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Autor Tema: ¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.  (Leído 26542 veces)

Greybeard

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¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« en: Febrero 16, 2015, 09:33:14 am »

Hola a todos.

Alguna vez he comentado que me da pena que el subforo de conversiones esté vacío y virgen, y hay gente que me ha pedido por privado y por e-mail que me anime a hacer yo un post  :-[

Lo cierto es que, a pesar de lo que diga ahí a la izquierda, en mi perfil, son cosas del foro y no soy ningún "experto", ni ingeniero ni técnico en electricidad. Pero creo que hay sitio para hacer un post de iniciación/divulgativo.

Y hacer una conversión en este país es complicado por temas de ITV / homologación. Pero no es difícil electrificar una bici, hacer un kart eléctrico para el niño, cambiar las baterías de plomo por unas de litio en la silla eléctrica de la abuela. Y los conceptos son los mismos.

Bien, pues a ver si puedo hacer una lectura facilita para quien quiera iniciarse. Y quien quiera corregir y/o ampliar, es bienvenido, ya he comentado que sólo soy un curioso y no un especialista.


Programa sujeto a cambios:

- Componentes fundamentales
- Conceptos básicos de electricidad. Eso de las unidades y las fórmulas.
- Corriente continua, Corriente alterna.
- Baterías y sus tipos.
- El BMS, ese gran desconocido.
- Accesorios.
« última modificación: Febrero 16, 2015, 07:03:26 pm por Greybeard »

Greybeard

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #1 en: Febrero 16, 2015, 10:03:20 am »
Componentes fundamentales

En principio, un coche eléctrico es muy sencillo. Sustituimos el motor térmico por uno eléctrico, el depósito de combustible por una batería, y ya está, ¿verdad? Bueno, es un poco más complicado. Lo más "raro" que hay, además de ello, es un "controlador" (muchas veces "inversor") que se encarga de conseguir que el motor haga lo que pedimos con el acelerador (si queréis, equivaldría al sistema de alimentación/inyección de combustible en un térmico)

A nivel de bloques, vamos a poner a mi amigo el trillizo:



La batería es el "depósito de electricidad". No es algo complicado, estamos acostumbrados a verlas en el teléfono, el portátil o el destornillador eléctrico. Y en el coche térmico llevamos una de 12V, recordad.
Pero es el punto débil del coche eléctrico, por tres razones:

- Escasa capacidad de transportar energía: una batería de cientos de kilogramos de nuestros Zoe, Leaf, i3 y compañía pueden transportar la misma energía que un par de litros de combustible. Difícil competir con los depósitos de 70 litros de un coche que le permite hacer 1.000 kms.
- Es lenta de recargar. Si la autonomía fuera corta pero recargáramos en un minuto, pues el mal sería menor, pero las recargas más rápidas son en 20-30 minutos.
- Envejece y pierde capacidad. El depósito de 70 litros de un coche con 10 años sigue teniendo 70 litros. La batería de 22 kWh de un coche utilizado 5 años ya no tiene 22 kWh.

El motor. Ahí sí hay ventajas sobre los térmicos.
- Tiene muchas menos partes móviles, las pocas que se mueven sólo giran (no es movimiento alternativo como los de bielas y pistones en los Otto o Diesel). Menos posibilidad de averías.
- Rendimiento energético muy superior a los motores térmicos (podría ser 90% para el eléctrico, frente al 30% y 25% de diesel y gasolina).
- Amplio rango de funcionamiento, rinde perfectamente desde 0 r.p.m. hasta por encima de las 10.000, lo que le permite prescindir de la caja de cambios con sus embragues o convertidores de par.
- Silencioso y sin vibraciones. A menudo por zonas con peatones no os oirán. Los grandes fabricantes gastan mucho dinero en insonorizar sus grandes berlinas, aquí esta insonorización viene "de serie".
- Capacidad de recuperar energía (regenerar) en frenadas y descensos. ¡No gastamos frenos y ahorramos combustible!


El controlador (inversor en la imagen). Es la parte electrónica de potencia que podría dar problemas por las grandes corrientes que maneja, si sus componentes estuvieran incorrectamente dimensionados.

