Aire acondicionado y calefacción para vehículos eléctricos

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Los vehículos eléctricos son prácticamente indistinguibles de los automóviles convencionales, ya que los conductores acceden y conducen el vehículo de la misma manera. La principal diferencia es repostar o enchufar el coche a un punto de carga para cambiar la batería.

Sin embargo, a nivel mecánico, los vehículos eléctricos tienen ciertas deficiencias que hacen que el sistema de aire acondicionado sea diferente del sistema de aire acondicionado de los automóviles comunes.

Este artículo analiza el funcionamiento de algunos sistemas de aire acondicionado de vehículos eléctricos.

En ausencia de un motor de combustión interna, los fabricantes de vehículos eléctricos deben considerar:

  • Cómo accionar un compresor de aire acondicionado: El motor eléctrico no tiene una polea para la correa de transmisión del compresor. También se debe tener en cuenta que cuando el vehículo está parado, como en un semáforo (no requiere ralentí), el motor eléctrico no transmitirá ningún movimiento de rotación, por lo que a pesar de la polea motriz, el compresor no girará.
  • Cómo proporcionar una fuente de calor para el radiador de calefacción: La temperatura de funcionamiento del motor eléctrico es de unos 50ºC, que no es suficiente para calentar el habitáculo.

Inicialmente, como muchos otros vehículos, los coches eléctricos no disponían de aire acondicionado. Esto se considera un lujo.

Actualmente, es impensable comprar un vehículo sin este confort, por lo que en el ciclo de frío se utilizan los mismos componentes (compresor, condensador, válvula de expansión, evaporador…) que en un vehículo convencional. La cuestión es que el compresor está alojado en el interior a través de un motor eléctrico.

Si bien no requiere una correa de transmisión, su ubicación permanece en el compartimiento del motor para evitar vibraciones en la cabina.

Estos compresores generalmente funcionan con el alto voltaje de CA y baterías de tracción. Son capaces de cambiar su velocidad de rotación de acuerdo con la temperatura requerida.

Preste especial atención a la hora de comprobar la alimentación del compresor eléctrico ya que suele estar entre 150 y 400v. Se recomienda utilizar equipos de diagnóstico para la verificación.   Dado que dichas instalaciones se consideran instalaciones de alta tensión, se requiere una certificación especial para intervenir en dichas instalaciones.

Para reducir su tamaño, los compresores de este tipo suelen ser del tipo scroll. Su funcionamiento consiste en una turbina que gira excéntricamente dentro de otra para aspirar y comprimir gas refrigerante, similar a una bomba de aceite de motor.

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El gas refrigerante utilizado dependerá de la normativa vigente para el año de fabricación del vehículo, actualmente los más utilizados son el R-134a y el HFO-1234yf.

Este aceite se utiliza exclusivamente para este tipo de compresor. Normalmente, los aceites tipo PAG (polialquilenglicoles) se sustituyen por uno tipo POE (poliéster) con propiedades dieléctricas para evitar descargas internas.

Importante: ¡Al cambiar, verifique siempre el tipo de aceite recomendado por el fabricante!

Algunos vehículos eléctricos también utilizan compresores de aire acondicionado para enfriar las baterías de tracción. En este caso, el vehículo incorpora un segundo evaporador y válvula de expansión junto con unos solenoides para separar la sección del habitáculo de la sección de la batería.

En cuanto a la fuente de calor para calefacción, el primer automóvil eléctrico estaba equipado con un calentador fijo que funcionaba con un pequeño tanque de combustible (gasolina o diesel). Este método de calefacción es muy utilizado en autocaravanas y su funcionamiento es muy similar al de la calefacción doméstica: un quemador de combustible emite una llama para calentar el circuito de agua que pasará por el intercambiador de calor.

Otra opción y una corriente más alta utilizada es usar una resistencia adicional para calentar el 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 muchos casos, estas resistencias funcionan al mismo voltaje que la batería de tracción (150 – 400v). Su manejo requiere especial atención.

Además de las resistencias, el sistema requiere una bomba de agua eléctrica (generalmente de 12v), ya que este tipo de vehículos no tienen correa de transmisión. La bomba es impulsada por una señal de relación de apertura de ciclo (RCO), y su número de revoluciones puede variar según las calorías requeridas.

Este sistema de calefacción es completamente independiente del circuito de refrigeración del motor y demás elementos necesarios para la puesta en marcha de la tracción eléctrica.

Esta separación se debe a que un circuito está destinado a calentar el líquido refrigerante para proporcionar calor al habitáculo, mientras que el otro debe enfriarlo para refrigerar los elementos del sistema de tracción.

Como ya se ha visto, los sistemas de climatización que se utilizan en los vehículos eléctricos requieren tensión de la batería de tracción, lo que hace que la autonomía del vehículo se vea muy reducida.

Para aumentar la autonomía, muchos vehículos eléctricos tienen un programa que permite predecir la calefacción o refrigeración del habitáculo mientras se carga la batería de tracción. En este caso, la corriente necesaria para este proceso proviene de la red doméstica, no de la propia batería, y el usuario del vehículo puede salir de casa con la cabina climatizada y al 100% de batería.

La potencia de luz es la cantidad de energía necesaria para que un aparato eléctrico funcione en un instante, en este caso si tienes un coche eléctrico tienes que ajustarlo al máximo.

El usuario puede programar el tiempo para encender el aire acondicionado a través de diferentes menús del vehículo. Este comando solo es válido cuando el vehículo detecta que está conectado a la red.