información al caliper, también tenemos “tire pressure sensor caliper” o lo que es lo mismo sensor de presión de la rueda que también manda la información y nos preguntamos que tiene de especial ese caliper pues bién este esta conectado a su vez por medio del “flexray bus” o bus de datos flexado al controlador “chasis in-whell controler” que se va a encargar de procesar toda la información que le esta llegando al caliper a través de los sensores este controlador “chasis controler” una vez procesada la información determinara lo mas adecuado y lo reenviará al caliper y este actuara dando a cada componente freno, motor ,suspensión, presión el comportamiento adecuado.
3.1 g-
Funcionamiento muy similar al de siemens Las ventajas de este sistema, a mi modo de ver, son varias. Por un lado, los diseños de los coches ya no deben tener en cuenta el espacio necesario para el motor de combustión. Eliminando el motor, reducimos la complejidad mecánica y el número de partes móviles, lo que minimiza las averías. Por otro lado, se disminuye el centro de gravedad del vehículo, consiguiendo más estabilidad.
3.1 h-Wheel motor system de AISIN AW integrado en toyota I-REAL es muy parecido a los otros dos sistemas pero diferente en su distribución y colocación ya que ocupa solamente una parte de la rueda es en realidad un Sistema compacto construido mediante la colocación de engranajes planetarios con refrigeración por aceite aprovechándolo del sistema de transmisión es un gran sistema in-wheel ya que mejoramos la respuesta de su motor eléctrico gracias a la configuración del mip sistema de control de diagramas dentro de la rueda gracias a una reprogramación de sus vectores. 3.2-diferentes tipos de motores sus ventajas y sus inconvenientes
concepto general de motor eléctrico el órgano propulsor lo constituye el motor eléctrico como hemos visto existen diferentes tipos de motores que podrían adaptarse perfectamente a las necesidades de cada coche eléctrico aqui vamos a hacer una pequeña intro de lo que sería un motor eléctrico
En todo motor eléctrico podemos distinguir dos partes: rotor y estator. El rotor está fijado a un eje , e introducido dentro del estator mediante rodamientos, de forma que puede girar libremente. Las máquinas eléctricas rotativas, constan como ya hemos visto de estas dos partes una fija que es el estator y otra móvil que es el rotor construidas en material ferromagnético disponen de una serie de ranuras longitudinales, donde se alojan los hilos conductores de cobre que configuran los devanados eléctricos los devanados de las máquinas eléctricas son de dos tipos por un lado tendremos . - devanado inductor: es el que origina el campo magnético básico para inducirlas tensiones correspondientes en el otro devanado también conocido como devanado de excitación o de campo. -devanado inducido: es aquel en el que aparecen unas corrientes eléctricas inducidas que producen el par de funcionamiento deseado de la máquina. Nuestras máquinas las clasificaremos en dos tipos las máquinas de corriente continua y máquinas de corriente alterna se diferencian debido al tipo de corriente eléctrica que requiere el inducido las segundas como ya vimos en nuestro esquema anterior se subdividen a su vez en máquinas síncronas, en las que el campo magnético inductor se obtiene al hacer pasar la corriente continua por devanado y asíncronas o de inducción en las que se obtiene el campo magnético al hacer pasar una corriente alterna por el devanado en los coches eléctricos nos encargamos de convertirla energía eléctricas suministrada por las baterías en energía mecánica capaz de dotar a las ruedas de un par de tracción de manera tradicional se han venido fabricando coches eléctricos con motores de corriente continua, debido a su capacidad de operar directamente con la corriente de las baterías no obstante los avances en motores eléctricos han ido haciendo evolucionar a estos hasta los ya conocidos motores de corriente alterna más complejos pero mucho más fiables en su uso hace innecesaria la caja de velocidades ya que gozan de un gran par desde muy abajo son capaces de suministrar alta potencia desde un rango de velocidades mayor los de c/c, además de resultar ideales para su uso en sistemas de frenado regenerativo la comparación no solo nos limita ni mucho menos al motor en si no que a todos los elementos que van asociados
a estos motores, como la cadena de tracción como por ej convertidor de potencia sistema de mando eléctrico y sistema reductor diferencial es importante diferenciar que los motores cuanto menos sistemas adicionales lleven mejor ya que se traducirá en menos pérdidas de autonomía.
Un motor eléctrico se dimensiona por el par que puede ofrecer ,así para poder conseguir una potencia elevada de un motor de tracción de un V.E conservando a su vez un volumen y una masa reducidos las máquinas utilizadas deben girar a una velocidad de rotación muy grande próxima a su límite mecánico los ciclos de trabajo de un vehículo eléctricos ,hace que este no funcione a régimen nominal de forma permanente sino que regularmente lo hace en zonas de sobre par y sobre potencia por lo tanto su calentamiento debe ser vigilada y controlado por un sistema de refrigeración muy eficaz además de estos problemas de calentamiento, la potencia y el par de la máquina eléctrica están limitados por la electrónica de potencia. La clasificación de los motores que habíamos visto anteriormente nos valdrán vamos pues 3.2.a-clasificación de motores
3.2 b -C/C -motores de corriente continua: El inductor de la máquina es el estator y el inducido es el rotor,hacemos pasar corriente continua por el estator lo que provoca un campo magnético fijo en el espacio y también por el rotor a través de las escobillas debido a la organización de los devanados la corriente circula en el mismo sentido por
los conductores que se encuentran bajo la influencia de un mismo polo esto hace que la fuerza sobre todos ellos tenga el mismo sentido y sea tangencial debido la dirección radial del campo magnético inductor y a la corriente sobre los conductores de rotor de esta manera se producirá un par que arrastra el motor estos motores fueron los primeros en utilizarse en la propulsión de V.E por las buenas características que presentan en tracción y su habilidad de operar directamente desde la bateríá si electrónica compleja recordamos haya por el 1896 cuando se introdujeron estos motores primarios llamados de excitación en serie por sus caracteristicas T-v par velocidad de forma hiperbólica que los hace capaces de aportar un par de arranque elevado que se va debilitando a altas velocidades lo que sin duda resulta adecuado para su uso en tracción con el desarrollo de la electrónica de potencia y en especial de los sistema “choppers” y semiconductores tiristores y transistores el uso de los motores de excitación independiente de corriente continua se ha visto muy impulsado este tipo de motor presenta frente a el devanado en serie de corriente continua la ventaja de no sufrir el riesgo de elevadas velocidades con bajos pares de carga ofrecen un funcionamiento a par constante por debajo de una velocidad base y a potencia constante por encima para lo que se deben de alimentar por medio de una fuente de excitación regulable Ventajas de los motores de c/c -ofrecen una muy buena respuesta siempre que se requieran altos pares o amplia variación de velocidad. -relativa simplicidad de los sistemas de control actuales. Desventajas -el uso de escobillas y colectores que necesitan mantenimiento no obstante en las últimas versiones de motores de escobillas ya estas duran casi toda la vida del motor. -la estructura de el rotor y más concretamente el rozamiento entre la escobilla y el colector restringe el límite de velocidad de rotación máxima por lo que resulta difícil reducir el tamaño de estos motores sin que esto afecte a sus prestaciones. -pérdidas elevadas en el rotor y que producen un incremento térmico muy difícil de evaluar. * La reversibilidad de una cadena de tracción se refiere al hecho de que posibilita al menos en parte ,de la energía de frenado en el caso de motores de c/c esto es posible en la medida en que el convertidor de potencia del motor sea reversible. En otra fase del curso del desarrollo general del V.E veremos que aplicaciones tienen en la industria estos motores de c/c al igual que estudiaremos más profundamente su estructura. 3.2 c-C/A - Motores asíncronos de inducción
El inductor en este tipo de motores es el estator, que esta constituido exactamente igual que el de las máquinas síncronas el rotor es el inducido y puede estar formado por una serie de barras conductoras su funcionamiento se debe a la aparición de fuerzas sobre los conductores del rotor estas a su vez inducen una tensión de reacción que ha de compensarse con la tensión aplicada de esta forma el motor funciona. Estos motores se han venido usando en aplicaciones industriales que requerían velocidades de rotación constantes, desarrollando potencias entre el KW y el MW con los avances de la electrónica y sistemas de control se han ido desarrollando accionamientos de velocidad variable y de tracción. Podríamos decir que hay dos tipos de motores de c/a asíncronos de inducción unos son los asíncronos propiamente dichos y otros son los de rotor bobinado nos centraremos en esta parte del mismo en los primeros ya que la mayoría de nuestras aplicaciones así van configuradas Ventajas de estos motores .son de construcción simple, muy robustos de bajo coste y apenas necesitan mantenimiento .la ausencia de rozamiento de las escobillas permite al motor alcanzar el límite de velocidad de rotación máxima el mayor valor de rotación permite a estos motores desarrollar una salido a mayor(la potencia de salida del motor es proporcional al producto del par por velocidad e rotación)por lo tanto podríamos conseguir un motor más compacto que uno de c/c para una misma característica de salida .por esto obtenemos cadenas de tracción más sólidas y de mejor rendimiento que en los motores de c/c .estos tienen que ir montados con nuevos convertidores y controladores inversores más complejos pero de muy buen resultado. Desventajas: .su control en velocidad variable resulta bastante complejotas variaciones de velocidad se consiguen cambiando la frecuencia de voltaje de alimentación por medio de un equipo electrónico en el caso del conocido controlador ALLTRAX se necesitarán unas tomas puerto serie rs-232 para cambiar la configuración del voltaje de alimentación para obtener variaciones en la velocidad todo esto lo hacemos a través de un complicado sistema de semiconductores en este caso transistores MOSFET (metal oxide semiconductor fiel efect transmisor) a través de un sistema chopper en total una bancada de 40 transistores todo esto está monitorizado a traves de la interfaz que suelen traer de fábrica estos aparatos .El controlador que gobierna este tipo de motores es complejo y debe de funcionar con muchísima precisión también de dicaremos u apartado en otra fase del curso a la reprogramación y manuales componentes de estos controladores inversores 3.2 d -Motores síncronos: El inductor de la máquina síncrona es el rotor que esta alimentado por corriente continua, el inducido es el devanado del estator en su
