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Coches modernos totalmente eléctricos
BMW i3 cargando en la calle

Un automóvil eléctrico es un automóvil propulsado por uno o más motores eléctricos , utilizando energía almacenada en baterías recargables . En comparación con los vehículos con motor de combustión interna (ICE), los automóviles eléctricos son más silenciosos, no tienen emisiones de escape y son más bajas en general. [1] En los Estados Unidos, a partir de 2020, el costo total de propiedad de los vehículos eléctricos recientes es más barato que el de los autos ICE equivalentes, debido a los menores costos de combustible y mantenimiento. [2] La carga de un automóvil eléctrico se puede realizar en una variedad de estaciones de carga ; Estas estaciones de carga se pueden instalar tanto en casas como en áreas públicas.[3]

Varios países han establecido incentivos gubernamentales para vehículos eléctricos enchufables , créditos fiscales, subsidios y otros incentivos no monetarios. Varios países han establecido una eliminación gradual de los vehículos de combustibles fósiles , y California , que es uno de los mercados de vehículos más grandes, [4] tiene una orden ejecutiva para prohibir la venta de vehículos nuevos a gasolina para 2035. [5] [6]

El Tesla Model 3 , que tiene un alcance máximo de 570 km (353 millas) según la EPA , [7] ha sido el vehículo eléctrico (EV) más vendido del mundo anualmente desde 2018, [8] [9] [10] y se convirtió en el coche eléctrico más vendido del mundo a principios de 2020. [11]

A diciembre de 2019, el stock mundial de automóviles de pasajeros eléctricos puros totalizó 4.8 millones de unidades, lo que representa dos tercios de todos los automóviles de pasajeros enchufables en uso. En 2019, más de la mitad (54%) de la flota de automóviles totalmente eléctricos del mundo estaba en China. [12] A pesar del rápido crecimiento, el stock mundial de automóviles híbridos enchufables y totalmente eléctricos representaba aproximadamente 1 de cada 200 vehículos (0,48%) en las carreteras del mundo a finales de 2019, de los cuales los eléctricos puros constituían el 0,32%. [13]

Terminología [ editar ]

Diagrama de Venn de vehículos electrificados
La NASA 's Lunar Roving Vehículos eran accionado por batería
Esquema de un BEV

Los coches eléctricos son un tipo de vehículo eléctrico (EV). El término "vehículo eléctrico" se refiere a cualquier vehículo que utilice motores eléctricos para la propulsión, mientras que "coche eléctrico" se refiere generalmente a automóviles aptos para carreteras . Los vehículos eléctricos de baja velocidad, clasificados como vehículos eléctricos de vecindad (NEV) en los Estados Unidos, [14] y como cuadriciclos motorizados eléctricos en Europa, [15] son microcoches eléctricos enchufables o automóviles urbanos con limitaciones de peso. , potencia y velocidad máxima permitidas para circular por vías públicas y calles de la ciudad hasta un cierto límite de velocidad indicado, que varía según el país.

Si bien la fuente de energía de un automóvil eléctrico no es explícitamente una batería a bordo, los automóviles eléctricos con motores alimentados por otras fuentes de energía generalmente se denominan con un nombre diferente. Un automóvil eléctrico que utiliza paneles solares como fuente de energía es un automóvil solar , y un automóvil eléctrico que funciona con un generador de gasolina es una forma de automóvil híbrido . Por lo tanto, un automóvil eléctrico que obtiene su energía de un paquete de baterías a bordo es una forma de vehículo eléctrico de batería (BEV). Muy a menudo, el término "coche eléctrico" se utiliza para referirse a vehículos eléctricos con batería, pero también puede referirse a vehículos eléctricos híbridos enchufables (PHEV).

Historia [ editar ]

El vehículo eléctrico personal de Gustave Trouvé (1881), el primer automóvil eléctrico a gran escala del mundo que se presenta públicamente
Primer coche eléctrico, construido por Thomas Parker , foto de 1895 [16]
" La Jamais Contente ", 1899
El General Motors EV1 , uno de los automóviles presentados debido a un mandato de la Junta de Recursos del Aire de California (CARB), tenía un alcance de 260 km (160 millas) con baterías de NiMH en 1999.
El Tesla Roadster ayudó a inspirar la generación moderna de vehículos eléctricos.

Los primeros coches eléctricos prácticos se produjeron en la década de 1880. [17] En noviembre de 1881 , Gustave Trouvé presentó un coche eléctrico en la Exposition internationale d'Électricité de Paris . [18] En 1884, más de 20 años antes del Ford Modelo T , Thomas Parker construyó un práctico automóvil eléctrico de producción en Wolverhampton usando sus propias baterías recargables de alta capacidad especialmente diseñadas, aunque la única documentación es una fotografía de 1895 (ver más abajo). [19] [20] [21] El Flocken Elektrowagen de 1888 fue diseñado por el inventor alemán Andreas Flocken.y es considerado el primer coche eléctrico real. [22] [23] [24]

Los coches eléctricos se encontraban entre los métodos preferidos para la propulsión de automóviles a finales del siglo XIX y principios del XX, proporcionando un nivel de comodidad y facilidad de funcionamiento que no podían alcanzar los coches de gasolina de la época. [25] El stock de vehículos eléctricos alcanzó su punto máximo en aproximadamente 30.000 vehículos a principios del siglo XX. [26]

En 1897, los coches eléctricos encontraron su primer uso comercial como taxis en Gran Bretaña y Estados Unidos. En Londres, Walter Bersey 's taxis eléctricos fueron los primeros vehículos autopropulsados para coches en un momento en que fueron dibujados caballo-taxis. [27] En la ciudad de Nueva York, una flota de doce cabinas y una berlina, basadas en el diseño del Electrobat II , formaban parte de un proyecto financiado en parte por la Electric Storage Battery Company de Filadelfia. [28] Durante el siglo XX, los principales fabricantes de vehículos eléctricos en Estados Unidos fueron Anthony Electric, Baker, Columbia, Anderson, Edison, Riker, Milburn, Bailey Electric , Detroit Electric.y otros. A diferencia de los vehículos que funcionan con gasolina, los eléctricos eran menos ruidosos y no requerían cambios de marcha. [29] [30]

Seis coches eléctricos ostentaron el récord de velocidad en tierra en el siglo XIX. [31] El último de ellos fue el La Jamais Contente en forma de cohete , impulsado por Camille Jenatzy , que rompió la barrera de velocidad de 100 km / h (62 mph) al alcanzar una velocidad máxima de 105,88 km / h (65,79 mph) el 29 Abril de 1899.