El cargador. Todos los coches llevan un cargador interno, que se encarga de tomar la corriente alterna doméstica, convertirla en continua y pasársela a la batería. No confundir con el wallbox al que nos enchufamos; eso no es un cargador, sino un interfaz para que el coche sepa a qué lo estamos enchufando (es el que le dice al cargador del Zoe si dispone de monofásica o trifásica, y si es de una potencia u otra)

Algunos coches (como el pelotillo del ejemplo) llevan una toma rápida que le permite cargar a gran potencia, en decenas de minutos. En ese caso el cargador está fuera, en el armario del sistema CHAdeMO (estándar japonés), Combo (estándar europeo) o el propio del supercharger de Tesla (son incompatibles entre sí)
« última modificación: Febrero 16, 2015, 07:08:34 pm por Greybeard »

ForoEV, pioneros de la movilidad eléctrica

Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #1 en: Febrero 16, 2015, 10:03:20 am »

Greybeard

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #2 en: Febrero 16, 2015, 10:44:08 am »
Conceptos básicos de electricidad. Eso de las unidades y las fórmulas.

La verdad es que he dudado si incluir un capítulo como éste, pero hay quien no tiene los conceptos claros y le pueden llevar a error. Que me disculpen los que les parezca inapropiado.

La potencia aquí se expresa en kilovatios (kW), o en watios (W; 1 kW=1000 w). Para convertir kW a los "nuestros viejos amigos", los caballos, multiplicar por 1,36; para pasar de CV a kW, por 0,735. Así, 90 kW son 122 CV, o 150 CV son 110 kW. Aún en los coches térmicos la potencia en la ficha técnica figura en kW.

La tensión la medimos en voltios (V), ya sea la pila de la radio de 1,5V, la batería de un coche de 340V o la alterna monofásica de 230V o trifásica de 400V. Cuando hablamos de continua la tensión es -más o menos- estable y en el entorno de la nominal, cuando hablamos de alterna oscila pasando por un valor máximo, cero, un mínimo, cero otra vez... cincuenta veces por segundo (frecuencia, 50 Hz). Se toma un valor promedio, "eficaz"; la tensión alterna del enchufe de casa oscila según una sinusoide 50 veces por segundo  y el valor promedio es de 230V. No os preocupéis por ello y pensad en la eficaz para "hacer las cuentas"



La intensidad la medimos en amperios (A). Mide la corriente que está pasando por un conductor, por un cable, la que sale de la batería, del wallbox, la que pasa por el motor...

Hay equivalencias entre potencia (P), tensión (V) e intensidad (I). Una sencilla fórmula, y la principal:

 P (watios) = V (voltios) * I (amperios)

Ejemplo: un wallbox doméstico y monofásico (*) de 230V y 16A, 230*16= 3680 watios, o 3,68 kW (muchas veces veréis "3,7 kW")
Un motor gastando 30 kW a partir de una batería de 340 voltios, estará extrayendo la corriente de esa batería a una intensidad de 30*1000/340=88 amperios.
(*) La potencia en trifásica sería  P (watios) = V (voltios) * I (amperios) * raíz de 3. Así, un wallbox trifásico de 400V y 32 A sería capaz de cargar a una potencia de 400*32*raiz(3)=22170 watios, o 22 kW para los amigos.

La cantidad de energía almacenada en una batería la define su tensión (voltios, V) y su capacidad (en amperios por hora, Ah). Si mi batería "es de 50 Ah", significa que sería capaz de suministrar una corriente de 50 Amperios durante 1 hora, o del doble (100A) durante media hora, o de la mitad durante dos horas (25A * 2h = 50 Ah).

Cuantos más elementos pongamos en serie, tendremos más tensión. Así, el trillizo lleva 88 celdas de 3,7V y de 50 Ah. 88x3,7= 325 Voltios, 325V*50 Ah = 16250 watios*hora o los famosos 16 kWh. También podríamos conseguir esos 16 kWh poniendo sólo 44 celdas en serie de 100 Ah cada una, o 176 celdas en serie de 25 Ah; la selección de una u otra opción va en función de los componentes a utilizar o los problemas de diseño, pero la cantidad de energía embarcada sería la misma (16 kWh)

(Una celda y un pack de 8 en serie, lleva 11 packs):



« última modificación: Febrero 16, 2015, 12:27:22 pm por Greybeard »

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #3 en: Febrero 16, 2015, 12:27:03 pm »
Corriente continua, Corriente alterna.