funcionamiento como motor el estator s e alimenta por una fuente trifásica cuando el campo magnético coincide en velocidad con la del rotor o la del inductor aparece un par motor sobre el rootronbtendremos así la energía mecánica necesaria pero el movimiento de rotor induce una tensión sobre los devanados del estator que debe de ser contarrestada con una fuente eléctrica consiguiéndose así la transformación de energía eléctrica en mecánica estos motores pueden ofrecer los mejores resultados en rendimiento es elevado y además al encontrase el inducido en el estatores facilita la evacuación de calor reduciéndose el tamaño del motor ,el motor síncrono de rotor bobinado presenta unas características electromecánicas idénticas a las del motor de c/c y el mismo modo de funcionamiento par constante hasta una velocidad base y después potencia constante desexcitando la máquina para el uso en coches presentamos una opción muy buena el de imanes permanentes”brushless”que evita los problemas de mantenimiento ocasionados por las escobillas en estos el rotor porta los imanes permanentes mientras que el estator está formado por un devanado trifásico conectado de estrella el control de voltaje y de velocidad se realiza por circuitos de electrónica de potencia como en los anteriores casos .ventajas de los motores brushless: la ausencia de contactos eléctricos móviles y del arrollamiento de excitación hace que estas máquinas sean más compactas que las de rotor bobinado y ofrezcan una potencia básica y de rendimiento mayor que aquellas .como no dispone de colector el motor puede girar a mayor velocidad que los motores de corriente continua al tiempo que aumentamos su banda de funcionamiento .al ubicar los imanes en el rotor la inercia de estos motores puede llegar a ser diez veces menor que el de un motor de c/c .el bobinado inducido se aloja en el stator lo que facilita la evacuación del calor originado por las pérdidas de joule por este motivo el tamaño es un 25 por 100 menor que el de un motor de c/c .inconvenientes. .su utilización no es muy simple al ser motores de imán permanente operan a flujo constante o flujo axial y no es posible el debilitamiento del campo para operar a potencia constante no obstante podemos lograr el mismo efecto desfasando el campo de reacción de inducido con respecto al de excitación .los imanes permanentes además de caros pierden su fuerza magnética a medida que aumenta la temperatura por lo que se hace necesario un buén sistema de refrigeración .los motores y controladores son muy caros No es que particularmente esté en contra de los motores brushless pero actualmente hay una fiebre por estos a mi personalmente no me parecen ninguna maravilla eso si quizás el encanto de estos radica en su sencillez y prestaciones pero no olvidemos que el aumento de la temperatura de estos motores hacen que pierdan fuerza y posiblemente tracción por eso solo se pueden usar si están muy bien instalados claro esta que también juegan en su contra las baterías y sobre todo la masa que deben arrastrar ya que el equilibrio en el montaje de este tipo de motores es fundamental sobre todo para la permanencia de la fuerza de arrastre
3.2 e-motores de reluctancia comutada (SRM)”switched reluctante motors” se han considerado durante muchísimo tiempo ideal es para su uso en v.ede no ser porque generan mucho ruido el estator es similar pero de construcción más simple al de un motor de inducción convencional. El rotor suele ser de tipo jaula pero con una masa magnética que hace que el entrehierro no sea uniforme y tenga por lo tanto la configuración de polos salientes la velocidad del rotor se encuentra determinada por la secuencia de conmutación de los polos del estator.el par de salida esta determinado por la magnitud y forma de la corriente que pasa por el devanado del estator el control de este procesote conmutación requiere sistemas electrónicos adicionales el par que se obtiene en el funcionamiento en condiciones nominales es el que se podría obtenerse el rotor estuviese alímentado por un devanado con corriente continua como ocurre con el motor síncrono tradicional .ventajas extensa banda de par que permite en ciertos casos la posibilidad de eliminar o simplificar la caja de cambios .comparados con el motor de inducción ofrece unas dimensiones más pequeñas bajo coste normalmente cuestan entre70-80 por ciento menos mayor eficiencia y una salida de potencia que puede llegar a ser del 160 por 100 de la correspondiente a un motor de inducción de equivalente tamaño .desventajas son ruidosos .se encuentran en fase de estudio. 3.2.f-Comparación entre los diferentes tipos de motores PM:sincrono de imanes permanentes o brushless. SRM:motor de reluctancia conmutada. c/a: motor de inducción asíncrono. c/c: motor de corriente continua. Se puede decir que hasta hace poco tiempo el motor de c/c a pesar de su antigüedad se ha estado usando de forma normal pero hace ya algunos años que no ya que los nuevos avances y sobre todo la electrónica de potencia que se aplica a el v.e, ha hecho que se empiecen a usar más los motores de c/a de inducción así como ha crecido muchísimo en los últimos años el uso de le brushless en diferentes aplicaciones desde los juguetes de rc eléctricos hasta el uso en v.e de calle ya que si nos limitamos al rendimiento y a la potencia básica el motor bruslhess es el más adecuado no obstante a pesar del alto coste de los imanes han hecho de este un precio prohibitivo pero en la actualidad se está tendiendo a rebajarse los motores de inducción son sin duda los que más m--e gustan a mi ya que aunque algo menos eficientes que los síncrono y con el inconveniente añadido de sistemas de controladores inversores de trifase resultan más ventajosos cuando se tienen en cuenta aspectos tales como el coste y la fiablidad sin embargo si mejorásemos los motores síncronos en este sentido sus beneficios resultarían mucho más productivos y podrían ser los mejores aunque todo el material que se puede obtener por la red da más a poyo al de inducción.
4-BATERIAS
4.1-FUNDAMENTOS En esta intro de las baterías me gustaría centrame en lo que respecta a la condición fundamental necesaria para ampliar las posibilidades del v.e me gustaría centrarme en la “autonomía” claro esta que desde hace tres siglos finales del diecinueve todo el veinte y lo que llevamos del veintiuno han sido el tendón de Aquiles, en estos coches desde los primeros coches eléctricos que iban con baterías primarias, hasta las famosas baterías LIPO ha llovido mucho y todas estas tienen en común algo sus complicados procesos de carga. En esta intro me voy a centrar en las baterías de iones han demostrado grandes ventajas que permiten pensar en su uso no solo para teléfonos móviles ordenadores etc, sino que también para otro tipo de aparatos como los coches eléctricos por eso las baterías de litio que son las más eficientes para estos pero ¿por qué? Observando la tabla de los elementos se aprecia que se trata del metal más ligero posee el mayor potencial electroquímico y representa el mayor contenedor de energía por lo que se puede conseguir más capacidad en menos espacio y con menor peso. En estas baterías los iones de litio pasan de un electrodo de grafito a otro de fosfato de hierro litio pasando en medio de un electrolito no liquido que los transporta los electrones sin embargo pasan de un electrodo a otro a través de un circuito donde realizan el trabajo útil, es decir producen una corriente eléctrica que es la que se utiliza para mover el motor al recargar la batería los iones de litio y los electrones circulan en sentido opuesto el tiempo que necesitan para cargar o descargar la batería depende de la velocidad con la que se transmiten los iones de litio, entre los electrodos por ej el caso más claro de coche que utiliza baterías de litio es el tesla que usa cerca de 19000 baterías de móvil que juntas proporcionan 200kwt de potencia a 375 volts nominales aunque se ha comprobado que estas baterías pueden tener problemas de funcionamiento a altas temperaturas y que existe un riesgo de calentamiento en determinadas condiciones, esto ha obligado a los fabricantes de estas a tomar muy en serio el sistema de monitoreo de estas baterías que indican las cargas y descargas temperatura intensidad y tensión circulantes. 4.2-BATERIAS DE TRACCIÓN
hay varias formas de clasificar las baterías la más inmediata es la que diferencia entre la posibilidad de ser recargada una vez que la batería ha suministrado su energía, éstas se denominan baterías secundarias ya que este tipo de baterías pueden ser recargadas mientras que las baterías que no pueden ser recargadas se denominan baterías primarias. Las baterías que se van a utilizar en los v.e son las secundarias y un modo típico de funcionamiento son los ciclos de carga y descarga además de no actuar en una posición fija lo que las clasifica en el grupo de las baterías de tracción otro grupo lo clasifican las famosas baterías estacionarias que están fijas y no están sometidas a ciclos, sino que suministran energía esporádicamente cuando se produce un fallo en la red eléctrica asegurando energía de aplicaciones su funcionamiento normal es en flotación tensión constante, ligeramente superior a la del equilibrio con el fin de compensar las pérdidas por auto-descarga. 4.2.a- CARACTERISTICAS Hay un gran número de sistemas electroquímicos que pueden cumplir con las características más importantes para una batería de tracción. En el momento presente no hay un tipo que sea claramente superior a los otros y por ello se dedican muchos esfuerzos. La justificación de las grandes inversiones que se están llevando a cabo es la de poder disponer de sistemas de almacenamiento de energía aptos para estas dos nuevas aplicaciones : 1-vehículo eléctrico. 2-sistemas de almacenamiento de energía eléctrica en baterías ambas requieren baterías de tracción. 4.2.b-voltaje Cada sistema electroquímico tiene un voltaje o tensión de circuito abierto además presenta una tensión en la operación durante la descarga. Son también características del sistema de máxima y mínima de funcionamiento. 4.2.c-auto-descarga. La auto-descarga o pérdida de energía cuando la batería se encuentra en circuito abierto es un valor específico del sistema electroquímico así como el incremento que esta variable experimenta con la temperatura. 4.2.d-resistencia a ciclos.