Los coches eléctricos fueron populares hasta que los avances en el motor de combustión interna (ICE) coches ( arranques eléctricos en particular) y la producción en masa de más barato de gasolina (gasolina) y diesel vehículos llevado a una disminución. Los tiempos de repostaje mucho más rápidos de los coches ICE y los costes de producción más baratos los hicieron más populares. Sin embargo, un momento decisivo fue la introducción en 1912 del motor de arranque eléctrico que reemplazó a otros métodos, a menudo laboriosos, de arrancar el ICE, como el arranque manual . [32]

Coches eléctricos modernos [ editar ]

La aparición de la tecnología de semiconductores de óxido de metal (MOS) condujo al desarrollo de vehículos de carretera eléctricos modernos. [33] El MOSFET (transistor de efecto de campo MOS, o transistor MOS), inventado por Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959, [34] [35] llevó al desarrollo del MOSFET de potencia por Hitachi en 1969. , [36] y el microprocesador de un solo chip de Federico Faggin , Marcian Hoff , Masatoshi Shima y Stanley Mazor enIntel en 1971. [37] El MOSFET de potencia y el microcontrolador , un tipo de microprocesador de un solo chip, llevaron a avances significativos en la tecnología de los automóviles eléctricos. Los convertidores de potencia MOSFET permitían el funcionamiento a frecuencias de conmutación mucho más altas, facilitaban la conducción, reducían las pérdidas de potencia y reducían significativamente los precios, mientras que los microcontroladores de un solo chip podían gestionar todos los aspectos del control de la unidad y tenían la capacidad de gestión de la batería. [33] Otra tecnología importante que permitió a los coches eléctricos modernos con capacidad para autopistas es la batería de iones de litio , [38] inventada por John Goodenough , Rachid Yazami yAkira Yoshino en la década de 1980, [39] que fue responsable del desarrollo de automóviles eléctricos capaces de viajar largas distancias. [38]

A principios de la década de 1990, la Junta de Recursos del Aire de California (CARB) comenzó a impulsar vehículos más eficientes en combustible y con menos emisiones, con el objetivo final de pasar a vehículos de cero emisiones como los vehículos eléctricos. [40] [41] En respuesta, los fabricantes de automóviles desarrollaron modelos eléctricos, incluidos Chrysler TEVan , camioneta Ford Ranger EV , GM EV1 y camioneta S10 EV , Honda EV Plus hatchback, Nissan Altra EV miniwagon y Toyota RAV4 EV . Tanto US Electricar como Solectriaprodujo automóviles eléctricos trifásicos AC Geo-body con el apoyo de GM, Hughes y Delco. Estos primeros coches finalmente se retiraron del mercado estadounidense. [42]

El fabricante de automóviles eléctricos de California, Tesla Motors, comenzó a desarrollar en 2004 lo que se convertiría en el Tesla Roadster , que se entregó por primera vez a los clientes en 2008. El Roadster fue el primer automóvil totalmente eléctrico legal para carreteras en utilizar celdas de batería de iones de litio, y la primera -Coche eléctrico para recorrer más de 320 km (200 millas) por carga. [43] El Mitsubishi i-MiEV , lanzado en 2009 en Japón, fue el primer automóvil eléctrico de producción en serie legal en carretera , [44] y también el primer automóvil totalmente eléctrico en vender más de 10,000 unidades (incluidos los modelos identificados en Europa como Citroën C-Zero y Peugeot iOn) en febrero de 2011, registrado oficialmente porRécords mundiales Guinness . Varios meses después, el Nissan Leaf , lanzado en 2010, superó al i MiEV como el auto totalmente eléctrico más vendido de todos los tiempos. [45]

A partir de 2008, se produjo un renacimiento en la fabricación de vehículos eléctricos debido a los avances en las baterías y el deseo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mejorar la calidad del aire urbano . [46]

En julio de 2019, la revista Motor Trend , con sede en EE. UU., Otorgó al Tesla Model S totalmente eléctrico el título de "mejor automóvil del año". [47] En marzo de 2020, el Tesla Model 3 superó al Nissan Leaf para convertirse en el coche eléctrico más vendido de todos los tiempos, con más de 500.000 unidades entregadas. [11] El Leaf superó la marca de las 500.000 unidades en diciembre de 2020. [48]

En noviembre de 2020, GM anunció que planea gastar más en el desarrollo de automóviles eléctricos durante los próximos 5 años de lo que gasta en vehículos de gasolina y diésel. [49]

Economía [ editar ]

Costo total de propiedad [ editar ]

A partir de 2020 en los Estados Unidos, el costo total de propiedad de los automóviles eléctricos es menor que los automóviles ICE comparables, debido al menor costo de combustible y mantenimiento, [50] más que compensar el mayor costo inicial. [2] [51]

Cuanto mayor sea la distancia recorrida por año, es más probable que el costo total de propiedad de un automóvil eléctrico sea menor que el de un automóvil ICE equivalente. [52] La distancia de equilibrio varía según el país en función de los impuestos, las subvenciones y los diferentes costos de la energía. En algunos países, la comparación puede variar según la ciudad, ya que un tipo de automóvil puede tener diferentes tarifas para ingresar a diferentes ciudades; por ejemplo, la ciudad británica de Londres cobra más a los coches ICE que la ciudad británica de Birmingham. [53]

Costo de compra [ editar ]

Varios gobiernos nacionales y locales han establecido incentivos para vehículos eléctricos para reducir el precio de compra de automóviles eléctricos y otros complementos. [54] [55] [56] [57]

