Electromovilidad.

Electromovilidad.

Presentación

Índice

Lección 1

Lección 2

Lección 3

Lección 1

Introducción a la Electromovilidad

Audio

conceptos básicos

Pregunta interactiva

Historia y evolución

Ventajas y desventajas de la Electromovilidad.

01

Introducción a la Electromovilidad.

01

Conceptos Básicos

Introducción a la Electromovilidad

La Electromovilidad se refiere al uso de vehículos que utilizan uno o más motores eléctricos para su propulsión,en lugar de motores de combustión interna que funcionan con combustible fósiles como gasolina o diésel.Este concepto está asociado al desarrollo sostenible,reducción de emisiones contaminantes y mejora de la eficiencia energética en el transporte.

Conceptos básicos

• BEV(Battery Electric Vehicle):100% eléctrico,funciona solo con baterías recargables (ej.Tesla Model 3)
• HEV(Hybrid Electric Vehicle):Combinan un motor de combustión con uno eléctrico (ej.Toyota Prius )
• PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle):Son híbridos recargables mediante enchufes(ej.Mitsubishi Outlander PHEV)
• FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle):Usan hidrógeno para producir generar electricidad mediante una celda de combustión (ej.Toyota Mirai).

01

Historia y Evolución de la Electromovilidad

Historia y evolución de la Electromovilidad

XXI

XX

XX

XIX

XIX

XXI

XXI

2000-2010

1997-2000

1970-1990

1900-1930

1815-1900

2010-2020

2020-Presente

01

Ventajas y Desventajas de la Electromovilidad

Ventajas y Desventajas

Ventajas

Desventajas

• Respetan el medio ambiente.
• Silenciosos.
• Ahorro a largo plazo.
• Extensión de impuestos y veneficios fiscales.
• Tecnologías avanzadas.
• Mayor autonomía y creciente infraestructura de carga.

• Reducido números de puntos de carga y elextrolineras.

• Poca autonomía.
• Menor potencia.
• Precio.
• Contaminación asociada a la generación de electricidad.

Lección 1

Quiz

Empezar

Pregunta 2/10

MIRA ESO

Pregunta 1/10

¡Check!

Pregunta 3/10

Lección 2

Centros de Carga

B.M.S

Convertidor

Paquete de baterías

Controlador

Conclusiones

Preguntas interactivas.

Bomba de vacío (frenos)

02

Centros de carga

Utiliza líneas temporales…

XX

XX

XIX

20XX

20XX

20XX

Masificacion y transicion energetica (2020-actualidad)

Consolidacion y estandarizacion (2015-220)

Expansion real y comercializacion (2008-2015)

Primeros intentos serios decada de 1990

Renacimiento y experimentacion(1960-1980)

Finales deel diglo XIX-Principios del XX

Info

CENTROS DE CARGA

Los centros de carga de un vehiculo electrico (V.E) se refieren a los puntos o estaciones donde se pueden recargar la bateria del vehiculo.Estos centros pueden ser de uso residencial,pueblico o comercial,y varian en velocidad,potencia y tipo de conector.

• Carga Residencial(hogar).

• Carga Publica.

• Carga Rapida/Ultrarrapida (estaciones de carga rapida DC)

Tipos de conectores comunes

Factores que influyen en la carga:

• Capacidad de la bateria del VE.
• Potencia del punto de carga.
• Tipo de conector compatible.
• Estado de carga de la bateria.
• Temperatura ambiente (afecta eficiencia).

Centros de carga

Cuestionario

START

QUESTION 1/10

QUESTION 2/10

QUESTION 3/10

QUESTION 4/10

QUESTION 5/10

QUESTION 6/10

QUESTION 7/10

02

Paquetes de baterías

Paquete de Baterias

El paquete de baterias en un vehiculo electrico (VE) es uno de los componentes mas importante del sitema de propulsion, ya que almacena la eneergia electrica que alimenta el motor.

¿Que es el paquete de baterias?

Es un conjunto de celdas de bateria agrupadas en modulos y organizadas en una estructura completa que suministra energia al motor del vehiculo electrico. Este paquete es el equivalente al tanque de gasolina en un auto convencional.

Estructura tipica de un paquete de baterias.

Paquete (o ''pack'') de baterias

Celdas

Modulos

• Son las unidades mas pequeñas que almacenan energia.

• Pueden ser cilindricas,prismaticas o tipo pouch.