Venga, vamos a hacer un coche eléctrico.

La primera aproximación, y más sencilla, es la de nuestra infancia; ¿quién no ha jugado con el scalextric?



Aquí teníamos una fuente de alimentación de 12 voltios (enchufada a la red), un motor (en el coche) y un controlador/acelerador (en la mano). En el coche la fuente de alimentación es la batería. Pero ¿el controlador? Era sencillo:



Una resistencia variable. Si le dabas a fondo, mandabas todos los 12V al motor. Si al mínimo, pues nada, y se paraba. Si en el medio, pues 3, 6, 9... y el función de eso andaba más o menos.

Pues fácil, ¿verdad? Pero lo que en el scalextric no nos importaba, y en el coche eléctrico sí, es no consumir energía a lo tonto, y en la resistencia se disipa energía (y mucha) en forma de calor. Vamos a hacer las cosas mejor con un controlador electrónico.



Tenemos 96V en la batería. Si mandamos los 96V al motor, pues va a tope. Pero si queremos enviar la mitad, 48V, ¿cómo lo hacemos? Pues hacemos ciclos enviando los 96V y 0V, la mitad del tiempo a 96 y la mitad a cero, oscilando muchas veces por segundo, con lo que el motor funciona con el valor medio. O un tercio, o dos tercios:



Este tipo de gestión es muy sencillo para la electrónica, que se tiene que limitar a dejar pasar y a cortar. Unos y ceros. Se hace a frecuencias altas, por ejemplo a 15 kHz, con lo que el motor trabaja con la media y nosotros no oímos zumbidos  (en algunos coches sí se oyen esos "silbidos" de conmutación de la electrónica de potencia)

Este tipo de motores de corriente continua se ve más en vehículos menores, desde sillas de ruedas a carretillas eléctricas, pasando por vehículos eléctricos pequeños (motillos, microcoches). Es más sencillo de implementar, pero presenta problemas como la ausencia de capacidad de regeneración, o la presencia de escobillas (¿recordáis el scalextric y las escobillas del motor? Es un mantenimiento a hacer, aunque sencillo).
Hay motores de corriente continua sin escobillas ("brushless"), pero en ellos hay que generar una corriente alterna para generar los campos magnéticos, lo que complica la gestión. Son utilizados en las bicicletas eléctricas, p.ej.



Este sería un caso de motor de bicicleta, alimentado a 24V de corriente continua (cables rojo y negro, red & black, gruesos y con fusible) y donde las fases se generan y ajustan en el controlador y llega como "trifásica" en función de la demanda del acelerador ("potentiometer")

En los coches que conocemos, Zoe, Leaf & compañía, se utilizan motores que directamente funcionan con corriente alterna trifásica. Una gran ventaja es que la máquina es reversible y puede "funcionar al revés", transformando energía mecánica en eléctrica (en frenadas o descensos tiene capacidad de recuperar energía)

Aquí tenemos nuestro coche con motor de corriente alterna, al motor le llega la trifásica generada en el controlador:



El "cajón" de la derecha es el controlador del i-MiEV; fijaros de que le llegan dos cables "gordos" (continua, de la batería) y le salen tres cables "gordos" (alterna, hacia el motor)



Esto sería el esquema del controlador, que es lo más serio del asunto:



Como alguno querrá cotillear, puede darse una vuelta por ejemplo por http://www.goldenmotor.com/ (no lo recomiendo, sólo es para que cotilleéis un poco) en la sección de "electric car kit"  hay algo de lo que hemos estado comentando. Para quien quiera hacerse un buggy o un kart, por ejemplo.



« última modificación: Febrero 16, 2015, 03:31:01 pm por Greybeard »

Greybeard

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #4 en: Febrero 16, 2015, 02:29:26 pm »
Baterías y sus tipos.

Vale, todos hemos visto la batería del coche o de la motor, ¿verdad? Es de 12 voltios y pesa un montón.

Son baterías de plomo y ácido sulfúrico. Son de las baterías más baratas y muy utilizadas para el arranque y almacenamiento de energía en los vehículos, pero también en cochecillos eléctricos de golf, cuadriciclos, motillos baratas. También se usan en casas aisladas, para almacenar la producción de placas solares.