Al diseñar un vehículo eléctrico, los fabricantes pueden encontrar que para una producción baja, convertir las plataformas existentes puede ser más barato, ya que el costo de desarrollo es menor; sin embargo, para una mayor producción, se puede preferir una plataforma dedicada para optimizar el diseño y el costo. [58] A partir de 2020, la batería del vehículo eléctrico representa más de una cuarta parte del costo total del automóvil. [59] Se espera que los precios de compra caigan por debajo de los de los automóviles ICE nuevos cuando los costos de las baterías caigan por debajo de los 100 dólares EE.UU. por kWh, que se prevé que sea a mediados de la década de 2020. [60] [61]

El arrendamiento o las suscripciones son populares en algunos países, [62] [63] dependiendo en cierta medida de los impuestos y subsidios nacionales, [64] y los autos que terminan el arrendamiento están expandiendo el mercado de segunda mano. [sesenta y cinco]

Costo operativo [ editar ]

Según un estudio realizado en 2018, que examina solo los costos de combustible, el costo promedio de combustible de un vehículo eléctrico en los Estados Unidos es de $ 485 por año, en comparación con los $ 1,117 de un automóvil ICE por año. Los costos estimados de la gasolina variaron de $ 993 en Alabama a $ 1,509 en Hawai. Los costos de la electricidad variaron de $ 372 en Washington a $ 1,106 en Hawai. [66]

Costo de fabricación [ editar ]

El principal factor de coste de un coche eléctrico es su batería. El precio disminuyó de 600 euros por kWh en 2010 a 170 euros en 2017 y 100 euros en 2019. [67] [68]

Aspectos ambientales [ editar ]

El Salar de Uyuni en Bolivia es una de las mayores reservas de litio conocidas en el mundo [69] [70]

Los autos eléctricos tienen varios beneficios sobre los autos ICE, incluida una reducción significativa de la contaminación del aire local, ya que no emiten contaminantes directamente como compuestos orgánicos volátiles , hidrocarburos , monóxido de carbono , ozono , plomo y varios óxidos de nitrógeno . [71] [72] [73]

Dependiendo del proceso de producción y la fuente de electricidad para cargar el vehículo, las emisiones pueden trasladarse parcialmente de las ciudades a las plantas que generan electricidad y producen el automóvil, así como al transporte de material. [40] La cantidad de dióxido de carbono emitido depende de las emisiones de la fuente de electricidad y de la eficiencia del vehículo. Para la electricidad de la red , las emisiones varían significativamente según la región, la disponibilidad de fuentes renovables y la eficiencia de la generación basada en combustibles fósiles utilizada. [74] [75] [76]Teniendo en cuenta la combinación de electricidad promedio en la UE, conducir automóviles eléctricos emite entre un 44% y un 56% menos de gases de efecto invernadero que conducir automóviles convencionales. La inclusión de la producción de baterías intensiva en energía en el análisis da como resultado un 31-46% menos de emisiones de gases de efecto invernadero que los automóviles convencionales. [77] Por contexto, el 94% del transporte de la UE dependió del petróleo en 2017. [78]

Al igual que los vehículos ICE, los coches eléctricos emiten partículas por el desgaste de los neumáticos y los frenos, [79] aunque el frenado regenerativo en los coches eléctricos significa menos polvo en los frenos. [80] El abastecimiento de combustibles fósiles (pozo de petróleo a tanque de gasolina) causa más daños, así como el uso de recursos durante los procesos de extracción y refinamiento, incluidas grandes cantidades de electricidad.

Se ha estimado que el costo de instalar la infraestructura de carga se reembolsará con ahorros en costos de salud en menos de 3 años. [81]

Según un estudio de 2020, equilibrar la oferta y la demanda de litio durante el resto del siglo requerirá buenos sistemas de reciclaje, integración del vehículo a la red y una menor intensidad de transporte de litio. [82]

Rendimiento [ editar ]

Diseño de aceleración y transmisión [ editar ]

Rimac Concept One , concepto de superdeportivo eléctrico, desde 2013. De 0 a 100 km / h (62 mph) en 2,5 segundos, 1224 CV [83]

Los motores eléctricos pueden proporcionar relaciones de potencia / peso elevadas . Las baterías pueden diseñarse para suministrar la corriente eléctrica necesaria para soportar estos motores. Los motores eléctricos tienen una curva de par plana hasta la velocidad cero. Por simplicidad y confiabilidad, la mayoría de los autos eléctricos usan cajas de cambios de relación fija y no tienen embrague.

Muchos autos eléctricos tienen una aceleración más rápida que los autos ICE promedio, en gran parte debido a la reducción de las pérdidas por fricción del tren motriz y al par más rápido disponible de un motor eléctrico. [84] Sin embargo, los NEV pueden tener una baja aceleración debido a sus motores relativamente débiles.

Los vehículos eléctricos también pueden utilizar una configuración directa de motor a rueda que aumenta la potencia disponible . Tener motores conectados directamente a cada rueda permite el uso del motor tanto para la propulsión como para el frenado, aumentando la tracción . [ verificación fallida ] [85] [86] [87] Los vehículos eléctricos que carecen de eje , diferencial o transmisión pueden tener menos inercia del tren de transmisión.

Por ejemplo, el Venturi Fetish ofrece una aceleración de superdeportivo a pesar de un motor relativamente modesto de 220 kW (300 hp) y una velocidad máxima de alrededor de 160 km / h (100 mph). Algunos vehículos eléctricos drag racer equipados con motor de corriente continua tienen transmisiones manuales simples de dos velocidades para mejorar la velocidad máxima. [88] El Tesla Roadster 2.5 Sport 2008 puede acelerar de 0 a 97 km / h (0 a 60 mph) en 3,7 segundos con un motor de 215 kW (288 CV). [89] Tesla Model S P100D (rendimiento / 100 kWh / tracción en las 4 ruedas) tiene una capacidad de 2,28 segundos de 0 a 60 mph a un precio de 140.000 dólares. [90] En mayo de 2017, el P100D es el segundo automóvil de producción más rápido jamás construido, y toma solo 0.08 segundos más de 0 a 97 km / h (0 a 60 mph), en comparación con un Porsche 918 Spyder de $ 847,975 . [91] El concepto superdeportivo eléctrico Rimac Concept One afirma que puede ir de 0 a 97 km / h (0 a 60 mph) en 2,5 segundos. Tesla afirma que el próximo Tesla Roadster funcionará de 0 a 60 mph (0 a 97 km / h) en 1,9 segundos. [92]

Eficiencia energética [ editar ]

Eficiencia energética de los coches eléctricos en ciudades y autopistas según el DoE .

