Vehículo eléctrico a batería
contenido
En un vehículo eléctrico, la batería, o más bien el paquete de baterías, juega un papel decisivo. Este componente determina, entre otras cosas, la autonomía, el tiempo de carga, el peso y el precio de un vehículo eléctrico. En este artículo, lo guiaremos a través de todo lo que necesita saber sobre las baterías.
Comencemos con el hecho de que los vehículos eléctricos usan baterías de iones de litio. Las baterías de este tipo también se pueden encontrar en teléfonos móviles y portátiles. Existen diferentes tipos de baterías de iones de litio que procesan distintas materias primas como el cobalto, el manganeso o el níquel. La ventaja de las baterías de iones de litio es que tienen una alta densidad de energía y una larga vida útil. La desventaja es que no es posible utilizar toda la potencia. Descargar la batería por completo es dañino. Estos temas recibirán más atención en los siguientes párrafos.
A diferencia de un teléfono o una computadora portátil, los vehículos eléctricos tienen una batería recargable compuesta por un conjunto de celdas. Estas celdas forman un grupo que se puede conectar en serie o en paralelo. La batería ocupa mucho espacio y pesa mucho. Para distribuir el peso tanto como sea posible por todo el vehículo, la batería suele estar integrada en la placa inferior.
Capacidad
La capacidad de la batería es un factor importante en el rendimiento de un vehículo eléctrico. La capacidad se especifica en kilovatios-hora (kWh). Por ejemplo, el Tesla Model 3 Long Range tiene una batería de 75 kWh, mientras que el Volkswagen e-Up tiene una batería de 36,8 kWh. ¿Qué significa exactamente este número?
Vatio, y por lo tanto kilovatio, significa la potencia que puede producir una batería. Si una batería entrega 1 kilovatio de potencia durante una hora, eso es 1 kilovatio.hora energía. La capacidad es la cantidad de energía que una batería puede almacenar. Los vatios-hora se calculan multiplicando el número de amperios-hora (carga eléctrica) por el número de voltios (voltaje).
En la práctica, nunca tendrá a su disposición la capacidad total de la batería. Una batería completamente descargada, y por lo tanto utilizando el 100% de su capacidad, es perjudicial para su vida útil. Si el voltaje es demasiado bajo, los elementos pueden dañarse. Para evitar esto, la electrónica siempre deja un amortiguador. La carga completa tampoco contribuye a la batería. Lo mejor es cargar la batería del 20% al 80% o en algún punto intermedio. Cuando hablamos de una batería de 75kWh, es capacidad total. Por lo tanto, en la práctica, siempre hay que lidiar con una menor capacidad utilizable.
temperatura
La temperatura es un factor importante que afecta la capacidad de la batería. Una batería fría conduce a una reducción significativa de la capacidad. Esto se debe a que la química de la batería no funciona tan bien a bajas temperaturas. Como resultado, en invierno tienes que lidiar con un rango más pequeño. Las altas temperaturas también afectan negativamente al rendimiento, pero en menor medida. El calor tiene un gran efecto negativo en la duración de la batería. Así, el frío tiene un efecto a corto plazo, mientras que el calor tiene un efecto a largo plazo.
Muchos vehículos eléctricos tienen un sistema de gestión de baterías (BMS) que controla la temperatura, entre otras cosas. El sistema a menudo también interviene activamente mediante calefacción, refrigeración y / o ventilación.
esperanza de vida
Mucha gente se pregunta cuál es la duración de la batería de un vehículo eléctrico. Dado que los vehículos eléctricos aún son relativamente jóvenes, aún no hay una respuesta definitiva, especialmente cuando se trata de las últimas baterías. Por supuesto, esto también depende del coche.
La vida útil está determinada en parte por el número de ciclos de carga. En otras palabras: con qué frecuencia se carga la batería de vacía a llena. Por tanto, el ciclo de carga se puede dividir en varias cargas. Como se indicó anteriormente, es mejor cargar entre el 20% y el 80% cada vez para prolongar la vida útil de la batería.
La carga excesivamente rápida tampoco es propicia para prolongar la vida útil de la batería. Esto se debe al hecho de que durante la carga rápida, la temperatura aumenta considerablemente. Como ya se mencionó, las altas temperaturas afectan negativamente la vida útil de la batería. En principio, los vehículos con un sistema de enfriamiento activo pueden resistir esto. En general, se recomienda alternar la carga rápida y la carga normal. No es que la carga rápida sea mala.
Los vehículos eléctricos están en el mercado desde hace bastante tiempo. Entonces, con estos autos, puede ver cuánto ha disminuido la capacidad de la batería. Por lo general, la productividad disminuye aproximadamente un 2,3% por año. Sin embargo, el desarrollo de la tecnología de las baterías no se detiene, por lo que el grado de degradación solo está disminuyendo.
Con vehículos eléctricos que han viajado muchos kilómetros, la caída de potencia no es tan mala. A Teslas, que han recorrido más de 250.000 90 km, a veces les quedaba más del XNUMX% de la capacidad de su batería. Por otro lado, también hay Teslas donde se ha reemplazado toda la batería con menos kilometraje.
producción
La producción de baterías para vehículos eléctricos también plantea preguntas: ¿cuán respetuosa con el medio ambiente es la producción de tales baterías? ¿Suceden cosas no deseadas durante el proceso de producción? Estos problemas están relacionados con la composición de la batería. Dado que los vehículos eléctricos funcionan con baterías de iones de litio, el litio es una materia prima importante de todos modos. Sin embargo, también se utilizan varias otras materias primas. También se utilizan cobalto, níquel, manganeso y / o fosfato de hierro, según el tipo de batería.
