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Un vehículo eléctrico (VE) es el que obtiene su potencia de la electricidad almacenada en baterías, en lugar de la combustión de combustibles líquidos. Dentro de los llamados “VE” encontramos las máquinas industriales, los vehículos de pasajeros o carga de tamaño completo, entre otros.

Los vehículos eléctricos tienen muchas ventajas que los hacen ideales para el uso diario. Conveniencia. Los vehículos eléctricos no necesitan mantenimiento, no necesitan afinarse, cambios de aros, cambios de aceite, silenciadores, bombas y filtros de combustible, carburadores, etc. No contaminan. Los “VE” no generan gases de escape, no hay líquidos de refrigeración, ni aceites. Aún incluyendo la contaminación de la planta de energía que genera la electricidad, un coche eléctrico es un 97% más limpio que un coche de gasolina. Eso es bueno para el medio ambiente, y también significa menos problemas para el propietario: no es necesaria la inspección de contaminación ambiental, no existe un sistema de control de emisiones complejo y costoso. El motor eléctrico utiliza la energía de manera mucho más eficiente que el convencional. Además, ninguna energía se pierde cuando el coche está detenido en el tráfico. (Solamente en Los Ángeles, 72 millones de galones de gas se desperdician cada año por la espera en el tráfico) Contaminación sonora. Los vehículos eléctricos son casi completamente silenciosos. Durabilidad. Incluso los coches de combustión mejor cuidados a la larga necesitarán un nuevo motor. Un motor eléctrico tiene una vida casi infinita..

Pueden hacer velocidades de 80 a 150 kilómetros por hora en promedio. Un Tesla S va de 0 a 100 en 2.4 segundos y tiene una velocidad máxima de 250 kilómetros por hora. Los autos eléctricos tienen un índice de aceleración mayor a los autos a combustible por la capacidad del motor eléctrico de entregar todo el par desde bajas RPM..

La mayoría de los vehículos en producción están utilizando baterías avanzadas de litio consiguiendo un rango de entre 120 y 650 km. Sin embargo, el 90% de los automóviles en el mundo recorren menos de 50 km al día. En este caso, se pueden realizar conversiones de bajo costo, con autonomías que ronden los 120 kilómetros por carga.

Un VE hoy es básicamente un coche urbano, no un coche de ruta. La mayoría de los automóviles en el mundo pasan la mayor parte de su tiempo realizando recorridos cortos. Los híbridos pueden ser una buena opción y muy pronto habrá tecnología para su conversión. A menos que usted viaje mucho, en realidad es más barato alquilar un coche de gasolina para los viajes ocasionales que tener uno con registro, pago de seguros y mantenimiento durante todo el año.

Esto depende del banco de baterías y la potencia disponible. Por lo general, los propietarios de VE cargan durante la noche. Este es un momento ideal para recargar, ya que las tarifas de electricidad son mucho más bajas que en las horas pico. Algunas compañías de energía le dan a los propietarios de VE tarifas especiales muy económicas para la noche (PG & E 5.5 centavos de dólar por kWh). Dependiendo del cargador se puede recuperar alrededor del 80% de carga en 2 o 4 horas, aunque con cargadores rápidos externos y potencia disponible se puede conseguir una carga completa en 30 minutos.

Con la tecnología actual, la cantidad de paneles necesarios para hacer funcionar un coche sería demasiado extensa y no resultaría práctico para montar en el vehículo. Sin embargo, un panel solar se puede configurar en su casa y se utiliza para cargar un banco de baterías, y éste, entre otras cosas puede cargar el VE. Los paneles en el coche podrían extender su autonomía un 20% y ampliar la vida de sus baterías..

Una opción para vehículos eléctricos de bajo costo son las baterías de plomo ácido, utilizadas comunmente en carros de golf y auto elevadores. Estas tienen un precio accesible pero requieren el control periódico del nivel del agua y la limpieza. La opción más recomendable son las baterías de litio. Su vida útil es de 10 años en promedio, la ausencia total de mantenimiento, su capacidad de monitorización y su bajo peso en comparación con las otras para una misma capacidad energética las convierten en las baterías ideales.

Bases de la Normativa Europea: «DECRETO DE RETROFIT» D.M. n. 219/15 de Italia y la Normativa Australiana para el desarrollo de Retrofit nacional de vehículos eléctricos. 

-Anclajes de asiento, anclajes de cinturones de seguridad y sistema de retención infantil. Los elementos de seguridad originales del vehículo (ABS, Airbags, etc) deben mantener su funcionamiento normal.