Los motores de combustión interna tienen límites termodinámicos de eficiencia, expresados ​​como fracción de energía utilizada para propulsar el vehículo en comparación con la energía producida al quemar combustible. Los motores de gasolina utilizan eficazmente sólo el 15% del contenido de energía del combustible para mover el vehículo o para alimentar accesorios; los motores diésel pueden alcanzar una eficiencia a bordo del 20%; Los vehículos eléctricos tienen eficiencias de 69-72%, cuando se cuentan contra la energía química almacenada, o alrededor del 59-62%, cuando se cuentan contra la energía requerida para recargar. [93] [94]

Los motores eléctricos son más eficientes que los motores de combustión interna para convertir la energía almacenada en la conducción de un vehículo. Sin embargo, no son igualmente eficientes a todas las velocidades. Para permitir esto, algunos automóviles con motores eléctricos duales tienen un motor eléctrico con un engranaje optimizado para velocidades de ciudad y el segundo motor eléctrico con un engranaje optimizado para velocidades de carretera. La electrónica selecciona el motor que tiene la mejor eficiencia para la velocidad y aceleración actuales. [95] El frenado regenerativo , que es más común en los vehículos eléctricos, puede recuperar hasta una quinta parte de la energía que normalmente se pierde durante el frenado. [40] [93]

Calefacción y refrigeración de la cabina [ editar ]

Si bien la calefacción se puede proporcionar con un calentador de resistencia eléctrica, se puede obtener una mayor eficiencia y enfriamiento integral con una bomba de calor reversible , como en el Nissan Leaf. [96] La refrigeración de las uniones PTC [97] también es atractiva por su simplicidad: este tipo de sistema se utiliza, por ejemplo, en el Tesla Roadster 2008.

Para evitar utilizar parte de la energía de la batería para calentar y reducir así la autonomía, algunos modelos permiten que la cabina se caliente mientras el coche está enchufado. Por ejemplo, los coches Nissan Leaf, Mitsubishi i-MiEV, Renault Zoe y Tesla pueden precalentarse mientras el vehículo está enchufado. [98] [99] [100]

Algunos coches eléctricos (por ejemplo, el Citroën Berlingo Electrique ) utilizan un sistema de calefacción auxiliar (por ejemplo, unidades de gasolina fabricadas por Webasto o Eberspächer) pero sacrifican las credenciales "ecológicas" y "cero emisiones". El enfriamiento de la cabina se puede aumentar con baterías externas de energía solar y ventiladores o refrigeradores USB, o permitiendo automáticamente que el aire exterior fluya a través del automóvil cuando está estacionado; dos modelos del Toyota Prius 2010 incluyen esta característica como una opción. [101]

Seguridad [ editar ]

Prueba de impacto lateral de un Tesla Model X

Las cuestiones de seguridad de los BEV se tratan en gran medida en la norma internacional ISO 6469. Este documento se divide en tres partes que tratan cuestiones específicas:

  • Almacenamiento de energía eléctrica a bordo, es decir, la batería [102]
  • Medios de seguridad funcional y protección contra fallos [103]
  • Protección de personas contra peligros eléctricos [104]

Riesgo de incendio [ editar ]

Al igual que sus contrapartes ICE, las baterías de los vehículos eléctricos pueden incendiarse después de un choque o falla mecánica. [105] Se han producido incidentes de incendios de vehículos eléctricos enchufables , aunque menos por distancia recorrida que los vehículos ICE. [106] El primer incendio moderno relacionado con un accidente se informó en China en mayo de 2012, después de que un automóvil de alta velocidad chocara contra un taxi BYD e6 en Shenzhen . [107]

En los Estados Unidos, General Motors llevó a cabo un programa de capacitación en varias ciudades para bomberos y socorristas para demostrar cómo deshabilitar de manera segura el tren motriz del Chevrolet Volt y su sistema eléctrico de 12 voltios. El sistema de alto voltaje del Volt está diseñado para apagarse automáticamente en caso de que se despliegue una bolsa de aire y para detectar una pérdida de comunicación de un módulo de control de la bolsa de aire. [108] [109] GM puso a disposición una Guía de Respuesta a Emergencias para el Volt 2011 para uso de los socorristas. La guía describe métodos para desactivar el sistema de alto voltaje e identifica la información de la zona de corte. [110]Nissan también publicó una guía para los socorristas que detalla los procedimientos para manejar un Leaf 2011 dañado en la escena de un accidente, incluido un apagado manual del sistema de alto voltaje, en lugar del proceso automático integrado en los sistemas de seguridad del automóvil. [111] [112]

Seguridad del vehículo [ editar ]

El peso de las propias baterías suele hacer que un vehículo eléctrico sea más pesado que un vehículo de gasolina comparable. En una colisión, los ocupantes de un vehículo pesado sufrirán, en promedio, menos lesiones y menos graves que los ocupantes de un vehículo más ligero; por lo tanto, el peso adicional trae beneficios de seguridad (para el ocupante). [113] Dependiendo de dónde esté ubicada la batería, puede bajar el centro de gravedad, aumentando la estabilidad en la conducción y disminuyendo el riesgo de un accidente por pérdida de control. Un accidente causará, en promedio, un 50% más de lesiones a los ocupantes de un vehículo de 900 kg (2,000 lb) que los de un vehículo de 1,400 kg (3,000 lb). [114]

Algunos coches eléctricos utilizan neumáticos de baja resistencia a la rodadura , que suelen ofrecer menos agarre que los neumáticos normales. [115] [116] [117] El Instituto de Seguros para la Seguridad Vial en Estados Unidos había condenado el uso de vehículos de baja velocidad y "mini camiones", llamados NEV cuando funcionan con motores eléctricos, en las vías públicas. [118] Conscientes de esto, varias compañías ( Tesla Motors , BMW y Uniti ) han logrado mantener la carrocería liviana y, al mismo tiempo, hacerla muy fuerte. [119]

Controles [ editar ]

A partir de 2018 , la mayoría de los automóviles eléctricos tienen controles de conducción similares a los de un automóvil con transmisión automática convencional . Aunque el motor puede estar conectado permanentemente a las ruedas a través de un engranaje de relación fija, y no puede haber un trinquete de estacionamiento presente, los modos "P" y "N" a menudo todavía se proporcionan en el selector. En este caso, el motor se desactiva en "N" y un freno de mano accionado eléctricamente proporciona el modo "P".