Cada elemento (cada vaso) es de 2.0 voltios nominales. La típica batería del coche es de 12V (6 elementos), en un camión 24V (12 elementos)

En carga podemos llegar a 2,3-2,4V, en descarga hasta 1,75V (son valores aproximados), lo que en una batería de coche sería 13,8-14,4V para una batería cargada y 10,5 para una descargada. Es bastante fácil de cargar.

¿Qué problemas tienen?
- Baja densidad energética. Necesitas muchos kilogramos de batería para almacenar unos cuantos kWh de electricidad.
- Pocos ciclos de trabajo. Si exprimes mucho la batería, tal vez 150-200 ciclos. Si usas sólo el 50%, quizá 400. Eso quiere decir que, si tu cuadriciclo con batería de plomo tiene una autonomía de 60 km, para cuando lleve 12000 km esas baterías estarán ya para el arrastre (si las has cuidado; antes, si han sufrido)
- No llevan bien las fuertes corrientes (intensidades). Si las diseñas para que admitan fuertes corrientes (baterías "de arranque") aún hacen menos ciclos que las más tranquilas ("de ciclo profundo", "Deep cycle")

Níquel-Cadmio y Ni-Mh nos las saltamos, no interesan frente al litio y presentan problemas adicionales (efecto memoria o elevada autodescarga)

Como curiosidad, el primer GM EV-1 llevaba plomo, el último NiMh. El primer Toyota RAV4 EV, de los que alguno sigue funcionando, también NiMh. Saludad a Tom Hanks:



Pero llegó el Litio a revolucionarlo todo. Mucho más ligero, con baja autodescarga, admite mucho mayores corrientes sin autodestruirse. hay varias químicas, pero vamos a agruparlas en dos familias:

Las Litio-ión (Li-ion). Son las más ligeras de todas, y son las que llevan casi todos los chismes que usamos hoy, desde los smartphones a las herramientas eléctricas portátiles, pasando por (casi todos) nuestros coches eléctricos.

Su tensión nominal es de 3,7 V (o 3,6), pero tienen un rango de tensiones bastante amplio, como 4,20 V de máximo (cargada al 100%) y 2,75 V de mínimo (totalmente agotada).

Las pegas son el elevado precio y cierta inestabilidad, que puede terminar en incendios si se les llevan fuera de sus límites (cosa que no debería suceder por el BMS). Hay un tipo especial, las LiPo (de polímero de litio), de mejores prestaciones eléctricas y menor peso (se usan mucho en aeromodelísmo), pero con cierta mala fama de peligrosas (atentos al momento 0:30:  ;D ) normalmente porque se ha abusado de ellas, con carga o descarga más allá de sus límites.



El único coche que lleva LiPo, hasta donde yo sé, es el Kia Soul EV; esperemos que esté todo bien controlado.

Tienen una duración estimada del orden de 600/800 ciclos, aunque hay diferentes químicas y poco tiene que ver la duración de unas 18650 hechas por Panasonic para Tesla, con las que compras a algún desconocido por Aliexpress

Ello quiere decir que, si la autonomía de diseño de tu coche era de 150 km cuando era nuevo, tras 600-800 ciclos llevarás 90.000-120.000 kms, y pueden empezar a flaquear. Esperemos que duren más, por la calidad de las baterías utilizadas en automoción y el buen hacer del BMS (ya hablaremos de él)

Hay otra familia de baterías, las LiFePo4, (Litio/hierro/fosfato), de tensión algo más baja (3,2V nominal, rango de 3,65V cargada a 2,0V descargada) mayor peso por unidad de carga, y mayor duración estimada (en torno a 2.000 ciclos; ello quiere decir que nuestro coche con batería "para 150 kms" tal vez podría llegar a los 300.000). En coches, sólo las he visto en los chinos BYD e6 (creo que son fabricantes de baterías LiFePo4), bastante pesados (aunque nominalmente con mucha batería, más de 60 kWh)



Centrémonos ahora en las más habituales: Li-ión. Para trabajar en nuestros coches, se busca una tensión alta (cerca de los 350 voltios; a mayores tensiones, se trabajará con menores corrientes para la misma potencia) Antes os he comentado el caso del trillizo, con sus 88 celdas en serie de 50 Ah cada una



Eso suponía, recordemos, 88x3,7= 325 Voltios, 325V*50 Ah = 16250 watios*hora o los famosos 16 kWh. A esa disposición se le llama "88s1p", es decir, 88 en serie, una en paralelo.

