Compilación a cargo de MSc. Mario Alberto Arrastía Avila

Definición y tipos de vehículos eléctricos

Un vehículo eléctrico es todo aquel que sea impulsado por uno o varios motores alimentados por energía eléctrica, ya sea de forma “pura” o híbrida. Dicha electricidad es posteriormente transformada en la energía cinética que permite el movimiento del vehículo. Esta electricidad puede provenir del sistema de almacenamiento en baterías recargables o de una pila de combustible de hidrógeno que no requiere energía de una batería, sino la que procede de una reacción química que se produce en su interior. Las baterías que almacenan la electricidad de un vehículo eléctrico pueden ser recargadas a través de la red eléctrica o por otra vía. La tecnología más avanzada y comúnmente utilizada para almacenar la electricidad es la de baterías de iones de litio, aunque existen otras variantes. Los vehículos híbridos también se consideran dentro de la categoría de vehículos eléctricos. Los vehículos eléctricos se caracterizan por ser más silenciosos, no tienen emisiones de escape cuando son 100% eléctricos y en general las emisiones de contaminantes asociadas a su explotación son más bajas. En este documento entenderemos por vehículo eléctrico tanto los autos de passajeros como los vehículos comerciales.

Existen básicamente cinco tipos de vehículos eléctricos los cuales se pueden agrupar en principio en dos categorías, los vehículos 100% eléctricos o vehículos eléctricos puros y los híbridos. Está claro a qué tipo de vehículos se les llama eléctricos puros. Los híbridos son todos aquellos vehículos que se puedan impulsar con dos o más fuentes diferentes de energía ya sea de forma conjunta o independientemente. Dentro de los vehículos 100% eléctricos encontramos los que obtienen la electricidad que permite su funcionamiento de las baterías recargables que posee. Se les conoce con las siglas BEV, que significan Battery Electric Vehicle, o vehículo eléctrico de batería. En esta primera categoría se encuentran también los vehículos eléctricos de pila de combustible-hidrógeno a los que se les conoce por las siglas FCEV, que significan Fuel Cell Electric Vehicle, lo que traducimos al español como vehículo eléctrico con celda combustible. En la categoría de los vehículos eléctricos híbridos encontramos el conocido como HEV o Hybrid Electric Vehicle, el Plug-in Hybrid Electric Vehicle o PHEV por sus siglas en inglés y traducido como vehículo híbrido enchufable y para cerrar esta clasificación tenemos el EREV, Extended Range Electric Vehicle, lo que se traduce como vehículo eléctrico de autonomía extendida. El sitio web especializado www.motor.es menciona otros dos tipos de vehículos híbridos, los semihíbridos y los microhíbridos. La autora Patricia Diez González, en su tesis de aspirante al Grado en Ingeniería Mecánica por la Universidad de Valladolid presentada e junio de 2019, separa a los vehículos eléctricos en dos categorías: los del presente, lo que podemos interpretar como aquellos que actualmente tienen más presencia en el mercado y los vehículos eléctricos del futuro. En esta segunda lista ubica a los vehículos eléctricos con celda combustible y a los llamados semihíbridos y microhíbridos.

Los vehículos eléctricos de batería o BEV, y más frecuentemente conocidos como EV, son vehículos 100% eléctricos con baterías recargables y no poseen motor de gasolina. Ejemplos de este tipo de vehículo presentes hoy en el mercado son el Nissan Leaf y el Chevy Bolt. Los vehículos eléctricos a batería almacenan electricidad a bordo en paquetes de baterías de alta capacidad. La energía de la batería se utiliza para hacer funcionar el motor eléctrico que acciona los mecanismos para transformar la electricidad en energía cinética y todos los componentes electrónicos a bordo del vehículo. Los BEV no producen emisiones nocivas como las causadas por los vehículos tradicionales que funcionan con gasolina o diesel y sus baterías se recargan con electricidad procedente de una fuente externa. Los cargadores de vehículos eléctricos (EV) se clasifican según la velocidad con la que recargan la batería del EV.

Las clasificaciones son Nivel 1, Nivel 2 y Nivel 3 o carga rápida de CC (Corriente Continua). La carga de Nivel 1 utiliza una toma de corriente casera común de 120 V para enchufar al vehículo eléctrico. El tiempo de recarga supera las 8 horas y garantiza una autonomía de entre 120 y 130 kilómetros. La carga de Nivel uno generalmente se realiza en casa o en el lugar de trabajo. Los cargadores de Nivel 1 tienen la capacidad de cargar la mayoría de los vehículos eléctricos que están disponibibles. La carga de Nivel 2 requiere una estación especializada que proporcione energía eléctrica a una tensión de 240 V. Los cargadores de Nivel 2 se encuentran normalmente en lugares de trabajo y estaciones de carga públicas y tardarán aproximadamente 4 horas en cargar una batería. La carga de Nivel 3 o carga rápida, es hoy la solución de carga más expédita disponbible en el mercado de vehículos eléctricos. Los cargadores rápidos de CC se encuentran en estaciones dedicadas a la carga de vehículos eléctricos y cargan una batería con un alcance de hasta 145 km en unos 30 minutos.