En algunos automóviles, el motor girará lentamente para proporcionar una pequeña cantidad de fluencia en "D", similar a un automóvil tradicional con transmisión automática. [120]

Cuando se suelta el acelerador de un vehículo de combustión interna, puede desacelerar al frenar el motor , según el tipo de transmisión y el modo. Los vehículos eléctricos suelen estar equipados con frenado regenerativo que ralentiza el vehículo y recarga un poco la batería. [121] Los sistemas de frenado regenerativo también disminuyen el uso de los frenos convencionales (similar al frenado del motor en un vehículo ICE), reduciendo el desgaste de los frenos y los costos de mantenimiento.

Baterías [ editar ]

Prototipos de baterías de polímero de iones de litio de 75 vatios hora / kilogramo . Las celdas de iones de litio más nuevas pueden proporcionar hasta 280 W · h / kg y durar miles de ciclos de carga.

Las baterías de iones de litio se utilizan a menudo por su alta potencia y densidad de energía. [122] Otros tipos de baterías son más baratos, como el hidruro metálico de níquel (NiMH) , pero tienen una relación potencia-peso más pobre que la de iones de litio. Se están desarrollando baterías con diferentes composiciones químicas, como la batería de zinc-aire que podría ser mucho más liviana.

Rango [ editar ]

Comparación de la EPA -evaluado gama de modelos del año 2020 coches eléctricos nominales de hasta hasta enero de 2020. [123]
Evolución de la gama de nuevos modelos de coches totalmente eléctricos
NIO ES8 tiene batería intercambiable

La autonomía de un automóvil eléctrico depende de la cantidad y el tipo de baterías utilizadas y (como con todos los vehículos), la aerodinámica, el peso y el tipo de vehículo, los requisitos de rendimiento y el clima. [124]

La gama de vehículos eléctricos de producción de la EPA en 2017 varió desde 100 km (60 millas) en el Renault Twizy hasta 540 km (340 millas) en el Tesla Model S 100D. [125] Las pruebas de alcance del mundo real realizadas por What Car a principios de 2019 encontraron que el alcance más alto del mundo real fue de 417 km (259 millas) en el Hyundai Kona . [126]

La mayoría de los coches eléctricos están equipados con una pantalla de la autonomía prevista. Esto puede tener en cuenta cómo se utiliza el vehículo y qué alimenta la batería. Sin embargo, dado que los factores pueden variar a lo largo de la ruta, la estimación puede variar del rango real. La pantalla permite al conductor tomar decisiones informadas sobre la velocidad de conducción y si debe detenerse en un punto de carga en el camino. Algunas organizaciones de asistencia en carretera ofrecen camiones de carga para recargar autos eléctricos en caso de emergencia. [127]

Un estudio en 2016 indicó que el 87% de los vehículos-días en los EE. UU. Podrían ser satisfechos por los autos eléctricos asequibles actuales. [128] [129]

Cargando [ editar ]

Los coches eléctricos se cargan normalmente durante la noche desde una estación de carga instalada en la casa del propietario o desde estaciones de carga más rápidas que se encuentran en negocios y áreas públicas. [130]

BYD e6 puede recargarse al 80% en 15 minutos

En comparación con los vehículos de combustibles fósiles, la necesidad de recargar mediante la infraestructura pública disminuye debido a las oportunidades de recargar en el hogar; los vehículos se pueden enchufar y comenzar cada día con una carga completa, asumiendo que la estación de carga doméstica puede cargarse lo suficientemente rápido. Una carga nocturna de 8 horas utilizando una toma de CA de 120 voltios proporcionará alrededor de 65 km (40 millas) de alcance, mientras que una toma de CA de 240 voltios proporcionará aproximadamente 290 km (180 millas). [131]

Cargar un vehículo eléctrico utilizando estaciones de carga públicas lleva más tiempo que repostar un vehículo de combustible fósil. La velocidad a la que se puede recargar un vehículo depende de la velocidad de carga de la estación de carga y de la propia capacidad del vehículo para recibir una carga. Conectar un vehículo que puede acomodar una carga muy rápida a una estación de carga con una tasa de carga muy alta puede recargar la batería del vehículo al 80% en 15 minutos. [132] Los vehículos y las estaciones de carga con velocidades de carga más lentas pueden tardar hasta 2 horas en recargar la batería al 80%. Al igual que con un teléfono móvil, el 20% final lleva más tiempo porque los sistemas se ralentizan para llenar la batería de forma segura y evitar dañarla.