El Leaf, por ejemplo, lleva (o llevaba) módulos con cuatro celdas montados 2s2p.



Cada celda (que no se puede sustituir fácilmente) es de 32,5 Ah y 3,75 voltios, por lo que el módulo 2s2p será de 65 Ah y 7,5 voltios. Monta 48 módulos en serie, para sumar 360 voltios:



Luego hablamos de 48 (módulos) x 7,5 V x 65 Ah = 23 kWh

http://www.eco-aesc-lb.com/en/product/liion_ev/


Tesla tomó otro enfoque, y eligieron las baterías que Elon Musk conocía bien de trabajar con los portátiles: pequeñas "pilas" 18650.



Cuando dijo que las quería utilizar para el Roadster, le tomaron por loco;
"Pero... si cada una tiene sólo un par de Ah"
"Pues empalmo las que necesite en paralelo"
"Pero entonces... necesitarás muchísimas"
"Si, 6831 celdas dispuestas en 11 módulos conectados en serie, cada módulo con 9 "ladrillos" conectados en serie, cada "ladrillo" contiene 69 celdas conectadas en paralelo (11S 9S 69P)"

Ay, Elon, angelito... por ahí anda el Model S, con más de 8.000 "pilas" 18650 (no me sé el número exacto)  ;D



En fin, controlar eso es la madre del cordero... ¡pero eso ya es trabajo para el BMS!

Para saber más: http://batteryuniversity.com/
« última modificación: Febrero 16, 2015, 06:33:23 pm por Greybeard »

Greybeard

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #5 en: Febrero 16, 2015, 06:28:35 pm »
El BMS, ese gran desconocido.

- ¿Qué es el BMS?
- Battery Management System, sistema de gestión de baterías.

- Pero ¿por qué hace falta?
- ¿Os acordáis de lo que le ha pasado al avión?  ::) Las baterías de Litio son más capaces, sí, pero también más delicadas.

Veamos. Supongamos que he construido una batería con 10 celdas LiFePO4 en serie, y que me han dicho que puedo descargarlas hasta 2,0 voltios por celda de forma segura.

"Vale, como son 10, pues puedo descargar hasta 20 voltios"

Sería perfecto... si todas las celdas fueran iguales y estuvieran igual de cargadas. Pero como la vida es imperfecta, una celda tendrá 5,0 Ah, la otra 4,9, la otra 5,1 y una cuarta 4,8. Descargamos hasta 20V y (mirad la columna de la izquierda) vemos que la quinta celda ha bajado hasta 1.6V, y la tercera ¡hasta 1.3V!



Hemos ido más allá de los límites de algunas celdas y su capacidad se habrá visto perjudicada. Sigues usando la batería y un buen mal día descubrimos (columna de la derecha) que la quinta baja más que antes (a los mismos 20V) y la tercera tiene la polaridad invertida. La primera ni se acerca a los 2,0V. Y la batería ya la puedes tirar...

Otro ejemplo: mirad lo que pensamos que es una batería de 5 celdas al 62%, 2%, 98% y 88%, y mirad cómo está en realidad cada celda individual:




Como no queremos que nos pasen esas cosas, hemos inventado el BMS para "balancear" (equilibrar) las celdas. Hay diversos métodos, pero veremos uno.

Consiste en controlar permanentemente cada una de las celdas individuales (o pack de ellas en paralelo, en el caso del Tesla), su tensión individual, su temperatura, y la corriente de carga. Básicamente trata de proteger las celdas individuales en la descarga y en la carga.
- En la descarga, controla la tensión individual y, si alguna celda baja del nivel mínimo admisible, detiene la descarga (antes te habrá avisado en el display, con avisadores, campanitas, tortugas y similares). Pero no te va a permitir que bajes de ahí, pues peligra una celda. Aunque otras tengan carga.
- En la carga, controla el cargador y cada celda. En cuanto una celda llega al máximo, detiene la carga de todas, descarga un poco la que está "llena" y vuelve a aplicar la carga.



