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Detrás del volante
cómo funciona un coche eléctrico
11/9/2023
¿Sabes cómo funciona un coche eléctrico? Hacia 1790 se inventó, patentó y construyó el primer motor de combustión interna por Robert Steel, mientras que el eléctrico no apareció hasta 1830. Pero ya entonces, y especialmente a principios del siglo XX con su aplicación en los primeros coches, se sabía que el eléctrico era más eficiente en términos de energía a pesar de que la tecnología del momento no estaba lista.
Actualmente, el funcionamiento del coche eléctrico es notablemente más eficiente que el que puede tener el motor de combustión interna, debido principalmente a cómo se aprovecha la energía en un motor eléctrico, sumado a la tecnología de recuperación en la frenada o a un cambio de marchas análogo al cambio automático que simplifica la conducción.
Así son los componentes o partes más importantes de un coche eléctrico
El coche eléctrico tiene numerosos componentes bajo el capó. Entre los más relevantes y ajenos a los motores de combustión se encuentran:
- El motor del coche eléctrico es sin duda uno de los componentes principales del vehículo eléctrico; por ello, es el más conocido. Este se encarga de convertir la energía eléctrica en energía mecánica en su modo de funcionamiento principal y, si se cuenta con frenada regenerativa, la operación inversa: convertir la energía cinética del vehículo en energía eléctrica.
- La batería del coche eléctrico es uno de los elementos de mayor tamaño, y su objetivo es el de almacenar energía en forma de potencial eléctrico, como hace cualquier otra batería. En los coches, para evitar elevar el centro de masas con su peso, la batería suele ir en la parte inferior.
- El regulador electrónico de potencia es uno de esos elementos complejos cuyo trabajo es convertir la energía de continua a alterna (esto lo hace el inversor) y de alterna a continua (rectificador), así como regular la potencia (transformador). La batería la almacena en DC pero el motor la usa en AC, de modo que ambos trabajan en el rango óptimo.
- El controlador es la unidad encargada de gestionar la liberación de potencia eléctrica al rotor (que funciona en alterna) y viceversa, en función de información como el pedal de aceleración o el del freno. Se trata de un microprocesador cuyo trabajo es transformar el comportamiento de quien conduce en señales eléctricas para que el vehículo haga lo que esta persona necesita.
- El reductor de velocidades y diferencial, también conocido como sistema de engranajes, es el equivalente eléctrico a la caja de cambios, pero de una única velocidad y con un funcionamiento de cambio automático. Se encarga de disminuir la velocidad de giro del motor y transmitir el par a los ejes.
Cómo funciona un coche eléctrico, explicado por el viaje de la electricidad
En algún lugar —idealmente una placa fotovoltaica o un aerogenerador y no alguna planta de combustible fósil que emita gases—, se produce energía eléctrica que viaja hasta una estación de carga eléctrica para vehículos eléctricos. Esta toma de corriente, conocida como punto de carga, cuenta con una manguera similar a la que llena de combustible los vehículos de combustión interna, pero cuyo núcleo de cobre es usado para transmitir potencia eléctrica.
¿Cómo se alimenta un auto eléctrico? Aparcado en la plaza junto al punto de carga y la trampilla de carga abierta, la manguera entra en el puerto de carga en una única posición, permitiendo la carga tanto en corriente alterna como en corriente continua:
Si la carga es en AC (corriente alterna), la electricidad viaja a través del rectificador, que la convierte en DC para almacenarla en la batería. Si la carga es en DC (corriente continua), entra directamente a la batería, aunque pasando también por el transformador para evitar sobretensiones.
Una vez cargada la batería, nos ponemos al volante y arrancamos el coche. El motor eléctrico es silencioso frente al motor de combustión, por lo que en lugar de escuchar ruido, vibración elevada y observar contaminantes saliendo del tubo de escape, escucharemos un ligero siseo eléctrico.
Metemos la directa y pisamos el acelerador. ¿Qué ocurre dentro del vehículo? El controlador le dice al reductor de velocidades y diferencial a qué velocidad girar y cuánto par transmitir a las ruedas. A su vez, avisa al regulador electrónico de potencia para que libere carga en DC directa al inversor, que envía AC al motor eléctrico, que la usa para convertirla en energía de rotación.
Con esta energía se mueve el eje de las ruedas, y obviamente las ruedas. Pero, ¿qué ocurre cuando se frena? En este caso, el motor eléctrico invierte su funcionamiento para convertirse en un generador eléctrico (como la dinamo de una bicicleta). Mediante el freno regenerativo, la energía cinética del vehículo pasa a rotacional del rotor del motor (en la imagen, en el centro), y este la convierte en AC, que a su vez se rectifica y almacena como DC en la batería. Todo en cuestión de fracciones de segundo.
¿En qué se diferencia un coche eléctrico de un coche de combustión?
La diferencia fundamental entre un coche eléctrico y uno de combustión es la fuente de energía y el motor que la convierte en movimiento.
En un coche de combustión, el combustible se almacena en un tanque para, mediante pequeñas explosiones controladas de material inflamable dentro de unos cilindros, desplazar estos para imprimir giro a una pieza llamada cigüeñal, que a su vez es el que transmite potencia a la caja de cambios a través del embrague y sus marchas.
En un coche eléctrico, el potencial eléctrico se almacena en una batería para, mediante una descarga controlada, transformar en el motor eléctrico ese potencial en el giro de las ruedas.
En cuanto al número de marchas que tiene un coche eléctrico en comparación a uno térmico: formalmente, una, pero en la práctica se comportan como vehículos de cambio automático que van engranando a medida que se va necesitando un cambio de velocidades.
¿En qué se diferencia el funcionamiento de un coche híbrido de uno eléctrico?
Cuando nos preguntamos cómo funciona un coche híbrido en relación a cómo funciona un vehículo eléctrico, la respuesta rápida es que el híbrido más tradicional cuenta con todos los componentes de un coche eléctrico, más todos los componentes de un vehículo térmico. El híbrido tiene un motor eléctrico y una batería, más un motor térmico y un depósito.
Sin embargo, también hay híbridos que cuentan con un generador eléctrico, un motor térmico que no se usa para mover el coche sino para cargar las baterías.
Existen muchos tipos de vehículos híbridos y cada uno tiene sus particularidades. Algunos tienen muy poca autonomía eléctrica, mientras que otros tienen un depósito de combustible muy pequeño.
¿Qué ventajas tiene un coche eléctrico en su mecánica frente a uno de combustión o uno híbrido?
El vehículo eléctrico presenta numerosas ventajas frente a otros vehículos, pero en lo que respecta a su mecánica la principal ventaja es la eficiencia. El funcionamiento del coche eléctrico aprovecha mejor la energía, y su rendimiento ronda el 90 % —en función del tipo de motor, el sistema de recarga, la conducción, etc— mientras que el motor de combustión solo aprovecha entre el 20 % y el 40 % de la energía del combustible —de nuevo, depende de varios factores, los motores diésel pueden exprimir un par de puntos más—, haciendo mucho más eficiente el coche eléctrico.