Algunas empresas han estado experimentando con el cambio de batería para reducir sustancialmente el tiempo efectivo de recarga. [133]

Los enchufes de carga de vehículos eléctricos aún no son universales en todo el mundo. Europa usa el estándar CCS , mientras que CHAdeMO se usa en Japón y un estándar GB / T se usa en China. Estados Unidos no tiene un estándar de facto, con una combinación de estaciones de carga CCS , Tesla Superchargers y CHAdeMO . Sin embargo, los vehículos que usan un tipo de enchufe generalmente pueden cargar en otros tipos de estaciones de carga mediante el uso de adaptadores de enchufe. [134]

Opción de extensor de rango [ editar ]

El BMW i3 tiene una variante con un motor de extensión de autonomía opcional a gasolina

Algunos autos eléctricos (por ejemplo, el BMW i3 ) tienen un extensor de rango de gasolina opcional . El sistema está diseñado como respaldo de emergencia para extender el alcance a la siguiente ubicación de recarga, y no para viajes de larga distancia. [135]

La opción de extensión de rango del BMW i3 fue diseñada para cumplir con la regulación CARB para una unidad de potencia auxiliar (APU) llamada REx. De acuerdo con las reglas adoptadas en marzo de 2012 por CARB, el BMW i3 2014 con una unidad REx instalada fue el primer automóvil en calificar como un vehículo eléctrico de batería de autonomía extendida o "BEVx". [136]

Vida útil [ editar ]

Como ocurre con todas las baterías de iones de litio, las baterías de los vehículos eléctricos pueden degradarse durante largos períodos de tiempo, especialmente si se cargan con frecuencia al 100%; sin embargo, esto puede tomar al menos varios años antes de que se note. [137]

Nissan declaró en 2015 que en ese momento solo el 0.01 por ciento de las baterías tenían que ser reemplazadas debido a fallas o problemas, y luego solo debido a daños infligidos externamente. Los vehículos que ya habían recorrido más de 200.000 km (124.274 millas) no tenían problemas con la batería. [138]

Futuro [ editar ]

Aparcamiento autónomo y carga

Volkswagen, en colaboración con seis socios, está desarrollando un proyecto de investigación de la UE que se centra en automatizar el estacionamiento y la carga de vehículos eléctricos. El objetivo de este proyecto es desarrollar un sistema de automóvil inteligente que permita la conducción autónoma en áreas designadas (por ejemplo, valet parking, park and ride) y pueda ofrecer soporte avanzado al conductor en entornos urbanos. [139] Tesla ha mostrado un prototipo de brazo robótico que carga automáticamente sus vehículos. [140]

Otros métodos de almacenamiento de energía

Los supercondensadores experimentales y los dispositivos de almacenamiento de energía del volante ofrecen una capacidad de almacenamiento comparable, una carga más rápida y una menor volatilidad. En 2010, se consideró que tenían el potencial de superar a las baterías como el almacenamiento recargable preferido para los vehículos eléctricos. [141] [142] La FIA incluyó su uso en sus reglamentos deportivos de sistemas de energía para vehículos de carreras de Fórmula Uno en 2007 (para supercondensadores) y 2009 (para dispositivos de almacenamiento de energía de volante).

Coches solares

Los automóviles solares son vehículos eléctricos que funcionan total o significativamente con energía solar directa , generalmente a través de celdas fotovoltaicas (PV) contenidas en paneles solares que convierten la energía del sol directamente en energía eléctrica, generalmente para cargar una batería.

Carga dinámica

La carga dinámica permite que los vehículos eléctricos se carguen mientras se conduce por carreteras o autopistas. Suecia está probando cuatro tecnologías de carga dinámica diferentes, tres de las cuales son adecuadas para turismos:

Patentes de carga de vehículos eléctricos [ editar ]

Qualcomm, Hyundai, Ford y Mitsubishi son los principales titulares de patentes de las cerca de 800 patentes de carga de vehículos eléctricos presentadas entre 2014 y 2017. [145] La mayoría de las patentes presentadas entre 2014 y 2017 sobre carga de vehículos eléctricos se presentaron en Japón, seguidas por Estados Unidos y luego China. [146]

Infraestructura [ editar ]

Estación de carga [ editar ]

Estación de carga en Río de Janeiro , Brasil . Esta estación es operada por Petrobras y utiliza energía solar.

Los vehículos eléctricos a batería se cargan con mayor frecuencia desde la red eléctrica durante la noche en la casa del propietario. La electricidad de la red se genera a su vez a partir de una variedad de fuentes; como carbón , hidroelectricidad , nuclear y otros. Las fuentes de energía como los paneles de células solares fotovoltaicas , microhidráulicas o eólicas también se pueden utilizar y se promueven debido a las preocupaciones sobre el calentamiento global .

Vista panorámica de la estación de carga rápida Tesla supercharger en Tejon Ranch, California

Las estaciones de carga pueden tener una variedad de diferentes velocidades de carga, siendo una carga más lenta más común para las casas y estaciones de carga más potentes en las vías públicas y áreas para viajes. [147] El BMW i3 puede cargar del 0 al 80% de la batería en menos de 30 minutos en modo de carga rápida. [148] Los supercargadores desarrollados por Tesla Motors proporcionan hasta 250 kW de carga, lo que permite una carga de 250 millas en 30 minutos. [149]

Conectores [ editar ]

La mayoría de los coches eléctricos utilizan acoplamientos conductores para suministrar electricidad para la recarga después de que CARB se fijara en el estándar SAE J1772 -2001 [150] como interfaz de carga para vehículos eléctricos en California en junio de 2001. [151] En Europa, la ACEA ha decidido utilizar el Conector tipo 2 de la gama de tipos de enchufes IEC_62196 para carga conductiva de vehículos eléctricos en la Unión Europea, ya que el conector tipo 1 (SAE J1772-2009) no proporciona carga trifásica. [152]

Otro enfoque es la carga inductiva utilizando una "paleta" no conductora insertada en una ranura del automóvil. Delco Electronics desarrolló el sistema de carga inductiva Magne Charge en 1998 para General Motors EV1 que también se utilizó para los vehículos Chevrolet S-10 EV y Toyota RAV4 EV.