Esto se hace a gran velocidad, son "microcortes" para descargar las más cargadas y reemprender la carga, pero es la razón de que al final de la carga normal en el wallbox tarde mucho en terminar (está "igualando" o "equilibrando" las celdas)

Aquí veis a un tipo que está diseñando un BMS, con corte arriba sobre los 4,15V (serán de Li-ion) y 12 celdas. Cuando enciende el LED está descargando la celda.



Así, en el querido trillizo, al final de la carga deja las 88 celdas equilibradas a 4,10V (el fabricante indica 4,20V, pero no se quiere exprimir más de 4,10V para tratar de conseguir más longevidad) (Mirad el "SoC=100%"; State of Charge o estado de carga)



Se va utilizando y ya vemos que unas celdas tienen más capacidad que otras, empiezan a aparecer las primeras discrepancias. Por ejemplo, al 62%:



Y seguimos y seguimos, y al 10% ya vemos unas variaciones entre celdas muy notables:



La peor está a 3,26V; el BMS cortará la descarga (si no paras) cuando la peor de las celdas llegue al mínimo marcado (que no son los 2,75V que el fabricante indica, sino 3,10V si mal no recuerdo)

(Las imágenes no tienen porqué ser de la misma unidad, no busquéis cosas raras)

Si vais a hacer algún cacharro eléctrico, el BMS en realidad es fácil de implementar, pues se venden ya construidos y es sólo cablearlos. Hay que buscar los adecuados a la química, por ejemplo (no los recomiendo, es sólo un ejemplo) si vamos a poner una batería LiPo en una bicicleta podría ser éste, capaz hasta para 13s (13 celdas en serie):

https://bmsbattery.com/bmspcm/713-10s-13s-30a-50a-lipo-battery-bms-system-bms-pcm.html

Si miráis las características, viene preparado para cortar a 4,25V/celda por arriba y a 2,5V por abajo.

Para unas LiFePo4, podría ser uno como éste, para 16s:

https://bmsbattery.com/bmspcm/323-16s-lifepo4-bms-battery-management-system-bms-pcm.html

y si quieres proteger tú a tu gusto, puedes coger uno programable y cortar cuando quieras arriba y abajo (aunque es más caro, porque tienes que comprar un programador adicional con USB para conectarlo al PC):

https://bmsbattery.com/bmspcm/330-smart-bms-513-cells-in-series-bms-pcm.html

Conclusión: si queréis hacer algún invento, y la batería es de litio, ¡siempre, siempre con su BMS! (tendrá una vida mucho más larga y sin sobresaltos)  ;D

Por último: para muchos "inventos" es más fácil comprar un pack de bicicleta; suele venir una buena cantidad de energía embarcada, con el pack ya hecho, con su BMS y su cargador, todo preparado para funcionar en conjunto. Por ejemplo, éste (otra vez, no lo recomiendo, es sólo un ejemplo)

https://bmsbattery.com/ebike-battery/248-48v15ah-li-ion-shrink-tube-ebike-battery-pack-ecitypower-battery.html
« última modificación: Febrero 16, 2015, 07:19:21 pm por Greybeard »

malonso

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #6 en: Febrero 16, 2015, 06:58:09 pm »
Muy interesante GreyBeard y muy trabajado. Gracias por haber escrito tan interesante hilo. Un saludo.

Greybeard

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #7 en: Febrero 16, 2015, 07:03:08 pm »
Los accesorios.

Vale, un coche no es sólo motor y batería. Hay más complicaciones.

Supongamos que queremos convertir un térmico con el motor reventado en eléctrico. Ya hemos dicho que el motor eléctrico sustituye al térmico, la batería al depósito de gasolina, el controlador a la inyección. ¿Y qué más?

Hay que eliminar toda la "fontanería"; tubos de escape, tubos de alimentación de combustible, tubos de entrada de aire, filtros, catalizadores, etc.

Normalmente se elimina el embrague, y se mantiene la caja de cambios engranada (y bloqueada) p.ej. en tercera, pues es más simple que diseñar una reducción específica. Se conecta el motor eléctrico con algún plato adaptador.

