conversión de vehículos eléctricos

En ingeniería automotriz , la conversión a vehículo eléctrico consiste en la sustitución del motor de combustión y los componentes conectados de un automóvil por un motor eléctrico y baterías, para crear un vehículo eléctrico de batería (BEV, por sus siglas en inglés).

La conversión de un vehículo con motor de combustión interna (también conocido como vehículo de combustión) a un vehículo eléctrico de batería tiene dos objetivos principales . El primero es eliminar las emisiones de escape de los vehículos que ya circulan, ya que los vehículos eléctricos no producen emisiones directas.

El segundo objetivo es reducir la enorme cantidad de residuos que se generan cuando los coches llegan al final de su vida útil, ya que los vehículos más antiguos o los que quedan inservibles tras un accidente de tráfico suelen ser desguazados. Esto genera una cantidad considerable de residuos de metal, plástico y tela, y consume mucha energía para reciclar las piezas desechadas y convertirlas en materiales útiles.

El precio es otro factor clave para el creciente mercado de conversión de coches eléctricos. El coste de las baterías y los motores eléctricos ha disminuido en los últimos años, y el coste de la conversión depende de muchos factores, como la autonomía y las baterías utilizadas. No todas las empresas de conversión son iguales.

Casi cualquier vehículo puede convertirse a eléctrico. Mucha gente prefiere elegir un vehículo ligero y aerodinámico para maximizar la autonomía por carga de batería. Además, debe haber suficiente espacio y capacidad de carga para las baterías.

La batería proporciona la fuente de energía eléctrica. Las baterías más comunes y económicas son las de plomo-ácido con electrolito líquido. Les siguen las baterías AGM (absorción de fibra de vidrio) selladas y libres de mantenimiento, un poco más potentes y caras. Luego están las baterías más especializadas, como las de níquel-metal hidruro (Ni-MH) y las de iones de litio ; más difíciles de encontrar, pero ligeras, de mayor duración, libres de mantenimiento y mucho más caras. Las nuevas baterías de litio se muestran prometedoras para los vehículos eléctricos en un futuro próximo.

El cargador que restablece la energía a las baterías (que pueden estar montadas dentro del vehículo o en una estación de carga especial en una ubicación fija). El controlador de potencia , que regula el flujo de energía entre la batería y el/los motor/es eléctrico /s, controlado por un acelerador electrónico . Uno o más motores eléctricos y su fijación mecánica a la transmisión . Conductores de potencia que conectan la batería, el controlador y el/los motor/es. Equipos accesorios para alimentar equipos auxiliares como frenos asistidos y sistema de calefacción. Circuitos y equipos de control que permiten el control y el enclavamiento de los diversos componentes. Instrumentación específica para el funcionamiento y el mantenimiento de la conversión.

La conversión de un vehículo eléctrico a uno convencional suele implicar 10 componentes principales: el paquete de baterías, el sistema de gestión de baterías (BMS), el controlador del motor, el motor eléctrico, el cargador integrado, el convertidor CC-CC, el contactor y la caja de conexiones de alta tensión, el acelerador de efecto Hall, el sistema de gestión térmica y el arnés de cableado con cables de alta tensión.

La conversión de coches eléctricos ha pasado de ser una actividad exclusiva de aficionados y entusiastas a una industria en rápido crecimiento. ^{[ 1 ] [ 2 ]} US Electricar fue una de las primeras empresas comerciales de conversión de coches eléctricos, fundada en la década de 1970 para vender versiones convertidas de coches convencionales en Estados Unidos utilizando sistemas de almacenamiento de baterías de plomo-ácido. ^{[ 3 ] : 247–250 [ 4 ]} Solectria fue otro notable convertidor temprano, que ofrecía el Force , que estaba equipado con baterías de plomo-ácido junto con variantes premium con mayor autonomía que utilizaban baterías de níquel-metal hidruro. ^{[ 5 ] : 70}

Impulsadas por la crisis climática, las conversiones de vehículos eléctricos abordan la escasez de vehículos eléctricos nuevos y también ofrecen una alternativa más asequible para muchos, ya que los vehículos eléctricos nuevos siguen siendo más caros que sus homólogos con motor de combustión interna. Esto también ha llevado a que la industria de conversión de vehículos eléctricos se diversifique, dejando de centrarse únicamente en la conversión de coches clásicos y de alta gama. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Desde principios de 2021, es posible convertir un vehículo de gasolina, diésel o híbrido para que funcione como un coche eléctrico de batería por alrededor de 6.000 libras esterlinas (8.300 dólares). ^{[ 8 ]}

La industria ha trabajado estrechamente con los reguladores de varios países para establecer protocolos de seguridad y garantizar que las pruebas de inspección anuales de vehículos eléctricos se realicen de la misma manera que las de cualquier otro vehículo eléctrico. ^{[ 9 ]}

La principal barrera para el éxito generalizado de la industria de conversión de vehículos eléctricos es la disponibilidad de baterías y motores, ya que los fabricantes de vehículos no están muy dispuestos a vender su tecnología para este fin. Sin embargo, ha surgido una comunidad de código abierto paralela a la industria de conversión de vehículos eléctricos que permite que baterías y motores de diferentes fabricantes funcionen conjuntamente para reducir costes y superar los problemas de disponibilidad. ^{[ 10 ]}

Para satisfacer la creciente demanda de mecánicos capacitados que puedan realizar la conversión de vehículos eléctricos, organizaciones como New Electric Ireland han desarrollado programas de capacitación para educar a mecánicos y aficionados sobre cómo realizar dichas conversiones. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Los aficionados suelen construir sus propios vehículos eléctricos transformando automóviles de producción existentes para que funcionen exclusivamente con electricidad. Existe una industria artesanal que apoya la conversión y construcción de vehículos eléctricos de batería por parte de aficionados. ^{[ 13 ]} Universidades como la Universidad de California, Irvine, incluso construyen sus propios automóviles eléctricos o híbridos eléctricos personalizados desde cero.

