Así funciona el motor de un coche eléctrico / How an electric car engine works

El coche eléctrico se postula como una de las alternativas más pujantes frente a los coches de combustión. Aunque para ello es necesario el perfeccionamiento de algunos parámetros como la autonomía de la batería que irá de la mano de un mayor desarrollo tecnológico, una mejora de las infraestructuras y un apoyo de las administraciones para conseguir un incremento de la demanda. Los objetivos del sector pasan por llegar a 2020 con una cuota de vehículos eléctricos del 20%.

Según los datos que manejan los propios fabricantes, esta apuesta de algunas marcas por los coches eléctricos se basa en los niveles de satisfacción de sus conductores. Así, desde Nissan aseguran que con un 96% de satisfacción entre los propietarios, el Nissan LEAF es el coche eléctrico por excelencia. La gran mayoría de propietarios no dudarían a la hora de recomendar este coche a otros.

Pero, ¿realmente sabemos cómo funciona un coche eléctrico?

Por ejemplo, según Renault, fabricante de modelos como el Zoe y el Twizy, al hablar de vehículos eléctricos y de sus componentes principales, se hace sobre todo de las baterías y del motor en lo que se refiere a sus eficiencias, capacidad de carga, autonomía, potencia, etc. Pero existe otro elemento del que se habla poco y que es una pieza igual de fundamental: el regulador eléctrico o bloque electrónico de potencia.

Toda la energía que entra o sale del motor pasa necesariamente por el regulador, de manera que su eficiencia influye directamente en la autonomía del vehículo. Es por ello que los fabricantes se afanan en perfeccionarlo, ya que quedarse atrás en cuanto a eficiencia de los sistemas que equipan sus modelos puede suponer una desventaja.

 

 

 

 

El bloque electrónico de potencia es el auténtico director del sistema energético del coche, sin el cual ni las baterías ni el motor eléctrico podrían desempeñar sus funciones. Si echamos un vistazo bajo el capó del ZOE: el elemento superior, lo que está más a la vista, es la caja de conexiones del cargador Camaleón, el elemento que ocupa la parte inferior es el motor reductor, y entre los dos se encuentra algo escondido que es el bloque electrónico de potencia, que se puede identificar porque de él salen tres gruesos cables eléctricos que bajan al motor.

El regulador eléctrico se trata realmente de un sistema compuesto por varios subsistemas eléctricos y electrónicos llamados inversor, rectificador y transformador y gracias a ellos es capaz de gestionar los flujos de corriente entre las baterías y el motor en ambos sentidos: cuando el motor empuja al coche y cuando el motor recarga las baterías, actuando de generador durante la retención o frenada suave.

Hay que decir también que el regulador electrónico de potencia es un sistema en el que numerosos componentes trabajan transformando la caudalosa corriente eléctrica que pasa a través de ellos. Inevitablemente estos elementos generan calor, el cual es la materialización de cierta pérdida energética. Para evitar el sobrecalentamiento de esos elementos, es necesario un sistema de ventilación y refrigeración que mantenga una temperatura aceptable.

Otro elemento destacado es el «inversor», un dispositivo que convierte electricidad procedente de una fuente de corriente de tipo continua, como lo es una batería, en corriente alterna, necesaria para mover el motor eléctrico del coche. ¿Cómo funciona? Mediante un sistema interruptor electrónico la corriente extraída de las baterías cambia su polaridad cíclica y regularmente. Esas bruscas fluctuaciones inducen una corriente alterna en el transformador, con la frecuencia y voltaje requeridos en cada momento por el motor, según la potencia solicitada por el conductor y las revoluciones a las que gire el motor.

 

 

 

Otra de las piezas es el «transformador». Entre las baterías y el motor existe una diferencia de voltios importante dadas las características de cada uno. Así, los motores de tracción de los coches eléctricos suelen trabajar a unos 600V, mientras que las baterías lo hacen a unos 200V, por ello se necesita, aparte de un sistema que rectifique y cambie frecuencias, el transformador que armonice los voltajes.

