La climatización en vehículos eléctricos

Existen pocas diferencias entre un vehículo eléctrico y un vehículo convencional, el conductor accede y conduce el vehículo prácticamente de la misma forma. La principal diferencia recae en repostar combustible o bien enchufar el coche en un punto de recarga para reponer la batería.

Sin embargo, a nivel mecánico el vehículo eléctrico tiene ciertos inconvenientes que hacen que el sistema de climatización sea diferente al de un vehículo normal.

En este post se comenta el funcionamiento de algunos sistemas de climatización de vehículos eléctricos.

Al no disponer de un motor de combustión interna, los fabricantes de vehículos eléctricos deben plantearse:

• Cómo accionar el compresor del A/A: el motor eléctrico no dispone de ninguna polea para la correa de arrastre del compresor. También se ha de tener en cuenta que el motor eléctrico no transmite ningún movimiento rotativo cuando el vehículo está detenido, por ejemplo, en un semáforo (no precisa de ralentí) con lo cual, a pesar de disponer de una polea de accionamiento el compresor no giraría.
• Cómo disponer de una fuente de calor para el radiador de la calefacción: un motor eléctrico trabaja a una temperatura aproximada de 50ºC, que es insuficiente para la calefacción del habitáculo.

 Inicialmente y al igual que en muchos otros vehículos, los vehículos eléctricos no disponían de aire acondicionado. Este se consideraba un lujo.

Actualmente es impensable adquirir un vehículo sin esta comodidad, así pues en el bucle frío se utilizan los mismos componentes que en un vehículo convencional (compresor, condensador, válvula de expansión, evaporador…) con la diferencia de que el compresor es activado a través de un motor eléctrico albergado en su interior.

A pesar de que no necesita ninguna correa de accionamiento, su ubicación sigue siendo en el vano motor con el fin de evitar vibraciones en el interior del habitáculo.

Es habitual que estos compresores sean accionados por corriente alterna y un voltaje elevado procedente de la batería de tracción. Son capaces de variar sus revoluciones de giro en función de las frigorías solicitadas.

Prestad especial atención a la hora de comprobar la alimentación de un compresor eléctrico pues suele oscilar entre 150 y 400v. Se aconseja el uso de equipos de diagnosis para su verificación.

Se necesita una acreditación especial para intervenir en este tipo de instalaciones ya que se consideran instalaciones de alta tensión.

Para reducir su tamaño, este tipo de compresores acostumbran a ser de tipo Scroll. Su funcionamiento consiste en una turbina que gira de forma excéntrica dentro de otra con el fin de aspirar y comprimir el gas refrigerante, algo parecido a una bomba de aceite de un motor.

El gas refrigerante empleado dependerá de la normativa vigente en el año de fabricación del vehículo, siendo los más utilizados en la actualidad el R-134a y el HFO-1234yf.

El aceite es específico para este tipo de compresores. En general se reemplaza el aceite tipo PAG (Polialquilglicol) por uno de tipo POE (Polioléster) con propiedades dieléctricas para evitar descargas eléctricas internas. A modo de ejemplo, Honda utiliza un aceite denominado SE-10Y mientras que Renault utiliza el Denso ND-11.

IMPORTANTE: ¡Consultad siempre el tipo de aceite propuesto por el fabricante en caso de reposición!

Algunos vehículos eléctricos también utilizan el compresor del aire acondicionado para refrigerar la batería de tracción. En este caso, el vehículo incorpora un segundo evaporador y válvula de expansión con alguna electroválvula para separar la parte del habitáculo de la parte de la batería. 

Referente a la fuente de calor para la calefacción, los primeros vehículos eléctricos equipaban una calefacción estacionaria que funcionaba con un pequeño depósito de combustible (gasolina o diesel). Este tipo de calefacciones es muy empleado en autocaravanas y su funcionamiento es muy parecido al de las calefacciones domésticas: un quemador alimentado con carburante emite una llama para calentar un circuito de agua que transcurrirá a través de un intercambiador de calor.

Otra opción adoptada y más actual consiste en utilizar unas resistencias eléctricas adicionales para calentar el líquido refrigerante que circula a través del circuito de calefacción. Estas resistencias se activan cuando el vehículo está en marcha y se solicita la función de calefacción.

En numerosas ocasiones estas resistencias trabajan al mismo voltaje que la batería de tracción (150 - 400v). Su manipulación requiere especial atención.

Además de las resistencias eléctricas, este sistema precisa de una bomba de agua accionada eléctricamente (normalmente con una tensión de 12v) pues este tipo de vehículos carecen de correas de arrastre. Esta bomba es accionada con una señal de relación cíclica de apertura (RCO) pudiendo variar sus revoluciones de giro en función de las calorías solicitadas.

Este sistema de calefacción es totalmente independiente del circuito de refrigeración del motor y otros elementos necesarios para el funcionamiento de la tracción eléctrica.

La separación se debe a que un circuito pretende calentar el líquido refrigerante para aportar calorías al habitáculo mientras que el otro debe enfriarlo para refrigerar los elementos del sistema de tracción.

Cómo se ha visto, los sistemas de climatización empleados en los vehículos eléctricos requieren de una tensión procedente de la batería de tracción, lo que supone una disminución considerable de la autonomía del vehículo.

Con el fin de aumentar la autonomía, muchos vehículos eléctricos disponen de un programa que permite anticipar el calentamiento o refrigeración del habitáculo mientras se está cargando la batería de tracción. En este caso, la corriente necesaria para este proceso proviene de la red eléctrica doméstica en lugar de la propia batería y el usuario del vehículo puede salir de su domicilio con el habitáculo aclimatado y el 100% de la batería.

El usuario puede programar la hora de encendido de la climatización a través de los diferentes menús del vehículo. La orden sólo se hará efectiva si el vehículo detecta que está conectado a una red eléctrica.

- Los contenidos de este post están sacados del curso de formación "Tracciones eléctricas" llevado a cabo por Grup Eina Digital. -

Próximamente se impartirá el curso sobre el Renault Zoe dónde se explicará en detalle el complejo sistema de climatización de este, para más información sobre los cursos http://www.eurecar.org/es