Una de las mejores definiciones de lo que serían la vida en servicio de las baterías de tracciones conocer el número de ciclos que resisten antes que la capacidad descienda por debajo de un valor predeterminado hay varios tipos de ciclos según la aplicación de las baterías la profundidad de la descarga de cada ciclo es el factor que más influye en la vida de las baterías es decir a mayor descarga menor vida 4.2.e-energía específica y densidad de la energía La energía específica es la energía que suministra la batería por unidad de peso y se mide en Wh/kg mientras que la densidad de energía representa la energía por unidad de volumen y sus unidades son Wh/L Ambas características están íntimamente relacionadas con la autonomía o rango del V.E 4.2 .f-potencia específica y densidad e potencia La potencia específica es la potencia capaz de aportar la batería por unidad de peso y sus unidades son W/kg. La densidad de potencia es la potencia que se puede extraer a la batería por unidad de volumen medida en W/l estas características aportan la aceleración de V.e y sus comportamientos 4.2.g-requisitos térmicos la generación de calor durante la carga y descarga del los v.e hacen que esta característica sea inherente en estos coches sobre todo porque las baterías se encuentran muy juntas es verdad que en ciertos casos se hace necesario una aireación suplementaria es decir “liquid cooler” por ej hay que tener en cuenta que si las baterías se sobrecalientan se puede producir lo que conocemos como runaway o empalamiento donde las baterías pueden estropearse debido a una subida de las temperaturas esta elevación se produce por el conocido efecto “joule” al aumentar la intensidad de corriente disminuye la resistencia interna por el efecto de la temperatura. 4.2.h-seguridad y fiabilidad Algunos sistemas con interesantes características han sido desechados por no reunir los requisitos mínimos de seguridad no olvidemos que cualquier fuga de gas en la carga puede ser muy peligrosa: 4.2.i-Aptitud para la carga El complicado proceso de los sistemas electroquímicos para recuperar la carga es mucho mayor que el que tarda un depósito de combustible en llenarse barrera muy infranqueable. 4.2.j-Construcción Las baterías d e tracción para vehículo eléctrico tienen que disminuir si peso claro esta si las comparamos con las baterías de tracción para carretillas elevadoras hay una gran diferencia sobre todo en el tipo de trabajo que tienen que desempeñan es diferente tienen que disminuir su peso su volumen
aumentar los ciclos de carga mejorar la conductividad de los electrodos para reducir al mínimo las perdidas de energía. la construcción de una batería para un V.E debe contemplar una buena retención de los materiales activos para evitar la pérdida durante los ciclos de carga y descarga si como la vibración a que se ve sometida no hay que olvidar que el diseño debe tener una buena disipación del calor y disipación de energía interna para que la batería se pueda cargar en poco tiempo y de manera uniforme todo esto acompañado a la reducción de coste es sin duda un gran reto. 4.2.k- Elección del tipo de batería Los fabricantes de V.E saben que el futuro de las pilas es reducir el tamaño y aumentar la autonomía y sobre todo reducir costes pero de momento a medio plazo desarrollo de sistemas níquel metal hidruro sodio metal cloruro A largo plazo el desarrollo de las baterías iones de litio y de litio polímero de manera sustancial esto representará un alto coste por lo tanto y de momento encontramos las baterías de plomo y níquel cadmio como las soluciones más asequibles. 4.3-diferentes tecnologías de acumulación de energía Los sistemas actuales son difíciles que reúnan las condiciones necesarias mínimas para que su aplicación al v.e permita obtener unas características tractivas para el usuario las dos principales barreras para la aceptación del vehículo eléctrico son el elevado costo de los sistemas de acumulación de energía y baja densidad energética el elevado costo de los sistemas se agravará por su relativa corta duración puesto que las condiciones de trabajo son extremadamente duras la baja densidad de energía reduce drásticamente la autonomía del V.E que además no puede repostar como lo hace un VCI ya que los sistemas de carga requieren tiempos mayores para no dañar el acumulador encontrando esta limitación en vehículos eléctricos en grandes recorridos el VEH tiene interés debido precisamente con este problema resuelto en los VEH ya que su generador térmico tiene unas 200 veces más de capacidad que las baterías convencionales, otra característica importante es la potencia del sistema de acumulación con el fin de que el V.E tenga suficiente capacidad de aceleración y pueda circular cómodamente en carreteras de elevada pendiente encontramos una gran variedad de fuentes de energía: .baterías. .pilas de combustible hidrógeno. .volantes de inercia. .Supercondensadores. .Generadores térmicos de baja emisión Las pilas de combustible solucionan el problema de la autonomía por un lado tienen una elevada energía específica que puede proporcionar una autonomía superiora los 200klm por otro lado el repostaje son a base de hidrógeno estos coche s deben de ser ayudado por sistemas de potencia auxiliare como los volantes de inercia y los supercondensadores para que en pendientes sirva de
ayuda a los motores de VE VEH disponen de sistemas para recuperar la energía de frenado a partir del motor eléctrico que actúa como generador alimentando a las baterías, a partir del volante de inercia con un rendimiento del 40 por 100 y a partir de los supercondensadores rendimiento del 60 por 100. En los vehículos híbridos disponemos de un sistema de generadores térmicos de baja emisión que trabaja en un punto fijo generando electricidad para alimentar al motor eléctrico al cargador de baterías 4.4-TIPOS DE BATERIAS AVANZADAS la autonomía de 160km, la aceleración en 15 segs, la vida de 5 años, el coste menos a 90 euros el Kwt/h. Los parámetros que encontramos como habíamos resuelto con anterioridad vemos obviamente son - energía específica que como ya sabemos se expresa en Wh/kg de este valor dependerá la autonomía de vehículo- potencia específica este parámetro se expresa por W/kg determina la aceleración del vehículo y sus respuestas frente a pendientes - la vida del acumulador se determina a partir de un ensayo realizando de ciclos de carga y descarga. Los sistemas de acumulación deben de ser viables ya no solo circulando si no que también en colisiones es decir deben de ser seguros también las baterías deben de tener una buena tolerancia a la sobrecarga y a la sobredescarga las baterías deben de ser de libre mantenimiento hemos ganado un 300 por 100 en relación con las primeras baterías en serie de los años 70 hemos conseguido sin duda una máxima integración de los diferentes componentes: .sistema de gestión térmica de las baterías. .sistema de gestión electrónica de las baterías. .estado de carga de las baterías. .cargador de la batería. .controlador electrónico de potencia del motor. .motor de tracción. equipo de protección de electricidad y seguridad. 4.5-SISTEMAS ELECTROQUÍMICOS DE ACUMULACION 4.5.a-Baterías avanzadas de plomo ácido.
Es una tecnología ampliamente aceptada y aprobada que se recicla casi en toda su totalidad, el 95 por 100 de estos vehículos la llevan, el modelo más actual y típico de esta batería es la sellada del tipo regulada por válvula con electrolito inmovilizado en un separador absorbente de microfibras de vidrio (AGM) o con un electrolito gelificado, es decir de gel. Este tipo de baterías no gasifíca, debido a que el oxigeno generado en la placa positiva se recombina en la placa negativa evitando a su vez el desprendimiento de hidrógeno en esta placa. Les da también el nombre de baterías de recombinación. Una de las limitaciones del sistema es su baja energía específica que en modelos actuales es de 30+/_36Wh/kg muy alejado del valor 80Wh/kg que se necesitará para alcanzar un valor aceptable del la autonomía del v.e, para mejorar esta característica se trabaja para reducir las rejillas de plomo que tienen la función de retener los materiales activos y transportar la corriente eléctrica en el proceso de carga y descarga. En vez de esas rejillas podemos expandir una banda de plomo obteniéndose una reducción de hasta el 25 por ciento del peso de la rejilla, otra alternativa para reducir el peso de la rejilla es utilizar fibra de vidreo recubierta de plomo como las conocidas baterías horizón. También algún proyecto europeo está desarrollando una rejilla de sustrato polimérico de elevada resistencia mecánica, recubierto de mucho menor densidad y mayor conductividad que el Pb que a su vez debe de estar protegido para evitar que sea disuelto por el ácido sulfúrico. Con esta tecnología, se espera reducir hasta en 60 por 100 el peso de la rejilla lo que significa de una reducción del 20 por 100 en el peso total de la batería, también otro proyectos estudian una mejor utilización de los materiales activos con el fin de mejorar la densidad de energía, además se trata de mejorar su conductividad en el estado descargado para poder recargar la batería en el menor tiempo posible sin que se eleve excesivamente la temperatura. Con esto pretendemos resolver el problema por ej de la temperatura y lo mala que es en las cargas. Estamos hablando de lo que sería bueno ya que lo que hay es lo que se encuentra en el mercado, no hay más. Estamos reduciendo el peso la temperatura y ahora vamos a aumentar los ciclos de carga de 500 a 1000 ciclos de carga de tal forma que bajaremos considerablemente el costo Kw/h .La potencia específica del acumulador Pb –ácido es elevada y los modelos actuales superan holgadamente el valor objetivo a medio plazo de 150W/kg, como ya es conocido el mayor avance que se intentará conseguir es con la tecnología bipolar que básicamente consiste en una placa que se convierte en ánodo por una cara y cátodo por la otra con lo que ahorra el peso de las conexiones, entre placas de los diseños actuales si se superan los difíciles problemas técnicos en esta tecnología sin
duda podríamos llegar a un valor de la energía específica de 50Wh/kg, además de un aumento importante de la potencia específica la autonomía subiría a160 km en condiciones normales y 85 km en condiciones severas. 4.5.b Baterías avanzadas de níquel cadmio.