Vehículo a red: carga y almacenamiento en búfer de la red [ editar ]

Durante los períodos de carga máxima , cuando el costo de generación puede ser muy alto, los vehículos eléctricos con capacidades de vehículo a red podrían aportar energía a la red. Estos vehículos pueden luego recargarse durante las horas de menor actividad a tarifas más económicas mientras ayudan a absorber el exceso de generación nocturna. Las baterías de los vehículos sirven como un sistema de almacenamiento distribuido para amortiguar la energía. [153]

Coches eléctricos disponibles actualmente [ editar ]

Autopista capaz [ editar ]

Según Bloomberg New Energy Finance , a diciembre de 2018 , había casi 180 modelos de automóviles de pasajeros y camionetas utilitarias totalmente eléctricos con capacidad para autopistas disponibles para ventas minoristas a nivel mundial. [154]

El Tesla Model 3 es el automóvil eléctrico enchufable más vendido de todos los tiempos en el mundo ; a diciembre de 2020 , se han vendido más de 800,000 unidades en todo el mundo. [11] [155]

Tesla se convirtió en el principal fabricante de vehículos eléctricos del mundo en diciembre de 2019, con ventas globales acumuladas de más de 900.000 automóviles totalmente eléctricos desde 2008. [156] [157] Su Model S fue el automóvil eléctrico enchufable más vendido del mundo en 2015 y 2016, [158] [159] y su Model 3 ha sido el coche eléctrico enchufable más vendido del mundo durante tres años consecutivos, de 2018 a 2020. [155] [160] [161] El Tesla Model 3 superó al Leaf en principios de 2020 para convertirse en el coche eléctrico acumulativo más vendido del mundo, con más de 500.000 vendidos hasta marzo de 2020. [11]Tesla produjo su automóvil eléctrico número 1 millón en marzo de 2020, convirtiéndose en el primer fabricante de automóviles en hacerlo. [162] Tesla figura como el fabricante de automóviles eléctricos enchufables más vendido del mundo, tanto como marca como por grupo automotriz durante tres años consecutivos, de 2018 a 2020. [163] [164] [165] [155]

A diciembre de 2019 , la Alianza Renault – Nissan – Mitsubishi es uno de los principales fabricantes de vehículos totalmente eléctricos del mundo. Desde 2010, las ventas globales de vehículos totalmente eléctricos de la Alianza totalizaron más de 800.000 vehículos eléctricos ligeros hasta diciembre de 2019, incluidos los fabricados por Mitsubishi Motors , que ahora forma parte de la Alianza. [166] Nissan lidera las ventas globales dentro de la Alianza, con aproximadamente 500.000 automóviles y furgonetas vendidos en abril de 2020, [167] seguido por el Groupe Renault con más de 273.550 vehículos eléctricos vendidos en todo el mundo hasta diciembre de 2019, incluido su cuadriciclo pesado Twizy . [166]El único vehículo totalmente eléctrico de Mitsubishi es el i-MiEV , con ventas globales de más de 50.000 unidades en marzo de 2015, lo que representa todas las variantes del i-MiEV, incluidas las dos versiones de minicab vendidas en Japón. [168] El Nissan Leaf más vendido de la Alianza fue el automóvil eléctrico enchufable más vendido del mundo en 2013 y 2014. [158] Hasta 2019, el Nissan Leaf fue el automóvil eléctrico legal en carretera más vendido del mundo con ventas globales de casi 450.000 unidades. [11] [169] La furgoneta utilitaria Renault Kangoo ZE es el líder europeo del segmento de vehículos ligeros totalmente eléctricos con ventas de 57.595 unidades hasta noviembre de 2020. [170]

Otros fabricantes líderes de vehículos eléctricos son BAIC Motor , con 480,000 unidades vendidas, SAIC Motor con 314,000 unidades y Geely con 228,700, todas ventas acumuladas en China a diciembre de 2019 . [171] BMW también es un fabricante líder de automóviles enchufables, con más de 500,000 automóviles eléctricos enchufables vendidos en todo el mundo en diciembre de 2019, [172] pero su línea de vehículos electrificados solo incluye un modelo totalmente eléctrico, el BMW i3 , con 200,000 unidades fabricadas hasta octubre de 2020, incluida la variante REx . [173]

La siguiente tabla enumera los autos totalmente eléctricos con capacidad para carreteras más vendidos de todos los tiempos con ventas globales acumuladas de más de 135,000 unidades desde su inicio hasta diciembre de 2020:

Vehículos eléctricos modernizados [ editar ]

Cualquier automóvil se puede convertir en un vehículo eléctrico utilizando kits de solución personalizados plug-and-play. El automóvil resultante de la conversión de un automóvil ICE en un automóvil eléctrico se llama Vehículo Eléctrico Reequipado.

Coches eléctricos por país [ editar ]

Las ventas globales de vehículos de pasajeros eléctricos enchufables y vehículos utilitarios ligeros legales en las carreteras alcanzaron el hito del millón en septiembre de 2015, casi el doble de rápido que los vehículos eléctricos híbridos (HEV). [195] [196] Las ventas mundiales acumuladas de vehículos ligeros totalmente eléctricos alcanzaron un millón de unidades en septiembre de 2016. [197] [198] Las ventas mundiales de automóviles de pasajeros enchufables superaron los 2 millones en diciembre de 2016, [199] el 3 millones marca en noviembre de 2017, [200] el hito de 5 millones en diciembre de 2018, [201] y totalizó 7,2 millones de unidades en diciembre de 2019. [12]A pesar del rápido crecimiento, el stock mundial de coches eléctricos enchufables representaba aproximadamente 1 de cada 250 vehículos (0,40%) en las carreteras del mundo a finales de 2018. [202]

A diciembre de 2019 , el stock mundial de automóviles de pasajeros eléctricos puros ascendía a 4,79 millones de unidades, lo que representa dos tercios de todos los automóviles de pasajeros enchufables en las carreteras del mundo. [12] China tiene la mayor flota de automóviles totalmente eléctricos en uso, con 2,58 millones a finales de 2019, más de la mitad (53,9%) del parque de coches eléctricos del mundo. Además, había casi 378.000 vehículos comerciales ligeros eléctricos en uso a finales de 2019, principalmente en China y Europa. [12]

Los automóviles totalmente eléctricos han sobrevendido los híbridos enchufables durante varios años y, para fines de 2019, el mercado de los enchufables continúa cambiando hacia vehículos con baterías completamente eléctricas. La relación global entre las ventas anuales de BEV y PHEV de batería pasó de 56:44 en 2012 a 74:26 en 2019. [203] [160] [161]

Ventas anuales de turismos eléctricos enchufables en los principales mercados del mundo entre 2011 y 2020 [12] [204] [205] [206] [207] [208] [209] [210]
Evolución de la relación entre las ventas mundiales de BEV y PHEV entre 2011 y 2020. [203] [160] [161]