• Comunmente son de iones de litio (Lion)

• Contiene multiples modulos,junto con:

Sistemas de gestion termica (refrigeracion o calefaccion)

• Carcasa protectora(normalmente de aluminio o acero).

• Sistema BMS (Battery Management System).

• Sensores y cableado de potencia.

• Agrupan varias celdas.

• Se conectan en serie/paralelo para alcanzar los niveles deseados de voltaje y capacidad.

02

Controlador

Secciones como esta te ayudarán a poner orden

El controlador de un vehículo eléctrico (VE) es uno de los componentes más importantes del sistema de propulsión. Es el "cerebro" que gestiona cómo se entrega la energía desde la batería hasta el motor eléctrico, regulando la velocidad, el par motor y otros aspectos del funcionamiento del vehículo.

¿Que es el controlador del vehiculo electrico?

Es un dispositivo electrónico de potencia que:

• Regula la entrega de energía eléctrica del pack de baterías al motor eléctrico.

• Convierte la corriente continua (DC) de las baterías en corriente alterna (AC) (si el motor lo requiere).

• Ajusta parámetros como la aceleración, el frenado regenerativo y la velocidad del motor.

• Se comunica con otros sistemas del vehículo, como el sistema de gestión de batería (BMS), el inversor, el pedal del acelerador, y sistemas de diagnóstico o seguridad.

Info

Principales funciones del controlador.

1. Conversion de energia.
2. control de velocidad y torque.
3. Frenado regenerativo.
4. Proteccion del sistema
5. Comunicacion.

Tipos de controladores segun el motor:

02

Bomba de vacío (FRENOS)

La bomba de freno en un vehículo eléctrico (VE) cumple la misma función básica que en un vehículo convencional: crear presión hidráulica que se transmite a las pinzas de freno o cilindros de rueda, para detener el vehículo. Sin embargo, en los vehículos eléctricos hay algunas diferencias importantes por la integración con el frenado regenerativo y los sistemas electrónicos.

Diferencias en vehiculos electricos(VE):

Sistema de freno "brake-by-wire" (sin conexión mecánica directa)

• El pedal no acciona directamente la bomba hidráulica.
• Un sensor de posición del pedal detecta la intención de frenado.
• Una unidad electrónica de control (ECU) calcula cuánto freno aplicar mediante:

-Frenado regenerativo (motor funciona como generador).-Frenado hidráulico tradicional, si es necesario

• Se utiliza una bomba de freno eléctrica asistida, muchas veces llamada "unidad de freno integrada" (ej: Bosch iBooster, Continental MK C1).

Diferencias en vehiculos electricos:

Bomba de freno eléctrica asistida:

• Sustituye el servofreno tradicional (vacío) por un motor eléctrico que genera la presión hidráulica.
• Es más compacto y eficiente, especialmente útil porque los VE no tienen motor térmico que genere vacío.
• Mejora el frenado autónomo y asistido (ADAS).

Diferencias en vehiculos electricos:

Frenado regenerativo + hidráulico (combinado):

• En frenadas suaves: solo se activa el motor en modo generador (freno regenerativo).
• En frenadas fuertes o de emergencia: se activa también la bomba hidráulica para frenar con los discos.
• El sistema calcula la mezcla ideal entre frenado regenerativo y mecánico.

Ventajas de las bombas de frenos en los vehiculos electricos

• Mayor eficiencia y precisión.
• Permiten frenado autónomo y asistencias inteligentes.
• Integración con frenado regenerativo para ahorrar energía.
• Eliminar componentes como el servofreno por vacío.

02

B.M.S

El BMS (Battery Management System) o Sistema de Gestión de Batería en un vehículo eléctrico (VE) es un componente esencial para la seguridad, eficiencia y longevidad del pack de baterías. Su función principal es monitorizar, proteger y gestionar la batería en tiempo real.

¿Que es el BMS en un vehiculo electrico?

Es un sistema electrónico (hardware + software) que:

• Supervisa constantemente cada celda de la batería.
• Garantiza que la batería opere dentro de límites seguros.
• Controla la carga y descarga para evitar daños.
• Equilibra el voltaje entre las celdas (cell balancing).
• Se comunica con otros sistemas del vehículo (motor, cargador, ECU).

Info

Tipo de arquitectura de BMS

Funciones Principales del BMS

¿Como funciona internamente un BMS?

