Métodos de carga de coches eléctricos

Existen diversos métodos para recargar las baterías de los coches eléctricos . Actualmente, la mayor preocupación en torno al transporte con vehículos eléctricos es la autonomía total disponible antes de necesitar recargar. La mayor autonomía registrada hasta la fecha fue de 606,2 millas, lograda por un Tesla Model 3. Sin embargo, esto se realizó en condiciones muy controladas, donde el coche mantuvo una velocidad constante sin el consumo adicional del compresor del aire acondicionado. ^{[ 1 ]} Normalmente, la batería duraría aproximadamente 300 millas, el equivalente a tres días de desplazamientos urbanos en clima cálido o un día en clima frío. Con estas limitaciones, los viajes de larga distancia no son adecuados para un coche eléctrico a menos que haya estaciones de carga rápida disponibles en la ruta.

El proceso de descarga implica que los iones de litio del electrodo positivo atraviesen un separador/ electrolito . Posteriormente, los iones se transfieren, a través de una interfaz de electrolito sólido (SEI), al electrodo negativo, donde se intercalan . El posible inconveniente de la carga rápida es que el envejecimiento de la batería puede acelerarse debido a la inestabilidad de la SEI, producida por los ciclos repetidos de carga y descarga.

La nueva carga por pulsos ha mejorado significativamente la estabilidad de la SEI, ya que los nuevos métodos de carga han reducido la reacción química innecesaria y la SEI crece mediante una reacción de reducción. Por lo tanto, el ciclo de vida y la eficiencia de la batería también han mejorado en comparación con el método de carga tradicional. ^{[ 2 ]} Además, en el método de carga tradicional, se puede producir etileno durante la carga debido a la reducción del electrolito (EC, principalmente) con iones de litio. Dado que la batería está cerrada, la presión interna se contiene. El etileno producido provocará una sobrepresión dentro de la batería. La sobrepresión de la batería también puede causar que la batería se expanda debido a un aumento de la temperatura interna, lo que podría provocar una explosión. Sin embargo, al utilizar este nuevo método de carga de forma de onda compuesta, se puede reducir el etileno producido al suprimir la reacción de reducción del electrolito. Por lo tanto, al proporcionar una energía moderada para que los iones de litio se transfieran durante la carga y un pulso negativo rápido para reducir las reacciones químicas no deseadas, parece ser un método de carga teórico para el futuro. ^{[ 3 ]}

Los distintos algoritmos varían en eficiencia de carga, tiempo de carga, ciclos de vida de la batería y costes. Sin embargo, los investigadores aún no pueden determinar cuál es el más adecuado para cada aplicación, ya que se han desarrollado numerosos algoritmos, cada uno con sus ventajas y desventajas. Por ejemplo, el método de carga de corriente constante y voltaje constante requiere un tiempo de carga mayor que el algoritmo de carga de corriente multietapa, mientras que el coste de investigación de este último es superior. Teniendo en cuenta las ventajas y desventajas de cada algoritmo, el objetivo es encontrar el más apropiado para cada aplicación.

La carga sin contacto utiliza resonancia magnética para transferir energía en el aire entre el cargador y la batería. Esto logra una transformación de energía altamente eficiente. ^{[ 7 ]} Como el cargador sin contacto puede seguir cargando el vehículo, permite que los vehículos eléctricos tengan una batería más pequeña. Por sí mismo, es más económico, más seguro y de desarrollo más sostenible. Dado que la batería es el principal contribuyente al costo de un vehículo eléctrico, el precio de venta sugerido por el fabricante (MSRP) de un vehículo eléctrico se reduce como resultado del uso de la carga sin contacto. Sin embargo, desarrollar un sistema de carga sin contacto requiere un gran apoyo financiero. Por ejemplo, para realizar la carga en tiempo real en la carretera, se requiere la instalación de una bobina receptora debajo del automóvil y la reconstrucción de la carretera y la colocación de una bobina transmisora ​​debajo de la vía de suministro de energía. De esta manera, permite que el automóvil se cargue automáticamente mientras circula por la carretera. ^{[ 8 ]} Debido a esto, muchos fabricantes de vehículos eléctricos están utilizando métodos de carga tradicionales para mantener los costos bajos. Dado que los sistemas de carga sin contacto se basan en el campo electromagnético como su mecanismo de acción, los dispositivos electrónicos cercanos al cargador pueden verse afectados negativamente durante la carga. También existe la posibilidad de que los animales puedan verse afectados. La eficiencia es otra preocupación para los investigadores.

El intercambio de baterías implica el uso de un sistema automático o semiautomático para reemplazar una batería descargada por una completamente cargada. ^{[ 9 ]} Este proceso solo puede ser realizado por personal técnico. El objetivo es lograr un tiempo de repostaje comparable al de un vehículo de gasolina tradicional, con intercambios que generalmente se completan en aproximadamente 3 minutos. En China, empresas como NIO han construido más de 1151 estaciones de intercambio de baterías para ayudar a popularizar esta tecnología. ^{[ 10 ]}