Los vehículos eléctricos de batería de corto alcance pueden ofrecer al aficionado comodidad, utilidad y rapidez, sacrificando únicamente la autonomía. Estos vehículos pueden construirse con baterías de plomo-ácido de alto rendimiento, utilizando aproximadamente la mitad de la masa necesaria para una autonomía de 100-130 km (60-80 millas) . El resultado es un vehículo con una autonomía de unos 50 km (30 millas) que, con una distribución de peso adecuada (40/60 entre la parte delantera y trasera), no requiere dirección asistida , ofrece una aceleración excepcional en el extremo inferior de su rango de funcionamiento y es apto para circular legalmente por autopista. Sin embargo, estos vehículos son caros debido al mayor coste de estas baterías de alto rendimiento. Al incluir una transmisión manual , los vehículos eléctricos de corto alcance pueden lograr un mejor rendimiento y una mayor eficiencia que los vehículos eléctricos de una sola velocidad desarrollados por los principales fabricantes. A diferencia de los carritos de golf adaptados que se utilizan como vehículos eléctricos de barrio , los vehículos eléctricos de corto alcance pueden circular por las típicas vías suburbanas (donde los límites de velocidad habituales son de 60 a 80 km/h, 35 a 50 mph ) y pueden seguir el ritmo del tráfico habitual en dichas carreteras y en los cortos tramos de "carril lento" de entrada y salida de las autopistas comunes en las zonas suburbanas.    

Ante la escasez crónica de combustible en la Franja de Gaza , el ingeniero eléctrico palestino Waseem Othman al-Khozendar inventó en 2008 una forma de convertir su coche para que funcionara con 32 baterías eléctricas. Según al-Khozendar, las baterías se pueden cargar con electricidad por valor de 2 dólares estadounidenses para recorrer entre 180 y 240 km (110 y 150 millas) . Tras una carga de siete horas, el coche también debería poder alcanzar una velocidad de hasta 100 km/h (60 mph) . ^{[ 14 ] [ 15 ]}    

En 2008, varios fabricantes chinos comenzaron a comercializar fosfato de hierro y litio ( LiFePO4).₄ ) bateríasdirectamente a aficionados y talleres de conversión de vehículos. Estas baterías ofrecíanuna relación potencia-peso, lo que permitía a las conversiones de vehículos alcanzar típicamenteentre 120 y 240km (75 y 150millas)por carga. Los precios disminuyeron gradualmente hasta aproximadamente350 dólares estadounidensespor kWh a mediados de 2009. A medida que elLiFePO  _{Las 4} celdas tienen una vida útil de 3000 ciclos, en comparación con los 300 ciclos típicos de las baterías de plomo-ácido, la vida útil esperada deLiFePO₄ celdas duran aproximadamente 10 años.LiFePO_{Las baterías de 4} celdas requieren sistemas de gestión y carga más costosos que las baterías de plomo-ácido.

Las células solares a bordo pueden utilizarse para alimentar un vehículo eléctrico. ^{[ 16 ] [ 17 ]} La pequeña potencia generada por las células solares montadas en un vehículo significa que los demás componentes del sistema deben ser especiales para compensar esto.

El proceso de conversión comienza con la selección de un vehículo donante, que puede funcionar con combustible (gasolina, diésel o híbrido). A continuación, se retiran el motor, el depósito de combustible y la caja de cambios, y se sustituyen por un motor eléctrico, baterías y un inversor. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

Si el vehículo donante es híbrido, el eje de transmisión también puede conservarse, ya que ha sido diseñado para funcionar con baterías y sistemas de suministro de energía de vehículos eléctricos. Es común que las baterías utilizadas en las conversiones a vehículos eléctricos se reciclen de vehículos eléctricos nuevos que han estado involucrados en un accidente de tráfico. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} En Europa, el peso en vacío del vehículo donante deberá conservarse una vez convertido.

Una vez que el coche haya sido modificado, deberá ser evaluado por un ingeniero de seguridad vehicular antes de que pueda circular por la carretera.

En algunos países, el usuario puede optar por comprar un vehículo convertido de cualquier modelo en los concesionarios del fabricante pagando únicamente el costo de las baterías y el motor, sin costos de instalación (esto se denomina preconversión o conversión previa). ^{[ 24 ]}

La industria de conversión de vehículos eléctricos ha crecido hasta incluir talleres de conversión de automóviles , ^{[ 25 ]} kits de posventa ^{[ 26 ]} y componentes de vehículos. ^{[ 27 ] [ 28 ]} Algunas empresas se centran específicamente en ciertos coches clásicos (por ejemplo, VW Beetle , Rolls-Royce, Jaguar, Citroën H Van , etc.) ^{[ 29 ] [ 30 ]}

El trabajo de estas empresas ha sido destacado por publicaciones como Autocar ^{[ 8 ]} Fully Charged , ^{[ 31 ]} y Auto Express ^{[ 32 ]} ya que los precios han bajado y la demanda ha aumentado para conversiones asequibles junto con opciones de alta gama.

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