Vehiculos Ele

VEHÍCULOS ELÉCTRICOS

Son aquellos vehículos cuya propulsión o tracción se obtiene total o parcialmente por un motor eléctrico, pero la energía puede ser obtenida de diversas formas:

• Energía en forma de un producto químico almacenado en el vehículo que, mediante una reacción química producida a bordo, genera la electricidad para los motores eléctricos.

• Alimentación externa del vehículo durante todo su recorrido

• Energía generada a bordo usando energía solar generada con placas fotovoltaicas

• Energía eléctrica almacenada a bordo con sistemas recargables, y que luego es consumida durante el desplazamiento. La energía puede ser almacenada en baterías o en súper condensadores

TIPOS DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS:

• HEV (Vehículos Híbridos Eléctricos): Combinan el motor de combustión interna de un vehículo convencional con la batería y el motor eléctrico. La energía eléctrica para el motor se genera a partir de frenado regenerativo y el motor de gasolina.

Cuando el vehículo arranca, el motor de gasolina se calienta, si es necesario, el motor eléctrico actúa como un generador que convierte la energía del motor en electricidad y la almacena en la batería. Durante la conducción el motor de gasolina mueve el vehículo y puede proporcionar potencia a la batería para su uso posterior. El frenado regenerativo convierte la energía de frenado (energía cinética) en electricidad y la almacena en la batería.

• PHEV (Vehículos Eléctricos Híbridos Enchufables): Estos vehículos funcionan de forma similar a los HEV, y además de la generación de electricidad con el frenado, tienen baterías que se cargan mediante la conexión a la red.

• EV (Vehículos Totalmente Eléctricos): utilizan la energía eléctrica para mover el motor del vehículo. La energía es almacenada en baterías o en otros dispositivos que son recargados mediante la conexión a la red eléctrica. Éste tipo de vehículo es menos ruidoso, no emiten gases, pero el principal obstáculo para su desarrollo es la batería debido al largo tiempo de recarga, el peso y la corta vida útil.

• EREV (Vehículo Eléctrico de Autonomía Extendida): Está equipado con un motor de combustión que trabaja en un régimen óptimo para recargar las baterías que alimentan el motor eléctrico y que también cuentan con opción de carga a la red eléctrica. En ningún momento el motor de combustión propulsa directamente el vehículo.

Fig. 3. Tipos de Vehículos Eléctricos

RECARGA DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS:

1. Elementos en un vehículo eléctrico para el proceso de carga:

• El cargador está incorporado en la mayoría de vehículos eléctricos, ya que debe ser optimizado en función de las características de la batería. Usa un rectificador que convierte la corriente alterna (AC) de una estación monofásica de 230 V, o trifásica de 400 V, en corriente continua (DC) apropiada para la recarga de las baterías. Incorpora todos los sistemas de seguridad necesarios para la carga y genera información de servicio que puede ser consultada desde el automóvil.

Condicionantes de temperatura y de costo limitan cuánta potencia puede manejar el rectificador, de modo que para más de 240 VAC y 75 A es mejor que una estación de recarga externa suministre corriente continua (DC) directamente al paquete de baterías del vehículo.

• El cable de carga es multi-conductor y puede tener capacidad para transmitir datos además de electricidad entre el vehículo y la infraestructura de recarga. Normalmente está equipado con dos conectores macho o uno (si está unido a la infraestructura de recarga).

• Los conectores. Pueden ser varios tipos y dependen también del denominado modo de recarga que se comenta posteriormente. Así los conectores de tipo 1 o 2, son adecuados para recibir corriente alterna de cualquier clase de punto de carga: monofásico de 127 o 230 V o bien trifásico de 400 V. Este conector dispone de patillas para la energía y patillas específicas para el intercambio de datos de recarga. También hay conectores diseñados para la recarga rápida, que apenas dura unas decenas de minutos.

• Motores

Los motores de inducción, síncronos de imanes permanentes y de corriente continúa sin escobillas son los más extendidos aunque se están ampliando en los últimos tiempos las posibilidades de los motores de flujo axial y de los de reluctancia conmutada.

