¿Cuáles son las partes de un coche eléctrico?

¿Las piezas de un coche eléctrico son las mismas que las de un vehículo de gasolina? ¿Cuáles son los principales componentes de los vehículos eléctricos (VE) y de qué materiales están hechos? Estamos asistiendo a un aumento del interés y la inversión en vehículos eléctricos y en la infraestructura necesaria para su funcionamiento. Y con ello, muchas preguntas sobre su funcionamiento. Entremos en materia.

¿Cuál es la principal diferencia entre los vehículos eléctricos y los de gas?

Muchas de las piezas de un vehículo de gas y de un coche eléctrico están fabricadas con chapa de aluminio, acero inoxidable y aceros avanzados de alta resistencia y ultra alta resistencia. Pero, cuando vayas a arrancar el motor de un coche de gasolina tradicional, probablemente notarás un fuerte estruendo, que te hará saber que el motor está funcionando. Los coches de gasolina tienen una bomba de combustible, un conducto de combustible o un depósito de combustible que almacenan y transportan combustible líquido. Cuando aceleras un motor de gas, estás enviando combustible a través del motor, lo que produce emisiones en el tubo de escape.

La Agencia de Protección del Medio Ambiente de Estados Unidos (EPA ) calcula que un turismo típico emite unas 4,6 toneladas métricas de dióxido de carbono al año. Aclaran que este cálculo supone que el vehículo de gasolina medio tiene un consumo de combustible de unos 22,0 kilómetros por galón y se conduce unos 11.500 kilómetros cada año. Pero, por supuesto, no todos los vehículos que circulan hoy en día cumplen ese kilometraje de gasolina, y muchas personas conducen más de 11.500 millas al año. Para tener una idea más precisa de las emisiones de gases de efecto invernadero de un vehículo, la EPA ofrece un cálculo más específico: cada galón de gasolina quemado produce unos 8.887 gramos de CO2.

Esta dependencia exclusiva del gas para propulsar el vehículo es la principal diferencia entre los vehículos eléctricos y los de gas. Para ello es necesario diseñar sistemas que permitan la distribución del combustible por todo el vehículo, elementos que resultan innecesarios en un vehículo totalmente eléctrico. Los VE tienen una batería recargable en lugar de -o, en algunos casos, junto a- un motor de combustión interna.

¿Cuáles son los tipos de coches eléctricos?

Quizá uno de los mitos más importantes sobre los coches eléctricos es que todos son iguales. Hay tres tipos principales de coches eléctricos: los vehículos totalmente eléctricos, también llamados vehículos eléctricos de batería (BEV), los vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV) y los vehículos eléctricos híbridos (HEV). Cada tipo de coche eléctrico tiene un diseño único y unos componentes clave.

Vehículos totalmente eléctricos

Los vehículos totalmente eléctricos (BEV) no producen emisiones de gases de escape. En lugar de un motor de combustión, los BEV tienen una gran batería de tracción. Ésta alimenta un silencioso motor eléctrico. Los BEV no funcionan si la batería no está cargada. Además, la mayoría de los BEV tienen un enchufe que puede conectarse a la misma toma de corriente que tu teléfono.

¿Cuáles son los componentes clave de los vehículos totalmente eléctricos?

El Departamento de Energía de EE.UU., Eficiencia Energética y Energías Renovables, describe los componentes clave de los vehículos totalmente eléctricos:

• Batería auxiliar totalmente eléctrica: proporciona electricidad para alimentar los accesorios del vehículo.
• Puerto de carga: se conecta a una fuente de alimentación externa y carga la batería de tracción.
• Convertidor CC/CC: convierte la corriente continua de alto voltaje de la batería de tracción en corriente continua de bajo voltaje para hacer funcionar los accesorios del vehículo y recargar la batería auxiliar.
• Motor eléctrico de tracción: acciona las ruedas del vehículo con la energía del paquete de baterías de tracción.
• Cargador de a bordo: convierte la corriente alterna suministrada a través del puerto de carga en corriente continua para cargar la batería de tracción; se comunica con el equipo de carga; controla la tensión, la corriente, la temperatura y el estado de carga.
• Controlador electrónico de potencia: gestiona el flujo eléctrico, controla la velocidad del motor eléctrico de tracción y el par producido.
• Sistema de refrigeración: mantiene el rango de temperatura de funcionamiento adecuado (por ejemplo, para el motor, el motor eléctrico, la electrónica de potencia y otros componentes); puede fabricarse con chapa de aluminio 1100, 3003 y 3004.
• Batería de tracción: almacena electricidad
• Transmisión eléctrica: transfiere la potencia mecánica producida por el motor eléctrico de tracción para accionar las ruedas.
• Carrocería ligera: Los vehículos eléctricos suelen requerir una reducción general del peso, lo que se consigue con aceros martensíticos como el MS1300, aceros bifásicos DP1270 y DP790, y chapas de aluminio 5182, 6082 y 7075.

