Los coches eléctricos llegaron para quedarse y los automovilistas deben convertirse en expertos en tecnología de baterías. No es una tarea fácil: los conductores deben revisar las lecciones de ingeniería eléctrica y química para comprender completamente las células de los vehículos eléctricos (EV).
En esta guía, explicamos cómo funcionan las baterías de automóviles eléctricos para un profano, qué debe tener en cuenta si está pensando en comprar un vehículo eléctrico y cómo distinguir entre una buena tecnología de baterías y algo que pronto podría parecer Betamax.
¿Qué tipo de baterías utilizan los coches eléctricos?
La mayoría de los vehículos eléctricos a la venta en la actualidad utilizan una tecnología de batería fundamentalmente similar: cientos de celdas de batería individuales empaquetadas en módulos o bolsillos, que ensambladas forman la batería del automóvil eléctrico. Son asuntos enormes, que generalmente se extienden varios metros de largo y, como tales, están alojados a lo largo del chasis de un automóvil debajo de sus pies, a menudo en una configuración de patineta.
El ex director ejecutivo de Tesla y ahora de Lucid, Peter Rawlinson, explica: “Es importante diferenciar. Los elementos pequeños e individuales son las celdas; la unidad terminada es la batería ”. Están agrupados en una unidad de batería, que está acondicionada para mantener una temperatura de funcionamiento óptima independientemente del clima exterior de verano o invierno, como se muestra en nuestro diagrama a continuación.
¿Qué es una batería eléctrica?
Es un acumulador de energía donde se almacena electricidad que será transmitida al motor eléctrico para el funcionamiento del vehículo.
- Batería de iones de litio utilizada por la mayoría de los fabricantes de vehículos eléctricos (por ejemplo, Tesla, Jaguar)
- Hidruro de níquel-metal Visto en híbridos (por ejemplo, Toyota)
Características de las baterías para coches eléctricos
Para entender correctamente las propiedades de una batería hay que conocer sus características: densidad energética, potencia, eficiencia y ciclo de vida. Cuanto mayores prestaciones, mayor coste de la batería y, por tanto, mayor precio del vehículo.
- Densidad energética
- Capacidad
de la batería - Potencia
- Ciclo de vida
- Eficiencia
Densidad energética (Wh/kg)
Identifica la energía que almacena y suministra la batería en kilovatios por hora. Cuanto mayor sea la densidad, mayor autonomía.
Capacidad de la batería
Se puede medir por kilovatios / hora (kWh) y en amperios por hora (Ah), y es la cantidad de amperios hora (Ah) que puede suministrar o aceptar una batería.
Potencia (W/kg)
Es la capacidad de proporcionar potencia en el proceso de descarga. Cuanto mayor sea la potencia, mayores prestaciones tendrá el vehículo.
Eficiencia (%)
Es la capacidad de proporcionar potencia en el proceso de descarga. Cuanto mayor sea la potencia, mayores prestaciones tendrá el vehículo.
Ciclo de vida
Son los ciclos completos de carga y descarga que soporta la batería en su vida útil. Cuantos más ciclos, mayor durabilidad.
Tipos de baterías de coches eléctricos
Batería de iones de litio (Li-On)
Este tipo de batería para vehículos eléctricos que se aplica más ampliamente es la batería Li-On. Es posible que esta batería ya nos resulte familiar porque también se utiliza en muchos equipos electrónicos portátiles, como teléfonos móviles y portátiles. La principal diferencia es una cuestión de escala. Su capacidad física y su tamaño en los coches eléctricos es mucho mayor; a menudo se lo denomina paquete de baterías de tracción.
Las baterías de litio tienen una relación potencia / peso muy alta. Este tipo de batería de coche eléctrico es de alta eficiencia energética. El rendimiento a altas temperaturas también es bueno. La batería tiene una mayor relación de energía por peso, un parámetro que es muy importante para las baterías de los automóviles eléctricos. Cuanto menor sea el peso de la batería (la misma capacidad en kWH) significa que el automóvil puede viajar más lejos con una sola carga.