2. Tipos de recarga: existen 3 tipos de recarga, la recarga convencional, la recarga semi-rápida y la recarga rápida. La rapidez de la recarga se obtiene según el tipo de corriente eléctrica (alterna ó continua), obteniendo distintos niveles de amperaje y, en consecuencia, de potencia eléctrica.

a) Recarga convencional: en este tipo de recarga se requiere una intensidad y voltaje eléctricos de aproximadamente 16 amperios y 230 voltios. Esto implica que la potencia eléctrica que puede entregar el punto para este tipo de cargas es de aproximadamente 3.7 kW.

Con este nivel de potencia, el proceso de carga de la batería tarda unas 8 horas.

b) Recarga Semi-rápida: se requieren aproximadamente 32 amperios de intensidad y 230v de voltaje eléctrico. Esto implica que la potencia eléctrica que puede entregar el punto para este tipo de cargas es de aproximadamente 7,3kW.

Con este nivel de potencia, el proceso de carga de la batería tarda unas 4 horas.

c) Recarga rápida: este tipo de carga dura aproximadamente 15 minutos, sin embargo, la batería solo se carga en un 65%. Además la potencia requerida en el punto de recarga es de aproximadamente 50kW. Esto implica que las exigencias a nivel eléctrico son mayores y surge la necesidad de adecuar la red eléctrica existente.

3. Modos de recarga: depende del nivel de comunicación entre infraestructura de recarga y vehículo eléctrico. Existen 4 modos de recarga:

a) Modo 1: la conexión es directa entre el vehículo y la corriente alterna, es aquél que se realiza en un enchufe clásico doméstico, y que se destina temporalmente o de forma constante a la carga de vehículos eléctricos.

Fig. 4. Esquema del Modo 1 de Recarga de Vehículos Eléctricos

b) Modo 2: la conexión entre la corriente alterna y el vehículo no es directa. El cable cuenta con un dispositivo intermedio de control piloto que sirve para verificar la correcta conexión del vehículo a la red.

Fig. 5. Esquema del Modo 2 de Recarga de Vehículos Eléctricos

c) Modo 3: en este modo, los dispositivos de control y protecciones ya se encuentran dentro del propio punto de recarga.

Fig. 6. Esquema del Modo 3 de Recarga de Vehículos Eléctricos

Existe un dispositivo llamado wall-box, que consiste en una caja instalada en la pared, con un enchufe destinado exclusivamente a la carga de vehículos eléctricos. El wall-box incorpora varios sistemas de protección, leds para señalizar el estado de las carga, temporizadores para recarga retrasada, contadores telemáticos, etc.

d) Modo 4: en este modo de recarga se cuenta con una infraestructura que permite convertir la corriente alterna en corriente continua de alta intensidad.

Fig. 7. Esquema del Modo 4 de Recarga de Vehículos Eléctricos

4. Tipos de conectores: Existen distintas marcas y modelos que presentan distintas configuraciones de número de entradas y para las comunicaciones con vehículo eléctrico. No hay estandarización, sin embargo los más comunes son:

a) Enchufe tipo doméstico sin comunicaciones.

b) Enchufe con 3 entradas (tierra, fase y neutro) y 2 pines para comunicaciones.

c) Enchufe con 5 entradas (tierra, tres fases y neutro) y 2 pines para comunicaciones.

En la actualidad existen los siguientes conectores:

• Conector Schuko: es utilizado para los modos 1 y 2 de recarga. Maneja un voltaje de 240 VAC y una corriente de 16 A

• Conector SAE J1772: es un enchufe normal que dispone de las tomas normales de corriente, fase y neutro (más toma de tierra), de cualquier enchufe monofásico. Además este conector cuenta con 2 pines extra utilizados para comunicación con el coche y para detectar el estado de la conectividad.

• Conector Mennekes: es un conector utilizado en el modo 3 de recarga. Maneja un voltaje de 400 VAC y una corriente de 16 a 63 A. es un enchufe de 7 pines, uno de tierra, uno de nutro, 3 fases, un control piloto y uno adicional para comunicación.

• Conector Scame: es un conector que también es utilizado en el modo 3 de recarga. Permite hasta una potencia de 22KW.

• Conector Chademo: es un conector utilizado en el modo 4 de recarga. Maneja un voltaje de 500 VAC y una corriente de 125 A.

Fig. 8. Tipos de Conectores para Recarga de Vehículos Eléctricos

ESTACIONES DE RECARGA

Se entiende por estaciones de recarga (ER) al sistema compuesto por uno o varios puntos de recarga (PR) donde se conecta el VE.

Una estación de recarga está compuesta normalmente por:

• Una o varias tomas de corriente que

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