Los HEV funcionan con gasolina y electricidad por lo que tienen dos motores, uno de combustión interna a gasolina y otro eléctrico, lo que reduce el consumo de combustible y evita mayores emisiones. Estos dos tipos de motores tienen la peculiaridad de poder funcionar conjuntamente o únicamente en modo eléctrico gracias a las baterías. Las baterías que alimentan al motor eléctrico son de poca capacidad comparadas con las del BEV, ya que solo almacenan la energía que procede del motor de combustión, de frenadas o aceleraciones, y no de la energía de la red eléctrica. La energía eléctrica generada por el sistema de frenado del vehículo sirve para recargar constantemente la batería. A esto se le conoce como "frenado regenerativo", un proceso en el que el motor eléctrico ayuda a reducir la velocidad del vehículo y aprovecha parte de la energía que normalmente se convierte en calor por los frenos. Aquí se pueden mencionar comoejemplos de vehículos presentes en el mercado las versiones híbridas del Toyota Prius, el Honda Civic y del Toyota Camry. Los HEV comienzan con el motor eléctrico, luego el motor de gasolina se activa a medida que aumenta la carga o la velocidad. Los dos motores están controlados por una computadora, lo que garantiza la mejor economía para las condiciones de conducción.

Los vehículos eléctricos híbridos enchufables o PHEV, pueden recargar la batería mediante el frenado regenerativo y conectándolos a una fuente externa de energía eléctrica. Poseen también dos motores, uno de combustión a diesel o a gasolina y uno eléctrico. Al ser mayor el tiempo de uso del motor eléctrico es mayor también la reducción de las emisiones que se logra con el empleo de este tipo de vehículo eléctrico. El Toyota Prius es uno de los más conocidos entre los vehículos eléctricos híbridos enchufables. Mientras que los HEV pueden (a baja velocidad) recorrer entre 1.5 y 3 km antes de que se encienda el motor de gasolina, los modelos PHEV pueden recorrer entre 15 y 60 km antes de que sus motores de gasolina comiencen a funcionar.

El EREV es una combinación del vehículo híbrido y el 100 % eléctrico, pues posee dos motores, uno eléctrico y uno de combustión. En este tipo de vehículo el motor eléctrico desempeña el papel más importante, pues es el que genera la tracción y mueve el vehículo. A diferencia de los híbridos, en los EREV las baterías que alimentan ese motor se recargan de la red eléctrica y cuando se han descargado el motor de combustión las recarga a través de un generador. Esto añade una autonomía extra.

Comparación de diferentes tipos de vehículos eléctricos

Según el sitio web del prestigioso fabricante automotriz sueco Volvo, los vehículos conocidos como Mild Hybrid (MHEV, por sus siglas en inglés), híbridos parciales o semihíbridos, también se consideran automóviles electrificados. Los híbridos parciales utilizan un motor de combustión y un motor eléctrico para reducir las emisiones y mejorar el ahorro de combustible. Lo hacen utilizando la energía que se genera al frenar mediante un sistema de frenado regenerativo y es almacenada en una batería de 48 V. Esta energía se utiliza posteriormente para impulsar el motor de combustión durante el arranque y las aceleraciones.

A diferencia de los híbridos tradicionales, el motor eléctrico de un MHEV no tiene como función propulsar al auto sino que su propósito es ayudar al motor de combustión y reducir la cantidad de trabajo que este necesita hacer. El motor de combustión es el único encargado del movimiento del vehículo durante la conducción. El motor eléctrico se encarga de alimentar a los sistemas eléctricos y sistemas auxiliares (radio, aire acondicionado, etc.) con el fin de reducir las emisiones de CO₂, aliviando el trabajo al motor de combustión. Los sistemas microhíbridos, por su naturaleza y rendimiento, son un nivel inferior a los semihíbridos y se emplean para denominar a sistemas más pequeños destinados a mejorar el consumo, como puede ser un sistema Start-Stop tradicional.

Los sistemas microhíbridos, por su naturaleza y rendimiento son un nivel inferior a los semihíbridos y se emplean para denominar a sistemas más pequeños destinados a mejorar el consumo, como puede ser un sistema Start-Stop tradicional. El novedoso sistema Start-Stop que hoy incluyen muchas de las marcas, apaga el motor cuando el coche se detiene en un atasco o se para ante un semáforo en rojo. El Start motor enciende automáticamente el motor del coche cuando el conductor pisa el embrague para meter una velocidad. En los modelos automáticos es suficiente con mover ligeramente el volante. El objetivo de este sistema es reducir las emisiones a la atmósfera de CO₂ y el consumo de combustible, concretamente en la ciudad. Según el sitio especializado en temas automotrices, con el stop-start se puede ahorrar entre cinco y 15% de consumo de combustible. Agregan además que “no es verdad que en el arranque se consuma todo lo que se ahorra durante la parada (antiguamente sí, ahora ya no): en un motor moderno con stop-start, en el arranque se consume el equivalente a menos de un segundo de motor funcionando al ralentí, así que compensa sobradamente”.