Esta batería también tiene un nivel bajo de «autodescarga», por lo que la batería es mejor que cualquier otra batería para mantener su capacidad para mantener su carga completa.
Además, la mayoría de las partes de las baterías de Li-on se pueden reciclar, lo que las convierte en la opción correcta para aquellos interesados en automóviles eléctricos conscientes del medio ambiente. Los coches BEV y PHEV utilizan la mayoría de las baterías de litio.
Tipos de baterías de litio
- Fosfato de litio y hierro (LiFePO4) – LFP
- Óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio (LiNiCoAlO2) – NCA
- Óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (LiNiMnCoO2) – NMC
- Titanato de litio (Li2TiO3) – LTO
- Óxido de litio y manganeso (LiMn2O4) – OVM
- Óxido de litio y cobalto (LiCoO2) – LCO
Baterías híbridas de níquel-metal (NiMH)
Las baterías de NiMH son más utilizadas por los vehículos eléctricos híbridos (HEV), pero también se utilizan con éxito en algunos vehículos BEV. Este tipo de batería de automóvil eléctrico híbrido no recibe energía del exterior (se puede recargar desde una fuente externa del sistema del automóvil). La recarga de las baterías de los coches eléctricos híbridos depende de la velocidad del motor, las ruedas y el frenado regenerativo.
Las baterías de NiMH tienen un ciclo de vida más largo que las baterías de iones de litio o las baterías SLA. Las baterías de NiMH son seguras y tolerantes al uso incorrecto. Las mayores desventajas de las baterías de NiMH incluyen:
- El precio es relativamente más caro.
- Alta tasa de autodescarga
- Genera un calor significativo a altas temperaturas.
Estas deficiencias hacen que el NiMH sea menos eficaz como batería para coches eléctricos cuyas baterías deben poder recargarse desde fuera del sistema, como desde la red PLN. Es por eso que la batería de automóvil es la más utilizada por los automóviles híbridos.
Baterías de plomo-ácido (SLA)
Las baterías SLA (plomo-ácido) son las baterías recargables más antiguas. En comparación con las baterías de litio y NiMH, las baterías de plomo-ácido pierden capacidad y son mucho más pesadas, pero el precio es relativamente barato y seguro. Se están desarrollando baterías SLA para automóviles eléctricos de gran capacidad, pero las baterías SLA ahora solo las utilizan los vehículos comerciales como sistema de almacenamiento secundario.
Baterías de ultracondensador
La batería de ultracondensador no es como la definición general de batería. A diferencia de otras baterías electroquímicas, este tipo de batería de vehículo eléctrico almacena líquido polarizado entre el electrodo y el electrolito. A medida que aumenta la superficie del líquido, también aumenta la capacidad de almacenamiento de energía. Al igual que las baterías SLA, las baterías de ultracondensadores son muy adecuadas como dispositivos de almacenamiento secundario en vehículos eléctricos. Esto se debe a que el ultracondensador ayuda a las baterías electroquímicas a aumentar sus niveles de carga. Además, el ultracondensador puede proporcionar energía adicional a los vehículos eléctricos durante la aceleración y el frenado regenerativo.
Baterías ZEBRA
La batería para automóviles eléctricos ZEBRA es una variante de baja temperatura de las baterías de sodio-azufre (NaS) y es un desarrollo de ZEBRA (originalmente «Zeolite Battery Research Africa» y luego se convirtió en una batería de «Zero Emissions Batteries Research Activity») en 1985. Desde el principio, las baterías ZEBRA se desarrollaron de hecho para aplicaciones de vehículos eléctricos. La batería utiliza NaAlCl4 con electrolito cerámico de Na + -beta-alúmina.
Características de las baterías ZEBRA
- Celda de alta potencia para que encaje como batería de coche eléctrico
- Las baterías de alta temperatura funcionan a más de 270 ° C
- El químico cloruro de sodio y níquel (NaNiCl) proporciona un voltaje de celda de funcionamiento nominal de 2,58 voltios.