esta tecnología es aplicada en múltiples campos aunque el volumen total es inferior al de Pb-ácido además están las aplicaciones del uso industrial como tracción eléctrica,aviación ,etc. Las energías específicas se han incrementado por cambios en el diseño de placas.Las placas de tipo celdilla se sustituyen por la placa sinterizada y más recientemente se utilizan placas de fieltro, fibras de papel que se recubren de polvo de niquel fijado con plástico en polvo ,con este sistema se obtienen valores de 50Wh/kg y se espera alcanzar en los próximos años 60 Wh/kg Paralelamente se están consiguiendo, reducir el costo deo kWh y el ciclo sea atractivo para el v.e al contrario de lo que ocurre con las pequeñas baterías de ni-cd utilizadas en consumo,las empleadas actualmente en V.E no son selladas ,evitando en ciertos casos el elevado consumo de agua en sobrecarga mediante la utilización de un tapón electroquímico que ,por medio de un catalizador produce la reacción de H2 y O2 a baja temperatura para reformar agua. Actualmente los fabricantes de Ni-Cd están trabajando en la versión totalmente sellada de esta aplicación la principal limitación de este sistema reside en el electrodo negativo,ya que el cadmio es un elemento elevadamente tóxico y relativamente escasos la naturaleza si se considera la cantidad que sería necesaría en el supuesto de una gran implantación de v.e. Si vemos una tabla sobre las ventajas de las baterías de niquel cadmio sobre las de plomo al final tendremos esto .el numero de ciclos es 2-3 veces superior. .la energía específica es un 30 por cien superior. .es más resistente a la sobrecarga y sobredescarga. .puede cargarse en menos tiempo. .presenta mejor funcionamiento a bajas temperaturas. pero si examinamos los inconvenientes de mi cd sobre el pb ácido tendremos .el precio es 5 veces superior. .es más complicado determinar el estado de la carga. .presentauna mayor autodescarga. .mayor toxicidad y dificulta el reciclado.
.requiere cambiar el elctrólito cada 3 años. .exige un mayor control térmico. 4.5.c-Bateria de niquel metal hidruro.
las características de esta batería son en relación con las baterías de Ni-cd son menos ciclos de vida y mas costo aunque la evolución del rendimiento de .absorción y desorción de H2 con los ciclos.estabilidad del electrodo negativo a temperatura elevada.resistencia a la corrosión.estabilidad mecánica y química en condiciones de funcionamiento estremas .fabricabilidad4.5.c-Baterias de litio-ion El elevado potencial electroquímico de Li y su baja densidad justifica la importancia de los sistemas de base. Li sin embargo las primeras baterías de Li originaron algunos accidentes por la gran inestabilidad del litio en contacto con la atmosfera y la inflamabilidad del electrólito orgánico que obligatoriamente se necesita,puesto que el Litio es estable en fase acuosa En este sistema se mejora la seguridad de intercalar Li con carbón grafitado evitando el grave peligro de Litio libre metálico pero se sigue necesitando electrólito orgánico. En la descarga el litio del electrodo negativo emigra como catión a traves del electrólito al electrodo positivo, el electrodo positivo esta formado por óxidos de metales de transición como el cobalto,manganeso o niquel,que tienen la propiedad de intercalar el litio en su estructura de una manera reversible
Las características de esta batería son .elevado potencial en circuito abierto 4,1 v. .densidad de energía teorica.420Wh/kg. .alta densidad de energía(real)110-120 Wh/kg. .buena ciclabilidad. los dos puntos críticos son el costo y la seguridad en los coches por eso se están estudiando los óxidos de manganeso,más baratos que los de niquel y
cobalto al mismo tiempo se están desarrollando sistemas de gestión térmica ya que la alta volatilidad de el electrólito puede dar lugar a su inflamación el accidente sería mucho más grande en el v.e que en cualquier otra aplicación. 4.5.d-bateria de polímero de litio Esta tecnología es otra solucion para reducir el alto riesgo de accidente de baterías convencionales de litio.en este caso se sustituye el inflamable electrólito orgánico por un electrólito polimérico sólido como los óxidos de polietileno o la mezcla de poliacrilonitrilo con carbono de propileno Este es un sistema todo plástico y con su diseño sellado evita la explosión del litio las reacciones que tienen lugar son similares a las del litio
la energía teórica de esta batería es de 890Wh/kg alcanzándose valores reales entre 175 y 300 Wh/kg el problema que presenta esta tecnología es la limitación en las descargas a alta intensidad que pueden inutilizar la bateria ya que la inserción del litio en los óxidos de vanadio, es lenta por ello los nuevos programas de desarrollo tratan de mejorar la cinética de este electrodo los diseños han evolucionado la capa delgada un espesor total de 100u para alcanzar una adecuada conducción iónica del electrólito sólido a pesar de ello las baterías necesitan operar a temperaturas de 60 grados a 100
4.5.e-baterias de aire o litio rellena de oxígeno hemos querido hacer mención especial a este tipo de baterías ya que aumenta la energía del litio y disminuye su peso Las baterías recargables de litio actuales están formadas por un electrodo negativo, construido de grafito, un electrolito orgánico y un electrodo positivo, hecho de óxido de litio-cobalto. El litio es sacado del compuesto del electrodo positivo durante la carga de la batería y reincorporado cuando su energía está siendo utilizada. O sea, la capacidad de almacenamiento de energía de esas baterías es limitada por el electrodo de óxido de litio-cobalto (0,5 Li/Co, 130 mAhg-1). sistituir el óxido de litio-cobalto por un electrodo poroso de carbono, permitiendo que los iones de litio reaccionen con el
oxígeno del aire. Los resultados iniciales, mostraron una capacidad de 1.000 miliamperes/hora por gramo de carbono (mA/hours/g). Los resultados ahora presentados ya revelan una capacidad de 4.000 mA/hours/g. Aunque los dos diseños sean muy diferentes, la capacidad de energía de la batería a aire equivale a un incremento de 8 veces cuando la comparamos con la batería de un teléfono celular. 4.5.f-baterías de sodio-niquel cloruro estas son una versión nuevas de las famosas baterías de azufre que sin duda presentaba el problema del azufre altamante tóxico el desarrollo ha hecho la creación de un material poroso alrededor de la celda necesario para absorber cualquier tipo de fuga pero aquellas baterías se suspendieron en su desarrollo debido al alto coste que presentaban sus investigaciones posteriormente aparece la que vamos a explicar a continuación la baterías de cloruro de sodio esta se logran mantener porque las condiciones de funcionamiento son menos críticas se sustituye el azufre por cloruro de niquel solido que está disperso en cloroaluminato líquido todo ello retenido en un tubo de B-alúmina que actua como electrólito y separador reaccion global
la tensión en circuito abierto es de 2,58 v la energía específica teórica es de 788Wh/kg alcanzándose valores reales de 80Wh/kg entre sus ventajas cabe destacar . menos problemas de corrosión.la baja presión de los reaccionantes hace que el control térmico sea menos crítico que en S-na .mejor comportamiento frente a la sobrecarga y a la sobredescarga elevada resistencia a los ciclos de la carga/descarga aunque esto último esta en estudio 4.5.g- baterías de ánodo de zinc hemos hecho un estudio de esta tecnología precisamente porque es la única que posee el metal más electronegativo que puede electrodepositarese además se asocia con electrodos positivos que salvo en el caso del óxido de niquel son también baratos.