Un elemento más, el «rectificador» es el sistema que realiza la función contraria al inversor, es decir, transforma la corriente alterna procedente del motor cuando genera energía, para que pueda ser almacenada en las baterías de nuevo.

Finalmente, el «controlador» es un sistema computarizado que recibe las órdenes del conductor cuando este acelera o frena y, junto con la información de otros sensores, supervisa y coordina a todos los elementos descritos del sistema de regulación. El desarrollo de los sistemas electrónicos de control computarizados de las últimas décadas ha hecho posible que el coche eléctrico tenga la manejabilidad, seguridad y autonomía que están demostrando.

The electric car is postulated as one of the most powerful alternatives to combustion cars. Although this requires the refinement of some parameters such as battery autonomy that will go hand in hand with further technological development, an improvement of infrastructure and support from administrations to achieve an increase in demand. The objectives of the sector are to reach 2020 with a 20% share of electric vehicles.

According to the data given by the manufacturers, this some brands’bet for electric cars is based on the levels of satisfaction of their drivers. Thus, from Nissan ensure that with 96% satisfaction among owners, Nissan LEAF is the electric car par excellence. The vast majority of owners would not hesitate to recommend this car to others.

But…do we really know how an electric car works?

For example, according to Renault, maker of models such as Zoe and Twizy, when talking about electric vehicles and their main components, it is mainly made of batteries and motor in terms of their efficiencies, autonomy, power, etc. But there is another element of which little is said and which is an equally fundamental piece: the electric regulator or electronic power block.

All the energy contained in the engine necessarily passes through the regulator, and its efficiency directly influences the autonomy of the vehicle. That is why manufacturers are struggling to perfect it, because lagging behind in terms of the efficiency that holds their models could be a disadvantage.

The electronic power block is the true director of the car's energy system: without it neither the batteries nor the electric motor could perform their functions. Let’s take a look under the hood of the ZOE: the top element, what is more in view, is the box of the Chameleon charger, the element that occupies the bottom is the reducing motor, and between the two is something hidden that is the electronic block of power, which can be identified because it leaves three thick electric cables that go down the engine.

The electric regulator is really a system composed of several electrical and electronic subsystems called inverter, rectifier and transformer; and due to them the engine manages the current flows between the batteries and the motor in both directions: when the motor pushes the engine recharges the batteries, acting as generator during retention or soft braking.

It must also be said that the electronic power regulator is a system in which numerous components work by transforming the large electric current passing through them. Inevitably these elements generate heat, which is the materialization of some energy loss. In order to avoid overheating of these elements, a ventilation and refrigeration system is required that maintains an acceptable temperature.

Another important element is the «inverter», a device that converts electricity from a continuous current source, such as a battery, into alternating current necessary to move the electric motor of the car. How does it work? By means of an electronic switch system the current extracted from the batteries changes its polarity regularly and cyclically. These sudden fluctuations induce an alternating current in the transformer, with the frequency and voltage required at each moment by the motor, according to the power requested by the driver and the revolutions the engine turns.

Another piece is the «transformer». Between the batteries and the engine there is a significant volt difference given the characteristics of each. Thus, traction motors for electric cars usually work at about 600V, while the batteries do about 200V, so it is necessary -apart from a system that rectifies and changes frequencies- the transformer harmonizes the voltages.

One more element, the «rectifier» is the system that performs the opposite function to the inverter: it transforms the alternating current from the motor when it generates energy, so it can be stored in the batteries again.

Finally, the «controller» is a computerized system that receives the commands of the driver when it accelerates or brakes and, together with the information of other sensors, supervises and coordinates all the described elements of the regulation system. The development of computerized electronic control systems in recent decades has made it possible for the electric car to have the manageability, safety and autonomy they are demonstrating.