Se añade el controlador, la batería y su BMS.

Mantenemos la vieja batería de 12V. ¡Horror, nos hemos quedado sin alternador! Instalamos un convertidor DC/DC (tranquilos, es barato) que pase de la alta tensión de la batería principal a los 12V de la del coche (que puede ser menor, no va a bregar con el motor de arranque; algunos montan baterías de moto)

¡Nos hemos quedado sin servofreno! Hay que poner una bomba eléctrica de vacío.

¡Sin aire acondicionado! Pues, o un compresor eléctrico, o un motor eléctrico y una correa adecuada.

¡Sin servodirección! (salvo que ya fuera eléctrica, o no tuviera) Pues más de lo mismo.

¡Sin calefacción! Aquí hay tres enfoques.
- Una bomba de calor. Nadir lo va a hacer en una adaptación, probablemente.
- Resistencias. Sencillo, pero restan mucha autonomía.
- Una pequeña caldera de combustible (diesel, etanol); eso lo hacen mucho en el norte de Europa o los camioneros, para calentar el habitáculo con el motor parado.

Y poco más. Arranca el pedal de embrague y la palanca de cambios, y pon un joystick "palante" y "patrás". En el lugar del indicador de combustible ¿puedes poner un voltímetro? (con un voltímetro no vas a conocer fácilmente el estado de carga, pero es una forma inicial de tener algún dato).

Y, se me olvidaba, ¡un cargador! (capaz de pasar de los 230V en alterna a lo que necesites en continua)

Desgraciadamente, ya os adelanto que hacer una conversión era mucha pelea con la ITV y con Industria, no sé si merece la pena. Quien esté interesado en convertir un coche a eléctrico, tal vez debiera empezar por hablar con gente como los navarros ZEVNA o Hidronew/Jofemar:

http://zevna.es/

http://www.hidronew.com/

Puede que haya otros empresarios capacitados, pero no los conozco (si me están leyendo, manifiéstense)  ;D

Convertir otros cacharros es más fácil. Este post es para animar a alguien a que ponga un motor eléctrico a una bicicleta, o que mejore un patinete eléctrico o un scooter eléctrico con una mejora de sus baterías, o que suelde cuatro tubos y haga un electrokart para su hijo. Ése tipo de cosas.

Ánimo, y saludos.


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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #8 en: Febrero 16, 2015, 07:07:36 pm »
Hale, lo dejo, que ya está bien.  :D

- Repito, no soy ningún experto, y habrá varios "horrores". Sé que hay más tipos de motores (BLDC, por ejemplo) pero no conozco lo suficiente y no he querido meter demasiado la pata.

- Todo aquél que quiera y sepa completar, corregir o mejorar la información, es muy bienvenido, se trata de informar (y bien) a quien se acerca por primera vez a la idea.

- Si alguien se lanza, ¡él nos informará a nosotros!

Un saludo a todos,
« última modificación: Febrero 16, 2015, 07:21:00 pm por Greybeard »

pcenrique

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #9 en: Febrero 16, 2015, 08:19:29 pm »
Creo que debo felicitarte Greybeard de parte de todos los usuarios del Foro. Seguro que has resuelto muchas dudas sobre el  funcionamiento de los motores y las baterías.

Un saludo!

Xavi

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #10 en: Febrero 16, 2015, 10:50:12 pm »
Greybeard, me gustaría poderte dar algo mas que un punto +1. Me ha gustado y lo mejor de todo, me lo he pasado pipa leyéndolo.
El capitulo que mas me ha gustado/ interesado es el del BSM.  Y después de leerlo creó estar mas seguro de que para que la batería quede bien balanceada hay que cargarla al 100% y no al 80% como rutina.
Me gustaría mucho que nos puedas dar luz sobre este tema.
Saludos y muchas gracias por tu dedicación.

Ritxi

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #11 en: Febrero 17, 2015, 12:12:10 am »
Fantástico Greybeard  :)

Otro tema para tratar ¿Porqué no se pueden sustituir unas células/módulos defectuosos en una batería por unos nuevos?

Saludos

Greybeard

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #12 en: Febrero 17, 2015, 08:45:53 am »
El capitulo que mas me ha gustado/ interesado es el del BSM.  Y después de leerlo creó estar mas seguro de que para que la batería quede bien balanceada hay que cargarla al 100% y no al 80% como rutina.
Me gustaría mucho que nos puedas dar luz sobre este tema.