esta es toda la capacidad de reacciones de esta bateria los sistemas con electrólito alcalino tienen el problema de cortocircuitos producidos por la formación de dentritas de zinc de carga además la poca solubilidad del zinc en medio alcalino produce una rápida pérdida de capacidad con sus ciclos por otra parte los sistemas de electrólito ácido tienen el problema que que son tóxicos y corrosivos y la limitación de descargas a elevada densidad de corriente debido a la dificultad del transporte de gases de hecho la versión mejorada de estas es la de zinc aire que se trata de una modalidad que puede tener un electrodo mecánicamente recargable donde las placas negativas de zinc descargadas se retiran de la bateria y se remplazan por otras cargadas actualmente son las que menos tiempo de recarga tardan en cambiarse ya que son transportadas en camiones e implantadas en el momento
4.5.g-baterías de sulfuro de hierro este sistema igual que la bateria de sodio niquel cloruro trabaja a elevada temperatura como electrodo negativo se emplea una aleación Li-Al(20/80) y como electrodo positivo se emplea FeS recubiertos de titanio para evitar la corrosión del azufre la reacción global es
La tensión del circuito abierto de este sistema es de 1,76v mientras que la versión FeS es de 1,33v el electrólito está constituido por una mezcla de sales
fundidas de LiCL(67 por 100)y KCL(35 por 100) el separador es cerámico de nitruro de boro y la densidad de energía que se espera obtener es de 100/225 Wh/kg SFe-S2Fe Este pequeño catálogo de baterías se ira haciendo más extenso con el tiempo todas tienen algo bueno y algo malo pero cada ususario decidirá la que mas se ajuste a sus necesidades. 5-Interacción de los vehículos con la red de energía eléctrica La gestión de la demanda eléctrica será en un futuro la mejor manera sin duda de aliviar todas las necesidades de suministro al v.e la pregunta que nos haremos es si abrá suficiente suministro de energía para aliviar las necesidades de estos coches cuando haya millones de ellos, y la respuesta es que si sin duda pero deberían de cumplir unas determinadas condiciones ,siempre que hagamos las recargas en las horas en las que menos demanda hay entre las 2 y las 6 de la mañana la producción de electricidad asumirá sin duda el consumo así como la gran demanda que hay en estas gestiones.Por lo tanto es necesario comprobar los sistemas que necesitaremos para dar infraestructura a todos estos .incentivaciones mediante tarifas nocturnas económicas.uso de contadores limitadores de corriente según el horario.red inteligente en la que hay un intercambio de energía entre los coches y las redes de esta forma lo que tendremos es una cantidad justa a cada coche de energia según sus necesidades así y de esa forma la red gestiona la cantidad de energía que le resta al coche y su suministro .exceso de oferta en el suministro sería equiparable a una tarifa más económica sin duda.exceso de demanda los vehículos podrán ceder a la red energía a cambio de una compensación económica-V2G Vehicle to Grid se están desarrollando diversos proyectos en europa yen estados unidos de integración bidireccional de ambos Es un hecho que la mayor sinergia de energía eléctrica se produce durante la noche de hecho eso ocurre con muchas fuentes de energía por ej eolicas no olvidemos un día el 1 de enero de 2010 en el que la producción de energía eólica cubria todas las necesidades de la energía eléctrica del pais pero claro fue puntualmente, el caso es que son fuentes de energía que aunque son muy prometedoras Hay que tener en cuenta que la recarga de los coches eléctricos se realizará en 8 horas por lo tanto el mejor momento para recargar las baterías de eestos coches será sin duda por la noche ya que una recarga normal se estaría realizando en 4 horas de carga rápida aproximadamente a 30 Kwt y una recarga normal se estaría realizando aprox a 4 Kwt/h deberiamos incentivar la carga normal y limitar la carga rápida de estos coches debido al consumo? La respuesta es si es evidente el que suministro y su coste d energía en una recarga rápida debe de ser superior sin duda al de una recarga normal lo primero porque se requieren dispositivos o máuqinas especiales y además estos son caros del orden de 10 veces el coste de un punto de recarga normal y lo segundo requerimos de unas instalaciones que requieren de corriente trifásica y cerca de 400 volts aunque hoy dia de la mano de ingeteam ya
empezamos a ver los primeros atisbos de estas estaciones rápidas luego hay que tener en cuenta que las tarfifas a aplicar serán sustancialmente muy superiores a las anteriores ya que las horas de recarga en cualquier caso no serán nocturnas claro está por lo tanto abría que abrir el debate de precios es por ello que sería necesario el uso de redes inteligentes. 6-CARGA DE LAS BATERIAS 6.1-El cargador es la parte del quipo eléctrico del automóvil que suministra la energía eléctrica a la batería con el fin de recargarla. Generalmente se alimenta de la red principal a través de cualquier enchufe monofásico o trifásico y consta de tres partes: • • •
Transformador. Rectificador. Controlador.
El transformador aísla la batería de la red y reduce la tensión de ésta al nivel requerido por el rectificador. Normalmente trabaja a la frecuencia de la red, aunque recientemente se han desarrollado equipos que trabajan a alta frecuencia, a fin de aligerar su peso y reducir el volumen. El rectificador consta de una serie de diodos o tiristores, cuya función consiste en transformar la corriente alterna de salida del transformador en corriente continua. El controlador reduce la corriente cuando detecta la proximidad del final de carga, determina cuándo la carga debe terminar y cambia, en caso de disponer de un tiempo adicional, a lo que se denomina carga de mantenimiento. Con el advenimiento de los microprocesadores de bajo coste, el controlador puede realizar algunas funciones adicionales tales como registrar datos de la carga, comunicarse con el modulo de gestión de la batería o seleccionar distintas modalidades de carga dependiendo de factores como el tipo de batería, estado de carga, temperatura u otras variables internas o externas a la batería. La selección del método de carga adecuado depende en gran medida del tipo de batería utilizado. Para las baterías de tracción de plomo-ácido, que son generalmente las más utilizadas junto a las de níquel con electrolito alcalino, existen al menos cuatro modalidades de carga que definen a su vez el tipo de cargador: • • • •
Carga a intensidad constante. Carga con potencia decreciente. Carga a tensión constante. Carga con impulsos.
6.2- Carga a intensidad constante El método consiste en aplicar valores fijos de intensidad en una o varias etapas, finalizando la carga generalmente por tiempo de manera que la
batería soporte una sobrecarga moderada. Este método se utiliza frecuentemente para las baterías alcalinas, que pueden soportar corrientes elevadas, reduciendo de esta manera el tiempo necesario para completar la carga, mientras que las de plomo requieren que se limite la corriente final de carga para evitar una gasificación excesiva con el consiguiente deterioro de las placas (desprendimiento de la materia activa, corrosión, calentamiento y pérdida de electrolito). Los circuitos de carga con esta modalidad son muy sencillos, y pueden utilizar rectificadores de media onda, que son los más económicos, o de onda completa, que permiten un mejor aprovechamiento del tiempo disponible y mejoran la eficiencia energética. A fin de evitar la sobrecarga, especialmente cuando se pretende cargar de forma rápida, existen diversos métodos para detectar el final de la carga, dependiendo del nivel de sofisticación del controlador utilizado: • • • •
Control culombimétrico. Control por tiempo. Control por presión. Control por temperatura.
El control culombimétrico consiste en aplicar la cantidad de carga necesaria para reponer exactamente la descargada previamente más un porcentaje de sobrecarga del 10 al 20 por 100. Este método requiere la medición previa de los amperios-hora descargados, mediante un culombímetro o integrador de corriente, de frecuente utilización en los vehículos eléctricos para la determinación del estado de carga de la batería. El control por tiempo, generalmente, se hace depender del estado de carga de la batería, aunque también se puede realizar en dos etapas: la primera, variable hasta el comienzo de la gasificación (que puede detectarse por un incremento de la tensión de carga), y la segunda, fija a una intensidad más baja hasta aplicar un determinado porcentaje de sobrecarga. La ausencia de gasificación en las baterías selladas hace muy difícil la aplicación de este método para este tipo de baterías. El control por presión se basa en medir la presión interna de un elemento y finalizar la carga una vez alcanzado un determinado valor de ésta. Está especialmente indicado para baterías alcalinas herméticas, si bien su aplicación practica requiere la introducción de un sensor adecuado y fiable, no siendo éste generalmente el caso. El control por temperatura, principalmente utilizado para baterías selladas, consiste en la detección del final de la carga por el aumento de temperatura que tiene lugar al iniciarse la gasificación y la consiguiente recombinación interna de los gases. Generalmente se requieren dos sensores de temperatura, uno en la batería y otro en el exterior, de manera que la corriente del rectificador se reduce al escalón más bajo cuando se produce una diferencia entre los valores de ambos, o bien, si se dispone de un sensor único, cuando se produce un determinado incremento de la temperatura de la batería. La carga a corriente constante es tanto más segura cuanto más sofisticados y mayor número de controles se introducen, permitiendo de esta manera cargar las baterías en tiempos relativamente cortos. La inexistencia de tales controles en muchos de los circuitos de carga así como la limitación de
potencia existente en los enchufes domésticos (en torno a los 3kW) hace que generalmente se requieran tiempos de carga bastante largos (entre 8 y 16 horas), de ahí que este método se emplee principalmente durante la noche para recuperar completamente las baterías que han sido descargadas más o menos profundamente tras el uso diario. 6.3- Carga con potencia decreciente Éste es el sistema más utilizado para la carga de baterías de tracción con electrolito libre. El rectificador es del tipo ferro-resonante y el control de la carga se basa exclusivamente en que, a medida que la tensión de la batería sube por efecto de la gasificación, la intensidad se reduce de forma proporcional, manteniendo una relación lineal entre ambas magnitudes, con una determinada pendiente que es característica del cargador. Los rectificadores utilizados son puentes de diodos que consiguen la pendiente deseada mediante la inserción de una impedancia adecuada en el circuito. Con el fin de reducir el fuerte consumo de agua al final de la carga, se pueden utilizar dos valores de referencia: el primero (Wo), hasta alcanzar la tensión de gasificación y, el segundo (Wa), desde este punto hasta alcanzar el fin de la carga. El final de la carga se controla generalmente mediante un valor de tensión fija, de ahí que, al variar la tensión de gasificación con el tiempo, se produce generalmente un aumento de la sobrecarga que reduce la vida de la batería. Este método de carga no es adecuado para las baterías reguladas mediante válvula, ya que producen una gasificación excesiva que provoca un aumento progresivo de la temperatura hasta la destrucción térmica de la batería. Los cargadores del tipo ferro-resonante a base de diodos no regulados tienen una aplicación muy limitada en los vehículos eléctricos, restringiendose su utilización a los vehículos industriales equipados con baterías de tracción de plomo-ácido inundadas. 6.4- Carga a tensión constante Los cargadores que se basan en esta modalidad de carga requieren un control muy preciso de la tensión final de carga, que debe ser ajustada en función del tipo de batería y la temperatura, de acuerdo con una curva característica determinada por el fabricante. Cuando la batería está muy descargada, la potencia máxima del cargador no es suficiente para elevar la tensión hasta el valor prefijado, por lo que inicialmente trabaja a corriente (I) hasta que se alcanza la tensión de gasificación (U), momento a partir del cual la corriente se hace disminuir a fin de mantener constante la tensión. Generalmente, la tensión seleccionada es igual o ligeramente inferior a la tensión de desprendimiento de gases, por lo que en etapa inicial la única limitación es la potencia del cargador y ello permite alcanzar el 90-95 por 100 de la carga en tiempos muy cortos, pero llegado este punto se necesita bastante tiempo para completar la carga. Por esta razón, se introduce una varieante denominada IUIa, consistente en añadir una segunda etapa a corriente constante (Ia) hasta finalizar la carga. Este método de carga es el más adecuado para baterías reguladas medianate válvula y, dad la tendencia en la tecnología hacia las baterías sin