Medio ambiente
La extracción de estas materias primas es perjudicial para el medio ambiente y daña el paisaje. Además, la energía verde a menudo no se utiliza en la producción. Así, los vehículos eléctricos también afectan al medio ambiente. Es cierto que las materias primas de las baterías son altamente reciclables. Las baterías desechadas de los vehículos eléctricos también se pueden utilizar para otros fines. Lea más sobre este tema en el artículo sobre cuán ecológicos son los vehículos eléctricos.
Condiciones de trabajo
Desde el punto de vista de las condiciones de trabajo, el cobalto es la materia prima más problemática. Hay preocupaciones sobre los derechos humanos durante la minería en el Congo. Hablan de explotación y trabajo infantil. Por cierto, esto no solo está relacionado con los vehículos eléctricos. Este problema también afecta a las baterías de teléfonos y portátiles.
Расходы
Las baterías contienen materias primas caras. Por ejemplo, la demanda de cobalto, y con ella el precio, se ha disparado. El níquel también es una materia prima costosa. Esto significa que el costo de producir baterías es bastante alto. Esta es una de las principales razones por las que los vehículos eléctricos son más caros que sus equivalentes de gasolina o diésel. También significa que una variante de modelo de un automóvil eléctrico con una batería más grande a menudo se vuelve mucho más costosa de inmediato. La buena noticia es que las baterías son estructuralmente más baratas.
Descargar
Porcentaje
El coche eléctrico siempre indica qué porcentaje de carga de la batería. También es llamado Estado de carga llamado. Un método de medición alternativo es Profundidad de descarga... Esto muestra cuán descargada está la batería, no cuán llena está. Al igual que con muchos vehículos de gasolina o diésel, esto a menudo se traduce en una estimación del kilometraje restante.
El automóvil nunca puede decir exactamente qué porcentaje de la carga de la batería, por lo que es recomendable no tentar al destino. Cuando la batería está casi baja, los elementos de lujo innecesarios, como la calefacción y el aire acondicionado, se apagarán. Si la situación se pone realmente grave, el automóvil solo puede ir despacio. 0% no significa una batería completamente descargada debido al búfer antes mencionado.
Carga
El tiempo de carga depende tanto del vehículo como del método de carga. En el propio vehículo, la capacidad de la batería y la capacidad de carga son determinantes. La capacidad de la batería ya se ha discutido antes. Cuando la potencia se expresa en kilovatios hora (kWh), la capacidad de carga se expresa en kilovatios (kW). Se calcula multiplicando el voltaje (en amperios) por la corriente (voltios). Cuanto mayor sea la capacidad de carga, más rápido se cargará el vehículo.
Las estaciones de carga públicas convencionales se cargan con 11 kW o 22 kW de CA. Sin embargo, no todos los vehículos eléctricos son adecuados para una carga de 22 kW. Los cargadores de carga rápida se cargan con corriente constante. Esto es posible con una capacidad de elevación mucho mayor. Los supercargadores Tesla cargan 120kW y los cargadores rápidos Fastned 50kW 175kW. No todos los vehículos eléctricos son aptos para una carga rápida con una potencia elevada de 120 o 175 kW.
Estaciones de carga públicas
Es importante saber que la carga es un proceso no lineal. Cargar al último 20% es mucho más lento. Esta es la razón por la cual el tiempo de carga a menudo se denomina carga al 80 %.
El tiempo de carga depende de varios factores. Un factor es si está utilizando carga monofásica o trifásica. La carga trifásica es la más rápida, pero no todos los vehículos eléctricos son aptos para ello. Además, algunas casas solo utilizan una conexión monofásica en lugar de una trifásica.
Las estaciones de carga públicas regulares son trifásicas y están disponibles en 16 y 32 amperios. La carga (0% a 80%) de un vehículo eléctrico con una batería de 50 kWh tarda aproximadamente 16 horas en estaciones de carga de pilas de 11 A o 3,6 kW. Tardará 32 horas con estaciones de carga de 22 amperios (polos de 1,8 kW).
Sin embargo, se puede hacer incluso más rápido: con un cargador rápido de 50 kW, tardará poco menos de 50 minutos. Hoy en día también existen cargadores rápidos de 175 kW, con los que una batería de 50 kWh se puede cargar hasta en un 80% en XNUMX minutos. Para obtener más información sobre las estaciones de carga públicas, consulte nuestro artículo sobre estaciones de carga en los Países Bajos.
Cargando en casa
También es posible cargar en casa. Las casas un poco más antiguas a menudo no tienen una conexión trifásica. El tiempo de carga, por supuesto, depende de la fuerza actual. A una corriente de 16 amperios, un coche eléctrico con una batería de 50 kWh carga un 10,8% en 80 horas. A una corriente de 25 amperios, esto es 6,9 horas, ya 35 amperios, 5 horas. El artículo sobre cómo conseguir tu propia estación de carga entra en más detalles sobre la carga en casa. También puede preguntar: ¿cuánto cuesta una batería completa? Esta pregunta será respondida en el artículo sobre los costes de la conducción eléctrica.
En resumen
La batería es la parte más importante de un vehículo eléctrico. Muchas de las desventajas de un vehículo eléctrico están asociadas a este componente. Las baterías siguen siendo caras, pesadas, sensibles a la temperatura y no respetuosas con el medio ambiente. Por otro lado, la degradación con el tiempo no es tan mala. Además, las baterías ya son mucho más baratas, ligeras y eficientes de lo que solían ser. Los fabricantes están trabajando arduamente en el desarrollo de baterías, por lo que la situación solo mejorará.