-Alteraciones estructurales, parte delantera del vehículo deben mantener parámetros y características de absorción de energía (deformación) de la estructura del vehículo, panel de instrumentos o columna de dirección.

– Sistemas de frenado: se limita los aumentos en la masa original del vehículo (un 20%), alteración del centro de gravedad y se requerirá de una fuente secundaria de vacío o aire comprimido para la asistencia de frenado. 

-Las baterías de tracción deben estar fijas en su posición y ancladas a soportes que en caso de accidente no puedan crear un peligro para el conductor, los pasajeros u otros usuarios de la carretera.  El sistema de retención de batería debe resistir adecuadamente al menos las siguientes aceleraciones de choque: Impacto frontal, Impacto lateral, Impacto trasero, Impacto vertical (vuelco) – 10 g en cada caso.

-Se recomienda instalar un interruptor de detección de impacto (fuerza G) en el vehículo para que el circuito de tracción se desconecte en caso de impacto. (Interruptor inercial). Y un desacople de Batería manual para tareas de mantenimiento o corte de seguridad. 

-Las conexiones de la batería deben diseñarse de modo que, durante las operaciones de instalación y mantenimiento, se pueda desconectar internamente del sistema de tracción. Y que el diseño de la batería permite el uso de herramientas requeridas sin facilitar situaciones de cortocircuito en sus  terminales. Se deben incluir fusibles en el circuito y para el caso de baterías de Litio, control BMS.

-Todo el cableado del vehículo conectado a un paquete de baterías AT (alta tensión), o accesorios AT en relación con el chasis del vehículo, debe estar identificado en color naranja en toda su extensión (cable o funda exterior). – AT (cualquier tensión DC por encima de 60V)

-El sistema de batería de tracción AT debe estar aislado del chasis del vehículo, y también de cualquier componente auxiliar de BT. El aislamiento debe diseñarse de modo que no exista corriente de fuga mayor a 20 mA y superar mediciones de 500 ohms/V. 

El movimiento del eje, indica que el controlador si está enviando energía para acelerar. 

El problema puede ser: 

El conector de 35 Pines del controlador de velocidad está en su lugar, pero aún falta insertar mejor, que el seguro encastre, asegurando conexión óptima de todas las señales. 

– Problema de conexión de encoder: Comprobar las conexiones de los 4 cables al encoder. Los modelos de motor tienen diferente orden de cables en la ficha de conexión al controlador. Ver qué modelo de motor es y verificar en los documentos de plano y conexión.   

– Fases desordenadas. Cambiar el orden de fases en el controlador, UVW por VUW, UVW por UWV, etc.

– Número de pulsos de encoder incorrectos: Ver en el programa del controlador que el valor F12: 48 o 64 corresponda al modelo de motor AC. Para esto se necesita la Interface USB, o hablar con el distribuidor.

Comprobar que se están uniendo el PIN 5 con el 4 del controlador (el 5 con el 3 es marcha atrás).

Para cambiar el sentido de giro del motor se deben hacer dos operaciones, girar el encoder 180 grados y cambiar orden de fases.  Hay modelos de encoder instalados desde el exterior y es suficiente quitar sus tornillos y girarlos 180 grados. Cuando el encoder es interno debemos cruzar sus cables A y B (Ver qué modelo de motor es y verificar nomenclatura de cables, en los documentos conexión). Luego cambiar el orden de fases en el controlador, UVW por VUW, UVW por UWV, etc.  Hasta que gire con buena velocidad en sentido antihorario (marcha adelante).

IMPORTANTE: Recordar que el sistema está programado para que cuando unimos PIN 5 con 3 (marcha atrás) el motor acelere solo hasta un 50% de la velocidad máxima.

Es muy probable que el número de pulsos del encoder del motor sea diferente al programado en el controlador de velocidad (valor F12). 

– Número de pulsos de encoder incorrectos: Ver en el programa del controlador que el valor F12: 48 o 64 corresponda al modelo de motor AC. Para esto se necesita la Interface USB Enpower, o hablar con el distribuidor.

Identificar el modelo según la chapa característica adosada al motor. Descargar plano en siguiente enlace:

SCROU 7,5Kw

SCROU 10Kw

SCROU 15Kw

SCROU 18Kw

SCROU 22Kw

Estos sistemas activan el frenado regenerativo a partir de una señal de 12V que se toma de la luz de freno del coche. Entonces al tocar apenas el pedal de freno se activa la luz y el frenado regenerativo. 