mantenimiento, será la modalidad de carga más utilizada en los vehículos eléctricos urbanos. Para determinar el final de carga se pueden utilizar los métodos indicados en la modalidad de carga a corriente constante, basados en la cantidad de Ah suministrados, el tiempo, la presión y la temperatura. 6.5- Carga por impulsos Este método de carga se basa en la aplicación de pulsos de corriente continua durante periodos muy cortos cuya magnitud y frecuencia dependen del estado de carga de la batería. Dado que los procesos electroquímicos que tienen lugar durante la carga están limitados por la difusión, el método permite cargar con intensidades elevadas dando tiempo en los periodos de reposo a que difundan los productos que intervienen en los procesos de carga. El funcionamiento del cargador se regula desconectado la corriente cuando se alcanza una tensión superior a la de gasificación, permitiendo que ésta disminuya hasta un valor ligeramente superior al de equilibrio, momento en el cual se conecta de nuevo la corriente. Cuando la batería está muy descargada, la carga es continua, porque la tensión de la batería es inferior a la de gasificación. Hacia el final de la carga, los pulsos son cada vez más cortos ya que se alcanza rápidamente la tensión fijada, mientras que los periodos de reposo son cada vez más largos. Esto permite completar la carga en un tiempo corto, evitando la sobrecarga y no siendo necesario determinar con precisión el final de carga. La selección del método de carga depende en gran medida de la tecnología de las baterías utilizadas, pero también de la infraestructura, ya que, si bien la energía eléctrica está disponible de forma generalizada en todas las ciudades, no siempre se dispone de la potencia adecuada para completar la carga en el tiempo más corto posible. La aceptación general del vehículo eléctrico por parte de los usuarios pasa por la disponibilidad de estaciones de recarga rápida en los aparcamientos públicos y privados, que permita reponer al menos de forma parcial la energía consumida en el trayecto previo, lo que permitirá eliminar el principal inconveniente de estos vehículos, que es la autonomía limitada de que disponen
7- MODOS DE CARGA DEL VEHÍCULO ELÉCTRICO
La selección del método de carga adecuado debe basarse no sólo en la tecnología de los cargadores, sino además en el tipo de batería, su estado de carga, condiciones ambientales y tiempo disponible. Los diversos programas de investigación que se están llevando a cabo desde hace varias décadas tienen como objetivo principal aumentar la escasa autonomía que presentan las baterías actuales, bien introduciendo nuevos pares electroquímicos o desarrollando métodos de carga que permitan una autonomía prácticamente ilimitada, métodos que a su vez dependen del tipo de batería. 7.1- Métodos de carga de las baterías de plomo La tendencia actual favorece considerablemente la utilización de baterías selladas, debido a que pueden ser utilizadas en cualquier posición, presentan una autodescarga muy baja, la emisión de gases es mínima y no requieren adición de agua, es decir, su mantenimiento y conservación pueden realizarse sin ninguna atención especial por parte del usuario. Una característica fundamental de este tipo de baterías es que requieren un control muy preciso del proceso, especialmente del final de la carga, lo que elimina cualquier método de carga tradicional no regulada de los que habitualmente se utilizan para cargar las baterías de tracción industriales. Los parámetros que generalmente pueden controlarse en un cargador son la intensidad, la tensión, el tiempo y la temperatura. A la hora de definir las condiciones más favorables para cada tipo de batería, es necesario conocer la influencia de cada uno de estos parámetros. 7.1.a- Influencia de la temperatura La influencia de la temperatura en la aceptación de carga en carga nocturna típica en 10 h tiene una intensidad inicial limitada a 16 A (equivalente a un enchufe doméstico de 3 kW) y control final de tensión máxima de 2,4 V/elemento para evitar una gasificación excesiva. A temperaturas inferiores a cero grados, la batería no recupera la energía necesaria para asegurar una autonomía adecuada al vehículo, mientras que por encima de 40 grados tiende a aumentar la sobrecarga, lo que puede limitar la vida de la batería. Esto indica la necesidad de una gestión térmica que mantenga la temperatura de la batería en este intervalo mediante calentamiento o refrigeración y, si ello es posible, regular la tensión en función de la temperatura.
7.1.b- Influencia de la intensidad de corriente Al inicio de la carga, la energía almacenada por unidad de tiempo es directamente proporcional a la potencia del cargador, pero luego decae exponencialmente a partir del momento en que la batería alcanza la tensión límite de gasificación (2,4 V/elemento). Esto muestra el factor de carga, definido como el cociente de la carga aceptada respecto a la total, en función de la intensidad inicial y el tiempo de carga. A medida que aumenta la intensidad, el tiempo necesario para alcanzar un determinado estado de carga se acorta, y es posible alcanzar hasta el 80 por 100 de carga en aproximadamente media hora, lo que permite la posibilidad de una recarga relativamente rápida sin deterioro aparente de la batería. 7.1.c- Influencia de la tensión de carga Se trata del parámetro de control más importante en la regulación de la carga, ya que determina la gasificación de la batería, pero además puede influir sobre el tiempo necesario para alcanzar un determinado nivel de carga. El tiempo total de carga se ha limitado a 4 horas, con el fin de evitar una sobrecarga excesiva de la batería. A medida que aumenta la tensión, la intensidad final se reduce, como consecuencia de que la batería no ha alcanzado su plena carga, pero a tensiones superiores a 2,5 V/elemento aumenta, lo que indica que la carga no debe prolongarse en estas condiciones para evitar la pérdida de electrolito. 7.1.d- Influencia del tiempo de carga La posibilidad de recargar la batería en un tiempo muy corto depende no sólo de la potencia del cargador, sino también de la aceptación de carga de la batería. Limitando la potencia máxima a 50 kW, por consideraciones de tipo económico, lo que equivaldría a unos 150 A para una batería de 60 Ah y 320 V. Después de cada recarga parcial de 10, 20… hasta 60 minutos, se simula el uso en un vehículo eléctrica según el siguiente perfil de descarga: • Aceleración: 10 s a 96 A. • Crucero: 20 s a 24 A • Reposo: 30 s a circuito abierto. Cada microciclo equivale aproximadamente a un recorrido de 0,5 km, de manera que el número de microciclos hasta que se agota la batería dividido por dos da una idea aproximada de la autonomía disponible. Los resultados indican que la aceptación de carga de la batería es muy buena hasta recuperar el 80 por 100 de la carga, pero a partir de ahí se necesitan tiempos muy largos para llegar a completar la carga. Por tanto, la recarga rápida debe realizarse únicamente de forma parcial, acompañándola de una recarga completa que sin limitación de tiempo permita recuperar completamente la batería. Dado que incluso durante la recarga nocturna existe una limitación de tiempo (de 8 a 12 horas), es preciso asegurar un
factor de carga entre 1,05 y 1,10 para lo cual se puede introducir como perfil de carga el de tipo IUIa, con los siguientes parámetros de base: I = Intensidad inicial, limitada a la potencia del cargador (3-50 kW). U = 2,4 V/elemento-0,004 (T-20), donde T es la temperatura en grados. Ia = Intensidad final limitada a 0,01 C, durante un tiempo limitado (410h), donde C es la capacidad nominal de la batería. La etapa final lógicamente se aplica en el caso de la carga nocturna y cuando no sea posible la parada por tiempo, se pueden aplicar pulsos de corriente de duración limitada (2 a 5 minutos). 7.2- Carga de baterías alcalinas Una gran parte de las consideraciones anteriores es también valida para las baterías con electrolito alcalino (NiCd, NiMH), sin embargo, existen algunos detalles particulares que deben tenerse en cuenta en la carga de este tipo de baterías. El efecto de la temperatura es muy importante en las baterías alcalinas, ya que a medida que aumenta ésta disminuye la eficiencia de carga del electrodo positivo, provocando una mayor gasificación y, por tanto, un calentamiento adicional de la batería. La intensidad de carga tiene un efecto contrario al esperado en la carga de baterías alcalinas, ya que la eficiencia aumenta al incrementarse el régimen de carga, de tal modo que la carga moderadamente rápida (al régimen de 1 C) es más eficiente que las recargas lentas. Este fenómeno, unido a la alta conductividad de los nuevos tipos de electrodos de níquel, hace que las baterías alcalinas sean especialmente adecuadas para la carga rápida, con lo que es posible recargar hasta el 80 por 100 de la capacidad en aproximadamente 15 minutos. El control de la carga a partir de la tensión final de carga de las baterías alcalinas es difícil, especialmente si la batería es hermética. El final de carga de los elementos abiertos, de forma análoga a las de plomo, se detecta por aumento brusco de la tensión de carga, provocado por el comienzo de la generación de hidrógeno en la placa negativa. Sin embargo, este aumento apenas es perceptible en los elementos sellados, ya que las placas negativas se despolarizan por efecto de la recombinación del oxígeno generado en las placas positivas. Como consecuencia de ello, no es posible controlar el final de la carga limitando la tensión, ya que pequeñas variaciones de ésta o de la temperatura pueden dar lugar a enormes variaciones en la intensidad de corriente, provocando en casos extremos la destrucción térmica de la batería. Se pueden definir dos modos de carga para las baterías alcalinas, que pueden realizarse de forma alternativa según la disponibilidad de las estaciones de recarga: • Carta lenta (nocturna) Consite en aplicar una intensidad de corriente constante a un régimen de 0,1 C durante un tiempo entre 8 y 14 horas, dependiendo del estado de carga de la batería.
• Carga rápida (diurna) Durante periodos de tiempo cortos (10-20 minutos), con la máxima potencia disponible en el cargador (hasta un régimen de 4 C), hasta alcanzar una tensión de 1,6 V/elemento. En esta modalidad de carga es absolutamente imprescindible refrigerar la batería a fin de mantener su temperatura por debajo de los 40 grados y, en el caso de baterías herméticas, limitar la cantidad de carga aplicada a la que previamente se ha descargado según indique el medidor del estado de carga del vehículo.