Vehículos eléctricos híbridos enchufables

Los PHEV tienen un motor de combustión interna y otro eléctrico. Tienen baterías que alimentan el motor eléctrico y permiten un funcionamiento similar al de un vehículo totalmente eléctrico. Este tipo de coche eléctrico puede funcionar en modo de agotamiento de carga, con baterías que se cargan con el frenado regenerativo y cuando se enchufan a un equipo de carga.

La mayoría de los PHEV pueden recorrer entre 30 y 100 km sólo con electricidad. Después, funcionan únicamente con gasolina. A veces, sobre todo cuando la carga de la batería es baja, el motor de combustión impulsa el vehículo en aceleraciones rápidas y también cuando el uso de la calefacción o el aire acondicionado es elevado. Sin embargo, algunas variantes de modelos y fabricantes de PHEV intercambian estas funciones, utilizando gasolina para propulsar el vehículo y electricidad para hacer funcionar las unidades de aire acondicionado y calefacción.

¿Cómo combinan los PHEV distintas fuentes de energía?

Los PHEV combinan la potencia del motor y la energía eléctrica de varias formas. Las dos configuraciones principales se denominan diseños de sistemas de ahorro de combustible en paralelo y en serie:

• Las configuraciones paralelas utilizan un acoplamiento mecánico para conectar el motor y el motor eléctrico a las ruedas.
• Los PHEV en serie (a veces llamados vehículos eléctricos de autonomía extendida) sólo tienen el motor eléctrico conectado a las ruedas y el motor genera la electricidad para el motor. Durante las aceleraciones rápidas y cuando la batería está a punto de agotarse, los PHEV en serie pasan a funcionar como un híbrido en paralelo.

¿Cuáles son los componentes clave de los PHEV?

Las partes de un coche eléctrico que tiene tanto la capacidad de cargar a través de un puerto de carga externa y el gas tiene los mismos componentes que el vehículo totalmente eléctrico más estos:

• Sistema de escape: canaliza los gases de escape del motor a través del tubo de escape, que puede ser de aluminio.
• Llenado de combustible: La boquilla de un surtidor de combustible se acopla al receptáculo del vehículo para llenar el depósito.
• Depósito de gasolina: almacena gasolina
• Motor de combustión interna: En esta configuración, el combustible se inyecta en el colector de admisión o en la cámara de combustión, donde se combina con el aire, y la mezcla de aire y combustible se enciende por la chispa de una bujía.
• Transmisión: Las transmisiones PHEV transfieren la potencia mecánica del motor y/o del motor eléctrico de tracción para impulsar las ruedas

Vehículos eléctricos híbridos

Los HEV son similares a los PHEV con una excepción principal: la batería no puede cargarse enchufándola a una fuente de carga externa. En su lugar, el frenado regenerativo carga el vehículo.

¿Cómo funciona el frenado regenerativo?

El frenado regenerativo permite al vehículo capturar la energía que normalmente perdería al frenar. Utiliza el motor del HEV como generador y almacena la energía capturada en la batería.

Los componentes de los vehículos eléctricos con esta estructura híbrida son los mismos, a excepción del generador eléctrico añadido. Esta parte de un coche eléctrico genera electricidad cuando las ruedas giran al frenar. Después, el generador eléctrico devuelve esa energía para almacenarla en el paquete de baterías de tracción.

¿Por qué se utilizan el aluminio, el AHSS y el UHSS para las piezas de un coche eléctrico?

La industria automovilística se enfrenta a retos en la fabricación de VE. Los VE deben cumplir requisitos de solidez estructural, ser lo bastante asequibles como para que los consumidores puedan comprarlos, ser resistentes a la corrosión y ofrecer un atractivo al consumidor acorde con las tendencias cambiantes.

Los avances tecnológicos logrados con el aluminio, los aceros avanzados de alta resistencia y los aceros de ultra alta resistencia(AHSS y UHSS) pueden encontrarse en paneles de cierre de automóviles, estructuras de carrocerías de automóviles, estructuras de asientos, estructuras y carcasas de baterías eléctricas, ¡y mucho más! (¿Tiene curiosidad por saber exactamente qué calidades de aluminio se utilizan en cada caso? Consulte esta práctica guía infográfica sobre la chapa de aluminio para automoción). Juntos, estos materiales de vanguardia están haciendo posible que los fabricantes de automóviles construyan coches con mejor autonomía sin dejar de cumplir las estrictas normas de seguridad.

Sin embargo, el aumento de la demanda de vehículos eléctricos obliga a los fabricantes a sortear complejos cuellos de botella en la cadena de suministro para introducirlos en el mercado. Esto centra las soluciones complejas de la cadena de suministro como factor crítico para determinar el éxito futuro de los fabricantes de automóviles. Kloeckner es líder en el procesamiento de materias primas para la industria del automóvil, suministra el aluminio de los coches y los productos AHSS/UHSS que desempeñan un papel importante en las piezas de los coches eléctricos, todo ello simplificando las complejas cadenas de suministro.