Componentes claves:

Fabricantes conocidos de BMS

• Sensores: de voltaje, corriente, temperatura en cada celda o módulo.
• MCU / microcontrolador: procesa los datos, ejecuta algoritmos.
• MOSFETs / relés: permiten o bloquean el paso de corriente.
• Balanceadores pasivos o activos: para igualar el voltaje de celdas.
• Módulo de comunicación: CAN bus, UART, SPI, etc.

• LG Chem.
• Panasonic
• Tesla (propio diseño).
• Texas Instruments (chips BMS).
• Analog Devices.
• NXP.
• AVL.
• Valence / Ewert Energy.

Parámetros clave que gestiona el BMS

SOC (%)

Corriente

Voltaje total

DOD (%)

SOH (%)

Temperatura

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Convertidor

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En un vehículo eléctrico (VE), el convertidor es un componente clave del sistema eléctrico que gestiona cómo se transforma y distribuye la energía entre diferentes sistemas del vehículo. Existen varios tipos de convertidores en un VE, y cada uno cumple una función diferente.

¿Qué es un convertidor en un vehículo eléctrico?

Es un dispositivo electrónico de potencia que transforma una forma de energía eléctrica en otra, adaptando el voltaje, corriente o tipo de corriente (AC/DC) según lo necesite cada componente del vehículo.

Control y comunicación

Todos estos convertidores están gestionados por controladores electrónicos, y se comunican con la ECU del vehículo mediante protocolos como CAN bus. Pueden ajustar parámetros en tiempo real, según demanda de energía, estado de la batería, temperatura, etc.

Tipo de convertidores

02

Motor Eléctrico

Secciones como esta te ayudarán a poner orden

Componentes de un vehículo electrico

03

Practica

Se estandarizan mas tipos de conectores:

• CCS (Combined Charging System) en Europa y America.

• CHAdeMo en Japon.

• GB/T en China.

Se multiplican los tipos de carga:

• Carga Nivel 1 (domestica,lenta).

• Nivel 2 (semi-rapida).

• Carga rapida DC (corriente continua,hasta 350 kW en algunos casos).

• Expansion de redes publicas en centros comerciales,autopistas,hoteles,etc.

Desafíos actuales

• Infraestructuras de carga insuficiente.
• Autonomía limitada (en algunos modelos).
• Costo elevado de adquisición.
• Producción sostenible de baterías y reciclaje.

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Autonomía

Se refiere a la distacia que puede recorrer un vehículo eléctrico con una sola carga.Varia según el modelo y el estilo de conducción,y actualmente puede ir de 150 km a más de 600 km.

Tesla lanza el roadster (2008) y mas adelante el Model S (2012), con baterias de mayor capacida. Aparecen las redes de carga rapida,como:

• Tesla Supercharger (2012)
• Chargepoint, Blink,EVgo y otras redes privadas.

Se crean programas gubernamentales para subsidiar centros de carga en hogares,oficinas y espacios publicos.

• Se integra con la red CAN del vehículo.
• Intercambia datos con otros controladores electrónicos (como el BMS o ECU).

Inversor (DC-AC)

• Funcion:

-Convierte la energía DC de la batería en AC trifásica para alimentar el motor eléctrico.

• Caracteristicas:

-Usa IGBTs o MOSFETs para conmutar la corriente y crear la señal AC.

• Alimena:

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• Protege contra sobrecorriente, sobrevoltaje, sobrecalentamiento y fallos eléctricos.
• Puede desconectar el motor en caso de emergencia.

SOC (%)

Estado de carga: cuánta energía queda

Estacion de carga rapida DC.

• Ubicacion: Autopistas,estaciones especializadas, zonas estrategicas de movilidad.
• Velocidad:Muy rapida.
• Potencia: 50 kw a 350 kW o mas (carga en corriente continua).
• Tiempo de carga: 20 minutos a 1 hora.
• Uso tipico: Viajes largos, flotas comerciales,taxis electricos.

• Durante las Crisis del Petroleo (1973 y 1979), renacio el interes por los VE.

• Se desarrollaron modelos experimentales, pero seguian careciendo de autonomia suficiente.

• La carga segui siendo ilimitada a instalaciones domesticas o industriales,sin una red publica organizada.

• Los primeros vehiculos electricos aparecieron antes que los de gasolina.

• Se recargaban en casas o talleres usando enchufes domesticos.

• No existia una infrastructura publica de carga.

• La popularidad de los motores de combustion desplazo a los VE.