8. TIPOS DE RECARGA Hay 4 posibilidades, hoy por hoy, para recargar los vehículos eléctricos: carga normal (también denominada lenta), carga media, carga rápida y cambio o sustitución de batería. Estos tipos se consideran en proyectos como el EPV en Castellón. La carga normal se realiza en una toma de corriente de las que disponemos habitualmente en nuestros hogares, es decir de 220 voltios. La descarga consume unos 3 a 4 kw y dura del orden de 6 a 8 horas. La carga media necesita unos medios especiales, dependiendo del consumo, que es de 7 a 43 kw. En estas condiciones se tardarían entre 2 y 3 horas en la carga total de la batería. Y la carga rápida necesitaría disponer de equipos especiales y de una potencia de 50 a 250 kw, tardando entre 15 y 20 minutos la recarga. También es posible disponer de una batería recargada si existen las estaciones de cambio de batería, donde en muy pocos minutos se sustituye la batería descargada por una con plena carga. Esta posibilidad está disponible únicamente para aquellos coches que hayan sido diseñados de forma que permitan la operación de cambio. Partiendo de la base de que los coches eléctricos al principio van a ser urbanos y van a coexistir múltiples marcas y modelos, vamos a definir las principales. 8.1- CARACTERÍSTICAS DE LOS PUNTOS DE RECARGA:
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• Según los distintos escenarios: Poste: sencillo, doble o múltiple. De pared: sencillo, doble o múltiple. Con panel de distribución múltiple. El cableado puede ser por pared, suelo o techo. Hogar.
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• Según el sistema de control de carga y/o cobro: Tarjeta de crédito. Tarjetas específicas, de contacto, tipo RFID. Llaves (compra previa.) Telepago (telepeaje.) Interfase para control de red. Monedero
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• Según la seguridad física del punto de recarga: Normal. Reforzado. Antivandálico. Con “cierre de plaza”, es decir impidiendo el acceso de otros coches.
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• Según la seguridad eléctrica: -Todos. -
• Limitación de alimentación: Normalmente se dispondrá de corriente nocturna.
Como ejemplos de lugares donde son necesarios puntos de recarga: • • • • • •
Electrolineras o estaciones de cambio de baterías y gasolineras de recarga rápida con una distancia máxima de unos 100 km, para asegurar las autonomías actuales. Estaciones lineales de recarga rápida. Puntos de recarga lenta en aparcamientos particulares de las viviendas y en las de nueva construcción. Car sharing (alquiler de vehículos) en zonas estratégicas. Aparcamientos subterráneos. Aparcamientos al aire libre.
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Aparcamientos al disuasorios. Instalación en edificios públicos oficiales y de empresas. Aparcamientos de intercambiadores. Estaciones de tren. Estaciones de autobuses. Aparcamientos de Aeropuertos. Aparcamientos en los Puertos marítimos principales. Puertos de recreo. Campings.
En cada uno de estos casos, los puntos de recarga a utilizar pueden ser de diferentes tipos y con características distintas. Analicemos con más detalle alguno de estos casos: •
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Personas particulares autosuficientes, que tienen un chalet o similar con un enchufe donde cargar el coche. No tienen problema, aunque sería de desear una tarifa nocturna atractiva. Lo normal será que instalen un punto de recarga para colgar en la pared (más baratos), con algún dispositivo de seguridad y quizá controlando que la carga se ajuste a los horarios de tarifas económicas. Flotas públicas, como las que existen en prácticamente todas las ciudades para la Policía Municipal, Servicios municipales, etc. Y por extensión, si procede, los autobuses de las Empresas Municipales de Transporte y el servicio de recogida de basuras, etc. Todas estas flotas tendrán actualmente sus aparcamientos de costumbre y lo único que necesitan son puntos de recarga para enchufar los vehículos. En general se recargarán por la noche, pero habrá puntos donde ser recargarán por el día aquellos vehículos que hagan servicio nocturno. Los puntos de recarga pueden ser de pie o de pared, sencillos o múltiples, según el caso. No serán necesarios otros requerimientos especiales, salvo los que se deriven de la potencia eléctrica necesaria.
Para ciudades que sean capitales de Comunidades Autónomas, habrá unos requisitos similares para vehículos de servicio autonómico, como Policía, altos cargos autonómicos, etc. Y para Madrid, como Capital del Estado, las flotas centrales de Parque móvil, Policía Nacional, Guardia Civil, etc. •
Flotas privadas de distribución, reparto, etc. Se recargarán durante la noche preferentemente, o de día en carga normal si es necesario, en puntos de recarga instalados en sus lugares acostumbrados. Un caso particular pueden ser las flotas de coches de alquiler. En este caso la carga será mayoritariamente nocturna, pero habrá que prever puntos para carga diurna e incluso, en algunos casos, de carga rápida. Todo ello en función de la rentabilidad, de la localización y
de la empresa. Los tipos de puntos, son los mismos que en el caso anterior. •
Edificios comunitarios con plazas de aparcamiento. Como hemos explicado ya existe una normativa por la que pueden instalarse puntos de recarga individuales sin la obligatoriedad de solicitar permiso a la Comunidad de Propietarios. No obstante, el particular que instale uno de estos puntos debe correr con sus costes. Pero en ellos si que hay unos requerimientos especiales:
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Una identificación del usuario, mediante una llave, una tarjeta o cualquier otro procedimiento que evite el uso fraudulento por otra persona o simplemente la manipulación indebida.
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Un mecanismo de bloqueo del enchufe que evite el que cualquiera pueda desenchufarlo.
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Un contador individual que contabilice la energía consumida. Lo ideal sería que se tratase de un contador inteligente, capaz de programación de horarios, para que el usuario pueda elegir cuando recargar e incluso discernir entre las tarifas más interesantes disponibles.
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Una conexión remota con el centro de control e información.
Para el futuro, deberá existir una normativa obligatoria, probablemente municipal, en la que se fijen la obligatoriedad o no de puntos de recarga y las exigencias en cuanto a sus características. • Aparcamientos públicos o privados con plazas fijas. Este caso es similar al anterior, salvo que la responsabilidad es del propietario del aparcamiento. • Aparcamientos públicos o privados por horas. En este caso las plazas no son fijas, por lo que los puntos de recarga asociados a cada plaza deberán poseer un procedimiento, mejor que de autorización, de indentificación. Aunque podría aplicarse un procedimiento llamemos “manual” de control, lo lógico es que el punto de recarga identifique al usuario y además tenga un sistema de pago independiente del aparcamiento y del consumo, pero si se llevan a cabo redes inteligentes de recarga, sería más interesante el procedimiento anterior, en el que el usuario carga en cualquier punto de la red, identificándose y se le factura centralizadamente. Como la duración del tiempo de aparcamiento tiene que ser 6 u 8 horas, tiempo necesario para la recarga completa de las baterías a ritmo normal, probablemente no interese tener puntos de recarga en todas las plazas.
• Es verdad que, aun estando un tiempo menor (por ejemplo un par de horas), a veces pueda interesar recargar durante ese tiempo, ya que puede ser suficiente para poder andar unos cuantos kilómetros. En cuanto a la posibilidad de carga rápida, hablaremos de sus consideraciones más adelante. • Puntos de recarga en las vías públicas. Aunque tiene poco sentido pensar en puntos de recarga normal en las calles, sobre todo en las zonas de aparcamiento regulado, por el poco tiempo que permanecen los coches, no hay que olvidarse que hay muchos vehículos que duermen en la calle. Por lo tanto acabarán instalándose puntos de recarga de pie, a lo largo de las vías públicas, eso sí con aparatos especialmente adaptados para el caso, es decir con medidas anti-vandálicas. También necesitarán disponer de los sistemas ya mencionados de identificación, bloqueo, medida y pago y además algún indicador luminoso o una pequeña pantallita que pueda servir para información y ayuda al usuario. Y en algunos casos se podrá limitar la disponibilidad de energía a determinadas horas o a las nocturnas únicamente. • Aparcamientos en aeropuertos, estaciones ferroviarias y portuarias. Si la estancia va a ser de pocas horas, el caso es el mismo que el del apartado anterior. Pero si la estancia es larga, cosa muy común en este tipo de aparcamientos, lo necesario serán puntos de recarga normal que, aparte de la identificación dispongan de tarifa nocturna o puntos con contador inteligente, como el que ya hemos comentado. Este es el caso también cuando las ciudades decidan establecer aparcamientos disuasorios a la entrada de las urbes, donde el usuario deje su coche y tome un transporte público. • En los grandes centros comerciales los clientes están una cantidad de tiempo significativo, por lo que puede asimilarse a aparcamientos por horas, con puntos de recarga normal pero donde el cliente recibirá una cantidad de energía, si no es para una carga completa, si una suficiente para una distancia significativa. Pero es este caso donde tiene más sentido hablar de puntos de recarga rápida, al igual que en el caso siguiente. • Gasolineras o, como últimamente vienen siendo denominadas “electrolineras”. Este es el típico caso, quizá junto al anterior, en el que tiene mucho sentido hablar de carga media y carga rápida. • Hay por lo menos dos casos particulares de disponibilidad de energía rápida en lugares repartidos por la ciudad, que son el de los taxis y el de coches de “car sharing” o alquiler por horas. En ambos casos, habrá que realizar un estudio detallado de cuales
son las necesidades. No es lo mismo la distancia media recorrida por los taxis en las grandes ciudades que en las medianas. También será necesario estimar cuantos coches de car sharing van a ponerse en circulación y para qué distancias. En estos dos casos se necesitarán estaciones de recarga rápida con varios puntos de carga. • 9-CONSUMOS Y AUTONOMIAS A VELOCIDAD CONSTANTE. • Presentamos este epígrafe en el que vemos el método de cálculo del consumo energético y la autonomía alcanzada a diferentes regímenes de velocidad constante.