Los pines de entrada de 12V en el controlador Enpower son PIN 26 +12V, PIN 27 -12V.  Como el regenerativo genera corrientes de carga de hasta 60 amperios, es adecuado con el uso de baterías de litio. En el caso de usar baterías de plomo esta corriente puede ser excesiva.

Si el cargador está programado para baterías de plomo no necesita conexión CAN y por eso al recibir los 100 a 240V AC en su entrada, y si en su salida ve correctamente a la batería, iniciará su proceso de carga (en este caso el Fan estará girando de forma continua) hasta que la batería llegue al voltaje máximo programado por fábrica en ese cargador. En este esquema vemos los terminales y su forma de conexión:

Comprobar que la conexión de entrada de 100 a 240V AC es firme, evitar el uso de alargues en mal estado en general. Y en particular para las pruebas de funcionamiento conectar a tomas en buen estado. El cargador se apaga si detecta un falso contacto en la entrada o salida. 

Comprobar que a la salida del cargador está la tensión de la batería a cargar. Estos cargadores son automáticos y si no detectan la batería no inician la carga. El voltaje de la batería deberá ser mayor al mínimo programado en el cargador. Para una batería de 72V el mínimo será de unos 50V y para una de 96V el mínimo será de 70V.  Por eso la conexión de carga hacia la batería debe ser firme y sin falso contacto pues tendremos horas de funcionamiento de 10 a 30A.

Cargador con comunicación CAN:  En este caso, además de los dos puntos anteriores, será necesario que el cargador reciba instrucciones vía CAN, pues la fábrica los programa para que el control sea desde el exterior (vía BMS o Unidad de control de carga). El control CAN se identifica como un terminal de dos cables que se ve de la siguiente manera:

Cada modelo de cargador tiene una versión particular de órdenes Can, entonces si las versiones de comunicación con el BMS son diferentes, el cargador no iniciará la carga. 

Si la comunicación CAN es correcta, pero la carga no inicia es posible que el BMS no la esté habilitando por una causa interna de la batería (celda/s muy baja/s, problema aislación, temperatura, etc).

El control CAN requiere conectores extra:

Se conecta directo a la batería de tracción por sus cables Amarillo (positivo) y Gris o Negro (negativo).  Es normal que dé una Chispa fuerte al conectar (pues tiene condensadores internos y los carga de una vez). Y se conecta en forma fija a la batería de 12V del vehículo, con los cables Rojo (positivo) y Negro (negativo). Comienza a funcionar cuando se alimenta el cable Verde con el positivo de la batería de tracción, de 72, 96, 108 o 144V.

Su salida es normalmente de 13,8V DC. Corta si el voltaje de la batería de 12V llega a los 13,8V. Durante la carga puede llegar a los 50A.

En este caso lo normal es que se queme, y se deba sustituir.

Si un banco de baterías de litio está bien diseñado y el BMS tiene una correcta programación de funcionamiento, es de esperar entre 2500 y 3500 ciclos de carga y descarga (varía según temperatura ambiente y profundidad de descarga). Eso representa unos 7 a 10 años con una capacidad final remanente de al menos el 50%.

Son mejores que las de plomo pues no emiten hidrógeno al cargarse y no contaminan con electrolitos ácidos. Una batería de vehículo eléctrico después de 7 a 10 años de uso aún retiene el 50% de su capacidad original, entonces al sustituirse por nuevas aún puede reutilizarse cumpliendo un segundo ciclo de vida.

Entonces todavía le quedan dos fases antes de finalizar su vida. La primera es la reutilización en sistemas estacionarios de energía. La segunda es el reciclado que permite recuperar gran parte de los materiales que las componen para volver a la cadena de producción.

Su función es mantener a las celdas trabajando dentro del SOA (área de operación segura) de las baterías de Litio. Por eso cuando corta, no es un problema de BMS, es la señal que hay algo que diagnosticar en el sistema. 

Valores aproximados de SOA que se programan para una celda de LiFePo4 de 3,2V nominales (litio fosfato de hierro):

Carga máxima: 3,7V        

Descarga mínima: 2,50V    

Temperatura Mos: 70 grados

Se refiere a las corrientes de trabajo en Ampers de la batería de Litio y del BMS instalado. 

Por ejemplo, si la corriente de trabajo de un BMS ANT supera la corriente Nominal durante varios minutos es muy posible que suba la temperatura de su Mos y corte.

Si el BMS es de contactor electromagnético puede trabajar con corrientes mayores, pero en este caso debemos ver qué capacidad en AH de baterías tenemos y es recomendable no superar la corriente de descarga continua equivalente a 1C. Ejemplo: Baterías de 100Ah, recomendación 100A y baterías de 200Ah, recomendación 200A.