Políticas públicas y regulación

Gobierno y ciudades están promoviendo la Electromovilidad mediante:

• Subsidios e incentivos fiscales.

• Restriccion a vehículos contaminantes.

• Inversión en infraestructura de carga.

• Objetivos de neutralidad en carbono.

Apogeo temprano y declive

• 1900-1910:El vehículo eléctrico se utiliza ampliamente en EE. UU. Y Europa, especialmente en taxis y vehículos urbanos.
• 1912:Detroit Electric Car Company fabrica autos eléctricos de lujo para la alta sociedad.
• 1930:El vehículo eléctrico pierde terreno frente a los motores de combustión interna debido a la falta de infraestructura de recarga y la popularización del automóvil a gasolina,que tiene mayor autonomía.

Temperatura

Crítica para la seguridad y eficiencia

Sostenibilidad y medio ambiente

La Electromovilidad contribuye a:

• Reducir emisiones de gases de efecto invernadero (CO2).
• Mejorar la calidad del aire en ciudades.
• Disminuir la dependencia de los combustibles fósiles.

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Corriente

Amperaje en carga/descarga

Surgieron los principales estandares de conectores (como el SAE J1772 en EE.UU.).

Modelos como GM EV1 en EE.UU.marcaron un intento serio de modificr los VE.

Se empezaron a instalar estaciones de carga piloto,principalmente en california.

• Permite que el motor funcione como generador durante el frenado.
• Recupera energía y la devuelve a la batería.

Los primeros vehículos eléctricos

• 1828: Ányos Jedlik crea el primer motor eléctrico de corriente continua (DC) y un prototipo de vehículo eléctrico.
• 1839:Robert Anderson crea el primer vehículo eléctrico primitivo utilizando baterías no recargables.
• 1879:Thomas Parker desarrolla un vehículo eléctrico en Londres,utilizando baterías recargables.
• 1890:Se patentan los primeros vehículos eléctricos como Columbia Eléctric Runabout, uno de los primeros coches eléctricos comerciales.

Carga/Infraestructura de carga

Los vehículos eléctricos necesitan estaciones de carga para recargar sus baterías. Hay diferentes tipos:

• Carga lenta (doméstica)
• Carga semirrapida
• Carga rápida

Electromovilidad 4.0 y el futuro

• 2021-2023:Los fabricantes de automóviles comprometen enormes inversiones en la electrificación de sus flotas, con el objetivo de producir autos 100% eléctricos en la próxima década.
• 2023:Tesla domina el mercado de vehículos eléctricos, pero otros fabricantes como Ford, Volkswagen, BMW, y Mercedes-Benz avanzan significativamente en la transición hacia la electromovilidad.
• 2025 y más allá:Se esperan grandes avances en tecnologías de baterías (baterías de estado sólido), sistemas de recarga ultra rápida, y expansión de la infraestructura de carga. Muchos países han establecido metas para la venta exclusiva de vehículos eléctricos en las próximas décadas, apuntando hacia la neutralidad en carbono.

La aceleración de la Electromovilidad

• 2012:Tesla lanza el Model S,un vehículo eléctrico de lujo con mayor autonomía y tecnología avanzada.

• 2015:La venta de vehículos eléctricos empiezan a crecer significativamente en muchos países,con China y Noruega liderando el mercado.

• 2019:Volkswagen lanza la línea ID de vehículos eléctricos. Muchas otras marcas anuncian planes para electrificar sus flotas de vehículos.

• 2020:Los gobiernos comienzan a ofrecer incentivos fiscales más agresivos y regulaciones más estrictas sobre emisiones de CO2, impulsando aún más la demanda de vehículos eléctricos

• Crecimiento acelerado de la infrauestructura de carga en todo el mundo.
• Carga ultrarrapida para reducir tiempos de espera (de 5 a 20 minutos para 80% de bateria).

Integracion con:

• Energias renovables (solar/eolica).
• Sistemas de carga inteligente y bidireccional (V2G).

Politicas publicas en muchos paises (como la UE,China,EE.UU:) obligan a desarrollar estaciones en carreteras y ciudades. Grandes marcas de autos (como GM,FORD,BMW,Hyundai) se alian para crear redes propias o colaborativas.

Batería

Es el almacén de energía que alimenta el motor eléctrico.La mayoría de los vehículos eléctricos usan baterías de iones de litio,debido a su alta densidad energética,durabilidad y peso reducido.