en esta tabla podemos ver los valores principales que se han de tener en cuenta para calcular las diferentes resistencias y de esa forma desprender las autonomías que se consumen en estas baterías primero nos fijamos en la potencia que se necesita consumir de las baterías P=Pt/n Pt=potencia de tracción(=Tt por w) n=rendimiento del sistema(tomaremos como 0,8) a la hora de calcular el par de tracción debemos tener en cuenta que estamos realizando el cálculo para circulación a velocidad constante,por lo que el par de aceleración será cero así solo tendremos en cuenta el apr de rodadura. Tt=Trod la corriente demandada por la batería dependerá de la potencia perdida I=P/120 Donde:120 voltaje de carga de la batería en esta gráfica vemos la relacción entre la intensidad y el tiempo de descarga con una capacidad nominal de 110Ah
a velocidad constante se pide a la batería una corriente de descarga constante.Según esta sea superior o inferior a la nominal,la capacidad de batería de que disponemos realmente será inferior o superior a la nominal.El valor de la capacidad real en función de la intensidad de descarga viene dada por la fórmula de Peuker:
una vez conocida la autonomía de que se dispone,resulta sencillo calcular el consumo energético medio Cons=C por V/Aut Donde C:capacidad de las baterías V:voltaje de baterías AUT:autonomía Teniendo en cuenta las ecuaciones anteriores,y para el vehículo particular con el que estamos trabajando,calculamos la autonomía que ofrecerá circulando a distintas velocidades así como el consumo medio.
10-fichas V.E 10.1-PROTOTIPOS
VENTURI FETISH. Después de su debut internacional en París como un auto de producción real, el Venturi Fetish hace ahora su primera aparición nacional en Los Ángeles. Descrito por su diseñador Gildo Pallanca Pastor como "el auto deportivo de los próximos 20 años", el Fetish está impulsado por un motor eléctrico que permite pasar de 0 a 62 mph (0 a 100 km/h) en menos de 5 segundos, combinado con una velocidad máxima de 105 mph (167 km/h), lo que está bastante por encima del límite de velocidad máxima. Con respecto al tema del alcance, el Fetish ofrece 217 millas (349.2 km) antes de que su batería requiera recarga de una fuente de 80 amperios. La
capacidad de carga rápida de una milla (1.6 km) por minuto significa que en 10 minutos, el Fetish tendrá la capacidad de recorrer 10 millas (16 km), cubriendo fácilmente las necesidades del transporte urbano diario. El sistema de carga del Fetish aprovecha la última tecnología en baterías (se aplicó al Fetish la misma tecnología que alarga la vida útil de la batería para computadoras portátiles), siendo por lo general un amplio alcance lo que se requiere para los ciclos de transporte urbano. Del peso de 2,425 libras (1.09 toneladas métricas) del Fetish, aproximadamente 770 libras (349 kg) corresponden a sus baterías de ión de litio. Precio 540000 dólares.
PEUGEOT XCITEFUN Brutal deportivo eléctrico de más de 300 Kwt
E-GO-REVOLT Prototipo ruso construido sobre la base del conocido y mítico mitsubishi 3000GT de 400 Kwts de potencia.
LOTUS EXIGE-S ELECTRICO La empresa ecotricity contruye esta máquina sobre la base del lotus exige modelo “nemesis”empresa eólica
EVARO superdeportito eléctrico capaz de alcanzar la milla en 5 segundos capaz de alcanzar los 400 klmtr/h motor de 500 KWTS.
E-WOLF La planta motriz consta de cuatro motores de 100 kW cada uno (136 CV), uno por rueda al igual que el Audi eTron Concept. El par motor del conjunto estará en torno a los 1.000 Nm, cifra más que respetable, mientras que se afirma que la batería que alimenta a los cuatro motores
Que tienen una autonomía máxima de 300 Km y puede ser cargada en menos de media hora.
FERRARI 599 VETTURA HIBRIDO
HONDA FC SPORT Vehículo de pila de combustible inspirado en el conocido MClaren f1 .
JJAD P1E ELECTRIC Vehículo eléctrico puro superdeportito 400 KWTS de 0-100 2,9 secs
MORGAN LIFE ELECTRIC Vehículo eléctrico, 70 Kwts 120 millas de autonomía 115 mph top speed.
SHELBY AERO E.V Vehículo brutal eléctrico capaz de alcanzar los 100 kmlt en 2,5 sec!!! Coche mas rápido del mundo en producción capaz de alcanzar los 1000 cv de potencia en eléctrico estaríamos hablando de cerca de 900 Kwts este en especial necesita una infraestructura de circuito para el solo en recarga de baterías
THOR ELECTRIC Este coche al ser mi favorito os he puesto una ficha técnica completa que luego comentaremos en clase. Motor • Type: Siemens 1PV5135WS28 3 Phase Induction Motor • Number of Poles: 4 • Continuous Power: 67 kW – 91 hp • Maximum Power: 200 kW – 272 hp • Continuous Torque: 160 Nm • Maximum Torque: 450 Nm • RPM Range: 0 – 10.000 • Cooling: Water/Glycol • Weight: 86 kg Inverter • Type: Centric-AutoMotive Thrust | 200 • Nominal Voltage: 750 VDC • Maximum Voltage: 900 VDC • Maximum Output Current: 350 Arms • Continuous Output Current: 300 Arms @ 4kHz switching frequency • Maximum DC Input Current: 350 A • Switching Frequency: 2-8 kHz • Powerstage: Semikron Skiip 3 Integrated IGBT Module • Phases: 3 • Cooling: Water/Glycol • Weight: 20 kg Battery System • Cell Type: Kokam Lithium Polymer • Nominal Cell Voltage: 3,7 VDC • Capacity: 40 Ah • Continuous Current: 10C
• Number of Cells: 196 • Total Battery Capacity: 29 kWh @ 100% DOD • Cycle Life: > 1200 @ 80% DOD • End of Specified Life: 80% of Original Capacity • On Board Charger: 2.0 kW of 3.3 kW • Security System: 14 Normally Open NO) module contactors, 2 NO Main contactors, Opening of Module Contactors @ Inverter Switch Off, @ Opening of Battery Boxes, @ Crash or Roll Over • Battery Housing: 4 Dedicated Air Cooled Boxes • Cooling: Regulated Forced Air Cooling • Weight battery system: 280 kg Final drive • Rear Wheel Drive • Direct Drive, no gearbox • Differential: Ford Sierra 1 : 3,92 Chassis • Type: Tubular Space Frame (60kg) Suspension • Front: Adjustable Double Wishbone • Rear: Adjustable Double Wishbone • Spring / Shock Absorber: Adjustable Geometry • Wheelbase: 2373 mm • Front Track: 1451 mm • Rear Track: 1472 mm • Maximum Height: 111 cm (Roll Bar) • Minimum Ground Clearance: 54 mm (Flat Ground Plate) Steering • Rack and Pinion: 2,7 turns lock to lock Vehicle Weight • Total Vehicle Weight: 755 kg Wheels and Tyres • Wheel: Aluminium Alloy 6J X 15’’ • Tyre: Toyo Proxes 195 / 50 R15 Direct Emissions • CO2: 0 gr / km • NOx: 0 gr / km • Particles: 0 gr / km Range • Range New European Driving Cycle: 200 km
• Range @ 120 km/h: 140 km • Range @ 80 km/h: 230 km
VENTURI VOLAGE Vehículo híbrido Modelado por el viento. Así definen sus creadores las espectaculares líneas de este Venturi Volage, un roadster biplaza de 1.075 kilos de peso que se caracteriza por incorporar el sistema Michelin Active Wheel en sus cuatro esquinas sistema que ya hemos visto en este curso. Este sistema acopla dos motores eléctricos en cada rueda, uno para la propulsión con 55 kW y otro para la suspensión. Para que nos entendamos, podríamos hablar de un auténtico 4x4 con 300 CV de potencia. GLOSARIO.
ACTIVE WHEEL:Sistemade motor dentro de las ruedas sistema de michelin BEV:Battery Electric Vehicule ERHEV:Extender Range Hybrid Vehicle vehiculo híbrido de autonomía extendida FITSA:Fundación instituto tecnológico para las eguridad de el automóvil FOREVE:Foro español del vehículo eléctrico IDEA:Instituto para la diversificación y el ahorro de la energía IN-WHEEL:Sistema de motor dentro de las ruedas de siemens
PHEV:Plug-in Irbid Electric ,Vehicle vehículo híbrido enchufable MOVELE.Proyecto de movilidad eléctrica REE:Red eléctrica española HEV:hibrid electric vehicle vehículo híbrido AC:Corriente alterna DC:Corriente continua Smart Gris:Red inteligente. Kw:Kilowatio unidad de potencia. CV:Caballo de vapor unidad de potencia. Kwh:Kilowatio hora unidad de trabajo de energía RFID:Sistema de tarjeta de contacto: Energía eólica:La generada por el viento. Energía fotovoltaica:La generada por el sol. UE:Unión europea. CO2:anhídrido carbónico,gas contaminante (de efecto invernadero). ABS:Sistema de control de frenado. ESP:sistema de estabilidad. GPS:sistema de posicionamiento global ROTOR y ESTATOR:Componentes básicos de un motor eléctrico. V2G:Sistema de comunicación vehículo red eléctrica. ICE:Motor de combustión interna TPMS:Sistema de control de presión de neumáticos “tire pressure” PPP:Public private partnership programa de la UE.