Políticas e incentivos gubernamentales [ editar ]

Un aparcamiento y recarga gratuitos para coches eléctricos en Oslo

Varios gobiernos nacionales, provinciales y locales de todo el mundo han introducido políticas para apoyar la adopción de vehículos eléctricos enchufables en el mercado masivo . Se han establecido diversas políticas para proporcionar: apoyo financiero a consumidores y fabricantes; incentivos no monetarios; subsidios para el despliegue de infraestructura de carga; y regulaciones a largo plazo con objetivos específicos. [12] [211]

Los incentivos financieros para los consumidores tienen como objetivo hacer que el precio de compra de un automóvil eléctrico sea competitivo con el de los automóviles convencionales debido al mayor costo inicial de los vehículos eléctricos. Dependiendo del tamaño de la batería, existen incentivos de compra únicos, como subvenciones y créditos fiscales ; exenciones de derechos de importación; exenciones de peajes y tasas de congestión ; y exención de tasas de registro y anuales.

Estados Unidos ofrece un crédito fiscal federal sobre la renta de hasta 7.500 dólares estadounidenses . [57] El Reino Unido ofrece una subvención para vehículos enchufables de hasta 4.500 libras esterlinas ( 5.929 dólares estadounidenses ). [213] Francia introdujo un bonus-malus CO
2
-impuesto de base que penaliza la venta de vehículos de combustibles fósiles. [12] [211] [214] A partir de 2020 , los incentivos monetarios están disponibles en varios estados miembros de la Unión Europea , China, Noruega, algunas provincias de Canadá, Corea del Sur, India y otros países. [12]

Coche totalmente eléctrico en un carril bus en Oslo .

Entre los incentivos no monetarios, hay varias ventajas, como permitir el acceso de vehículos enchufables a los carriles para autobuses y carriles para vehículos de alta ocupación , estacionamiento gratuito y carga gratuita. [211] Algunos países o ciudades que restringen la propiedad de automóviles privados (por ejemplo, un sistema de cuotas de compra para vehículos nuevos) o han implementado restricciones de conducción permanentes (por ejemplo, días sin conducir), tienen estos esquemas que excluyen los vehículos eléctricos para promover su adopción. [214] [215] [216] [217] [218] [219]

Algunos gobiernos también han establecido señales regulatorias a largo plazo con objetivos específicos como mandatos de vehículos de cero emisiones (ZEV) , CO nacional o regional.
2
regulaciones de emisiones, estrictas normas de ahorro de combustible y la eliminación gradual de las ventas de vehículos con motores de combustión interna . [12] [211] Por ejemplo, Noruega estableció un objetivo nacional que para 2025 todas las ventas de automóviles nuevos deberían ser ZEV ( batería eléctrica o hidrógeno ). [220] [221]

Planes de vehículos eléctricos de los principales fabricantes [ editar ]

Volkswagen ID.3
Mazda MX-30
Ford Mustang Mach-E

Barreras psicológicas para la adopción [ editar ]

Durante el siglo pasado, la mayoría de las personas han conducido automóviles ICE, lo que los hace sentir comunes, familiares y de bajo riesgo. [250] A pesar de que la tecnología de vehículos eléctricos ha existido durante más de un siglo y los vehículos eléctricos modernos han estado en el mercado durante décadas, múltiples estudios muestran que varios factores psicológicos afectan la adopción de vehículos eléctricos.

Rango de ansiedad [ editar ]

Un estudio de 2019 encontró que el miedo dominante que obstaculizaba la adopción de vehículos eléctricos era la ansiedad por el alcance . [251] Los conductores de automóviles de ICE están acostumbrados a realizar viajes sin tener que planificar paradas para reabastecimiento de combustible, y pueden preocuparse de que un vehículo eléctrico carezca del alcance para llegar a su destino o la estación de carga más cercana. [252] Se ha demostrado que la ansiedad por la autonomía disminuye entre los conductores que se han familiarizado y experimentado con los vehículos eléctricos. [252]

Preocupaciones sobre la identidad [ editar ]

Este mismo estudio también encontró que las personas ven la conducción de un vehículo eléctrico como una acción tomada por aquellos con "actitudes más fuertes a favor de la seguridad ambiental y energética" o por aquellos que se sienten "atraídos por la novedad y el estatus asociado con estar entre los primeros en adoptar nuevos tecnología". [251] Por lo tanto, las personas pueden resistirse a tener un vehículo eléctrico si no se consideran ambientalistas o los primeros en adoptar nuevas tecnologías, o no quieren que otros piensen en sí mismos de esta manera.

El valor percibido asociado con la conducción de un vehículo eléctrico también puede diferir según el género . Una encuesta de 2019 realizada en Noruega encontró que las personas creen que las mujeres conducen vehículos eléctricos con fines de sostenibilidad, mientras que los hombres conducen vehículos eléctricos para la nueva tecnología. [253] El proceso de pensamiento detrás de este estereotipo es que "los hombres conducen automóviles grandes y caros, mientras que las mujeres conducen automóviles más pequeños y menos valiosos". [253] Dado que las razones detrás de la adopción de vehículos eléctricos tienen un componente de género, se puede argumentar que algunos temen que conducir un vehículo eléctrico resulte en una desconexión entre su identidad de género y cómo los perciben los demás.

Ver también [ editar ]

  • Aviones eléctricos
  • Barco electrico
  • Bus electrico
  • Eficiencia energética del coche eléctrico
  • Motocicletas y scooters eléctricos
  • Deporte de motor eléctrico
  • Sonidos de advertencia de vehículos eléctricos : "sonido de motor" falso generado para la seguridad de los peatones
  • Vehículo eléctrico a batería
  • Fórmula E
  • Lista de coches eléctricos disponibles actualmente
  • Eliminación progresiva de los vehículos de combustibles fósiles
  • Coche solar
  • Electrificación de vehículos

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Enlaces externos [ editar ]

  • Medios relacionados con automóviles eléctricos en Wikimedia Commons
  • ¿Cómo funciona un coche eléctrico?
  • Automóvil eléctrico en la Encyclopædia Britannica