SOH (%)

Estado de salud: capacidad vs. original

Voltaje total

Suma del voltaje de todas las celdas

DOD (%)

Profundidad de descarga

Crisis del petróleo y el regreso de la Electromovilidad

• 1970:La crisis del petróleo hace que resurja el interés por el vehículos alternativos y la investigación en electromovilidad.
• 1973-1979:Las crisis energéticas hacen que gobiernos e industrias comiencen a investigar y desarrollar vehículos eléctricos y híbridos.
• 1990:Los Vehículos híbridos comienzan a desarrollarse,como el Toyota Prius, que se lanzará en 1997.

Carga residencial (Hogar)

• Ubicacion: Casa,estacionamiento privado, garaje.
• Velocidad: Lenta o media (dependiendo de la instalacion electrica).
• Potencia: 1.4 kW a 7.4 kW (normalmente monofasico).
• Tiempo de carga: 4 a 12 horas (dependiendo del vehiculo y nivel de carga).
• Ventajas: Comodidad y menor costo por kWh.

Que pasa si falla el BMS

• Sobrecalentamiento o incendio.
• Daño irreversible a las celdas.
• Pérdida de autonomía.
• Desconexión del pack de batería por seguridad.
• Fallo completo del vehículo.

Renacimiento de los vehículos eléctricos

• 2003:Se funda Tesla Motors,que comenzará a cambiar el panorama de la Electromovilidad.
• 2008: Tesla Roadster se convierte en el primer automóvil deportivo totalmente eléctrico de producción masivo.
• 2010:Se acelera el desarrollo de infraestructura de carga y nuevas baterías.

• Convierte DC a AC (en motores de inducción o síncronos).
• Controla el voltaje y frecuencia de la señal enviada al motor.

Motores Eléctricos

Convierte la energía eléctrica en movimiento.Es más eficiente (80-90%) que un motor de combustión (30-40%), tiene menos piezas móviles y requieren menos mantenimiento.

Batería

Es el almacén de energía que alimenta el motor eléctrico.La mayoría de los vehículos eléctricos usan baterías de iones de litio,debido a su alta densidad energética,durabilidad y peso reducido.

Carga Publica.

• Ubicacion: Centros comerciales,supermercados,hoteles,estaciones e servicio,via publica.
• Velocidad: Media a rapida.
• Potencia: 7.4 kW a 50kW (o mas).
• Tiempo de carga: 1 a 4 horas:
• Costo: Puede ser gratuito o tener tarifa por tiempo7kWh.

Convertidor DC-DC

• Funcion:

Convierte la alta tensión del pack de baterías (ej. 400-800 V) en baja tensión (12 V o 48 V).

• Alimenta:

-Luces.-Sistema multimedia. -Unidad de control del vehículo (ECU). -Sistema de frenos y dirección asistida.

• Caracteristicas:

-Reemplaza al alternador en autos térmicos.-Puede ser aislado o no aislado, dependiendo de la seguridad eléctrica necesaria.

Componentes internos del controlador

• Microcontrolador / DSP: procesa señales y ejecuta algoritmos de control.
• Transistores de potencia (IGBTs, MOSFETs): controlan la entrega de corriente al motor.
• Circuitos de protección: detectan fallos eléctricos o térmicos.
• Sistema de refrigeración: generalmente por aire o líquido.
• Entradas / salidas digitales y analógicas: para comunicarse con sensores y actuadores.

Costó beneficio.

• Costo inicial: Más alto que vehículos tradicionales.
• Ahorró a largo plazo: menor gasto en energía (electricidad vs. combustible),mantenimiento y posibles incentivos fiscales.

• Interpreta la señal del acelerador.
• Ajusta la potencia de salida según demanda del conductor.

Futuro proximo (2025 en adelante)

Se espera:

• Automatizacion de la carga (robotizada o inalambrica).

• Mayor despliegue de carga bidireccional (Vehicle-to-Grid).

• Carga inductiva (sin cables) en vias y estacionamientos.

• Integracion con apps,IA y blockchain para optimizar uso y pago.

Primeros híbridos comerciales

• 1997: Toyota lanza el primer híbrido de producción masiva, El Toyota Prius, marcando un hito en el transición hacia la Electromovilidad.
• 1999: GM EV1: El primer coche eléctrico de producción masiva moderna,es lanzado (aunque se des continuo rápidamente).