La corriente Pico, se refiere a una corriente mayor que las baterías y el BMS pueden atender sin recalentamiento durante 5 a 30 segundos (ver hojas de datos de cada producto).

Para el caso de un BMS ANT la corriente pico es de unos 300A durante 10 segundos y esto coincide con la descarga pico de una batería de Litio de 100 Ah. Si las corrientes deben ser mayores (Ej. 400 A) se deberá armar baterías de 200Ah y BMS con mayor capacidad de corriente).

Cuando un BMS corta o detiene una función, es una situación normal de protección, y lo primero que hacemos es leer inmediatamente los valores de voltajes de las celdas más bajas y temperaturas de Mos. Pues seguramente ahí encontraremos el motivo de corte del BMS. No debería haber diferencias de voltaje entre la celda mayor y menor de más de 0,4V, pues esto va a provocar cortes anticipados en descarga o recarga. Esta medida se toma con el banco trabajando, pues justamente al requerir corrientes altas (más de 100A) es cuando se baja el voltaje, pero este puede subir al quitar el consumo. Tenemos la App móvil para ver estos valores durante el uso.

Si hay una o dos celdas bajas, las podemos cargar individualmente con una fuente regulada hasta que se igualen a las demás.

A un banco de baterías nuevo le pueden tomar unos 4 ciclos de carga y descarga el balancearse en forma completa y que las celdas descarguen parejas.

También chequear que no haya conexiones flojas de terminales o cables en general.

Los BMS se programan para proteger de los aumentos de temperatura, así que debemos ver que las temperaturas de celdas de Litio o mosfet estén dentro de los rangos de funcionamiento normal, pues si una temperatura llega al máximo, el BMS apagará el sistema.

Si el BMS Ant está activo (tiene dos luces encendidas), está pronto para conectarse.

Si está con solo un Led encendido debemos activar algún consumo a la entrada de la batería o encender el cargador. Si es encendido por primera vez, lo apagamos y encendemos nuevamente.

Luego debemos ir a la función Bluetooth del móvil para ver si detecta al BMS. Si se vinculan correctamente, nos pedirá la clave de ingreso (1 2 3 4). Otra opción es usar la opción de olvidar todas las conexiones previas e iniciar una nueva búsqueda y vinculación por Bluetooth.

Luego en la App apretamos el botón verde de “Connected” hasta que indique que se vinculó al BMS. Esta operación puede requerir varios intentos. Pero siempre será necesario que su teléfono ya esté en comunicación previa con el BMS. Si no hay resultados puede probar cargar la App en otro teléfono e iniciar el proceso nuevamente.

Hay modelos de BMS con control de aislación integrado y su función es medir que la resistencia eléctrica entre la carrocería y los cables de potencia del sistema no baje de 500 ohms/V.  En este aviso de falla podemos tener causas de error en las conexiones, humedad en cables o dispositivos o desconexión de algún componente. También revisar conectores, cables y terminales.

Primero apagar la placa. 

IMPORTANTE: No debemos desconectar los BMS por los cables que censan las celdas (sin apagar la placa antes), pues son sensibles a estas operaciones y se pueden quemar. Las fábricas no dan garantía en estas situaciones.

Área de programación: Tres pantallas de ingreso de datos. Se recomienda variar solo datos en amarillo.

Los demás son valores de fábrica. Importante: estos son valores para LiFePo4 y se debe ingresar el número de celdas en serie (normalmente 24 celdas para 72V, 32 celdas para 104V, etc.).

Normalmente el BMS la está bloqueando por diferencias de voltajes entre celdas, o si hay una celda muy baja. Debemos leer en la pantalla el listado de voltajes por celdas y buscar celdas por debajo de 3V para NCM o de 2.6V para LiFePo4. Si el voltaje está muy bajo no iniciará la función de balance y no habilitará la carga.

En baterías ya armadas en origen posiblemente no se pueda cambiar parámetros del BMS y se deben hacer procedimientos diferentes directamente desde dentro de la batería. Determinar qué celdas están muy bajas y darles algo de carga en forma individual con una fuente regulada. El objetivo es que el voltaje suba al mismo valor que las demás celdas del sistema.

Otra opción: Si la celda está a la vista en su lugar original en el módulo, también se le puede dar carga en forma individual hasta que suba al mismo valor que las demás celdas del sistema.

Luego al encender el BMS el sistema podrá trabajar en forma normal, completamos una carga al 100%. Y un par de horas de balance de celdas.