Yo sólo puedo hablar del coche que conozco de primera mano. El equilibrado, efectivamente, sólo se hace cuando se carga al 100%. Sin embargo, se sabe que lo mejor para una batería de litio es mantenerla en cargas intermedias, pongamos entre el 20% y el 80%. Ello puede servir para quienes usan poco el coche, cuando les baja del 30% lo cargan un par de horas y fuera (a mí no me sirve, uso más)

Hay muchos usuarios que usan así el coche, pero efectivamente no equilibran. El fabricante (Mitsubishi) recomienda encarecidamente que, al menos una vez al mes, se descargue la batería hasta dejarla en dos barras o menos (de 16) y seguidamente se cargue a tope. Ello permite no sólo el equibrado, sino el recálculo del estado y capacidad restante de la batería con objeto de recalibrar las indicaciones al conductor (autonomía restante, barras de carga, etc)

Ahora bien, p.ej. Nissan permite cargar hasta el 80%, y no tengo ni idea de si realiza equilibrado al 80% o no (bien podría hacerlo)


Otro tema para tratar ¿Porqué no se pueden sustituir unas células/módulos defectuosos en una batería por unos nuevos?

Buena pregunta. Siempre me la he hecho y nunca he quedado demasiado satisfecho con las respuestas encontradas.

En teoría, sólo merece la pena sustituir una celda defectuosa en un pack si la batería es relativamente nueva, si está bastante gastada se indica preferible cambiar el pack entero. O, como mal menor, cambiar la celda dañada por una usada de otra batería similar (p.ej. hay mercadillo para cambiar módulos del Prius HSD, con módulos de baterías procedentes de coches siniestrados, buscad en ebay.com "prius battery cell")



Si en la batería del i-MiEV, de 88 celdas en serie de 50Ah cuando era nueva, envejece y quedan algunas celdas en 45, otras en 40, alguna en 35 y dos "mueren", si sustituimos las "muertas" por unas nuevas de 50 Ah, esas tienen tanta carga que van a "empujar" a las más débiles (la batería va a tener una tensión total alta pero las celdas de menos capacidad van a llegar enseguida a su mínimo). Es posible que la batería guarde mucha carga en sus celdas fuertes, pero las débiles van a estar cada vez más débiles. El circuito de protección evitará que se descarguen por debajo de la tensión peligrosa (o incluso que se invierta la polaridad), pero la reparación es "pan para hoy y hambre para mañana", que decía mi abuela.

También le espera un duro trabajo al BMS; tratar de equilibrar celdas fuertemente desequilibradas puede llevar demasiado tiempo.

Y eso suponiendo que te vendan la celda a tí, usuario; es fácil que sólo vendan celdas al fabricante.

En todo caso, siempre recomiendan cambiar celdas por otras de exactamente la misma química, y si es posible mismo fabricante y modelo. Aquí podemos ver diferentes químicas para las Li-ion:
http://batteryuniversity.com/learn/article/types_of_lithium_ion
Y a su vez habrá diferencias dentro de la misma química genérica entre diferentes fabricantes...

Dicho lo cual, si un día se me rompe una celda de las 88, las otras 87 funcionan decentemente con una capacidad restante de 44 Ah y no consigo la Yuasa de 50 Ah nueva o usada, no descartes que me "fabrique" una celda de 46 Ah empalmando las suficientes 18650 en paralelo antes que cambiar la batería entera, a ver qué pasa.  ;D

marcelg

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #13 en: Febrero 17, 2015, 09:18:56 am »
Hola, gran trabajo compañero, dudo si hay errores o no, pero nos puede ayudar a aclarar conceptos que quizas no sabiamos.
Muchas gracias

Bipo

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Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #14 en: Febrero 17, 2015, 01:02:11 pm »
Enorme Grey, un placer leerte
Disfrutando de la movilidad Z.E.

ForoEV, pioneros de la movilidad eléctrica

Re:¿Cómo funciona un coche eléctrico? Conceptos básicos.
« Respuesta #14 en: Febrero 17, 2015, 01:02:11 pm »