Ventajas de la batería ZEBRA
- Alta densidad de energía (5 veces mayor que las baterías SLA)
- Las celdas grandes (hasta 500 Ah) permiten
- Ciclo de vida> 1000 ciclos
- Tolerancia de cortocircuito
- Más seguro que las células de azufre de sodio
- La falla típica de la celda tiene un cortocircuito, pero no causa que la batería se dañe por completo.
- Ingredientes de bajo costo
Desventajas de la batería ZEBRA
- Adecuado para baterías de gran capacidad (> 20KWh)
- Rango de capacidad y tamaño limitado
- Solo una fábrica en el mundo produce esta batería.
- Alta resistencia interna
- Electrodo de sodio líquido
- Alta temperatura de funcionamiento.
- Se requiere precalentamiento para que la batería alcance una temperatura de funcionamiento de 270 ° C (hasta 24 horas en condiciones frías)
- Utiliza el 14% de su propia capacidad por día para mantener la temperatura cuando no está en uso.
- Se requiere gestión térmica
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Sistema de gestión de batería
El sistema de gestión de baterías o sistemas de gestión de baterías (BMS) es un sistema tecnológico que funciona para maximizar la vida útil de la batería del vehículo eléctrico y sus características. Se recomienda encarecidamente que todos los vehículos eléctricos alimentados por batería se instalen BMS. El objetivo es garantizar que la batería se mantenga dentro de los parámetros de funcionamiento ideales. Algunos productos químicos de la batería (como el ácido de plomo) son bastante tolerantes al uso indebido, pero el litio y el NiMH pueden dañarse permanentemente por un mal uso, como una carga excesiva, una descarga excesiva o un sobrecalentamiento. Todos los tipos de baterías de automóviles eléctricos se beneficiarán enormemente al instalar un BMS.
Algunas funciones especiales del sistema de gestión de la batería incluyen:
- Equilibrio de carga, para garantizar que todas las celdas completen la carga al mismo tiempo y luego para evitar daños por sobrecarga.
- Equilibrio activo, en el que la energía se transfiere de las células más fuertes a las más débiles, para garantizar que todas las células alcancen el punto de descarga máximo al mismo tiempo.
- Monitorización de temperatura (monitorización de temperatura), para evitar daños por sobrecalentamiento.
- Corte por bajo voltaje, una forma de aislar una batería cuando cualquier celda alcanza el voltaje mínimo recomendado y para evitar daños por uso excesivo.
- Monitorización del estado de carga (SOC) de todas las celdas de la batería de los coches eléctricos. Mediante el monitoreo de voltaje y corriente, se puede calcular la capacidad restante de cada celda.
Trucos para alargar la vida útil y la autonomía de las baterías
Aunque los fabricantes cada vez producen vehículos eléctricos con baterías más potentes y de mayor autonomía, conviene seguir algunos consejos para alargar la vida útil y la autonomía de las baterías. No hay que olvidar que el coste de sustitución de una batería desgastada o estropeada es elevado, por encima de los 5.000 euros, aunque la tendencia es que los precios bajen. Algunos fabricantes optan por ofrecer al cliente el alquiler de la batería pagando un coste periódico; si la batería es de alta capacidad puede rondar los 70 euros/mes por 7.500 km/año.
A las baterías les gusta la ciudad, en el entorno urbano la autonomía es mayor.
Acelera con suavidad para no acelerar el desgaste innecesario de la batería.
Si tu coche tiene modos de conducción, elige el que favorece una conducción más ecológica.
Cuanto más utilices el sistema de retención del vehículo para frenar, mayor autonomía tendrás porque ayudarás a recargar la batería: anticipa las paradas levantando el pie del acelerador o deja rodar el vehículo en una calle cuesta abajo.
Si tienes la opción, conecta el climatizador cuando el vehículo esté cargando. Si inicias la conducción con el habitáculo a la temperatura deseada, evitarás que la calefacción o el aire acondicionado reduzcan la capacidad de la batería.
