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Que coches son mejores para convertir a eléctricos.

Existen cientos de miles de coches ahí fuera listos para ser convertidos. Los mejores coches para convertir a eléctricos son los coches pequeños y antiguos. Cuanto más antiguo sea el coche, menos componentes electrónicos tendrá y más fácil será la conversión.

Como las baterías siguen siendo el punto más importante en un proyecto de conversión, en cuanto al peso y al coste, la única manera de minimizar esto es instalando las menos baterías posibles, y esto se consigue hoy día convirtiendo un coche que necesite poca potencia para rodar, por tanto necesitara menos baterías.

Otra ventaja de esta filosofía es el coste financiero del proyecto. Un coche antiguo siempre costara menos, que el mismo equivalente con dos años de antigüedad. El Mini es la excepción que confirma la regla, pero oye, es un Mini.

Aquí hay algunos ejemplos o coches antiguos perfectos para convertir, con los precios aproximados en el mercado de coches usados.

o    Renault twingo

 

30_renault_twingo30_renault_twingo_precio

o    Fiat Punto

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o    Citroën AX

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o    Ford Ka

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o    Mini

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o    Nissan Micra

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o    Open Corsa

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35_Open_Corsa_price
o    Peugeot 205

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o    Seat Ibiza

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o    Volkswagen Polo

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La placa adaptadora

Uno de los aspectos más importantes en la conversión es como conectar la caja de cambios al nuevo motor eléctrico. Esto se hace normalmente con una placa adaptadora que ajusta en ambas caras de la caja de cambios y el nuevo motor.

Esta placa se tiene que diseñar y fabricar con una muy alta precisión, ya que la geometría de la transmisión puede peligrar si hubiera errores. Hay fabricantes que venden ya placas terminadas y probadas. La otra opción costaría más tiempo, pero puede ser más barata, y es diseñarla uno mismo. Este ha sido mi caso, ya que hasta ahora nadie ha hecho la conversión, o lo ha hecho público, de un Reanult Twingo.

Así que decidí diseñarla yo mismo, y dar al tornero un diseño de la placa en si.

La placa tiene que estar fabricada de un material que sea duro, ligero y barato. El aluminio es el equilibrio perfecto en estas 3 variables, por eso el 99% de las placas adaptadoras se hacen en aluminio.

El grosor de la placa depende del par y la potencia del motor eléctrico. Para un motor de 14 Kw me recomendaron una placa de 17mm, pero el tornero solo disponía de100 mm y 20 mm (Una paradoja trabajando al lado de Alcoa), así que opte por la de 20mm, esto no añadiría mucho más peso y si que mejoraría la fuerza que tendría la conexión.

Empecé por desmontar la caja de cambios y haciendo una plantilla basada en una foto de frente.

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Después de tener una plantilla adecuada, la edite con un programa de manipulación de fotografía (The Gimp) para tener la silueta.

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Una vez obtenida la silueta, empecé a coger medidas desde el centro a los huecos para los tornillos, entre ellos también, y así, para tener las medidas reales.

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Este es un procedimiento que necesita tener cero margen de error, así que recomiendo usar un buen calibre para ello. Una vez todas las medidas hechas (chequéalas dos y tres veces), dibuje la plantilla en un programa de 2D CAD (LibreCAD), y trace bastantes líneas de referencia al centro y entre ellas.

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Después, cuando termine de dibujar todos los círculos para los tornillos, medí dentro del paquete CAD 2D todas las líneas y las compare con las medidas reales. Y… sorpresa, obtuve varios errores.

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Seguidamente, cheque de Nuevo las medidas reales y sus posiciones en la plantilla 2D, imprimí un acopia a tamaño real en papel  para comprobar que todos los huecos coincidían perfectamente, asi que le di casi luz verde al diseño.

Le lleve el diseño final al tornero y le pedí que me hiciera un aplantilla de 1mm de espesor de chapa solo para probar los tornillos. Tienen una enorme cortadora tipo plotter capaz de cortar aluminio de 2cm como si fuera mantequilla.

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Así que probé la plantilla de chapa de 1mm y ajustaba como un guante. Solo uno de los huecos de 8mm tenia un desvió (unos 0.5 mm), el resto ajustaban perfectos. Así que le di luz verde 100% y le pedí al tronero hacer la misma en chapa de 20 mm de aluminio. Aunque tardo un poco porque estaban sin material, finalmente me la fabricaron y conecta la caja de cambios con el motor eléctrico a las mil maravillas.

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La bomba de vacío y los frenos

La bomba de vacío y los frenos.

Todos los coches usan un sistema de frenado con servo frenos y por tanto este sistema ha de ser mantenido igual en un vehículo convertido a eléctrico. Al aumentar un poco más el peso si el coche se carga de baterías, los frenos deberían mantener la misma potencia de frenado o más. Piensa que el “freno motor” que se usa cuesta abajo en un vehículo eléctrico no funciona, o al menos tanto como con el motor de gasolina si el motor eléctrico está  diseñado para usar freno regenerativo.

Si el coche fuera mucho más pesado tras la conversión, entonces incluso se deberían instalar discos de freno mayores.

La diferencia del sistema de frenos en un coche eléctrico, no es ya el sistema de frenado en sí, sino el sistema con el cual se hace el vacío al reforzador del freno, que en un coche eléctrico se ha de hacer con una bomba de vacío.

Una bomba de vacío es lo mismo que un compresor de aire, pero con las válvulas cambiadas para absorber aire en vez de expulsarlo. En un coche normal el nivel de presión de vacío son 16” a 18” Hg (pulgadas de mercurio), que son unos 54.000 Pa (pascales) o N/m2 (Newton/ m2), por tanto este nivel de presión de vacío es el que debería tener la bomba de vacío que se instale.

Bombas de vacío eléctricas se encuentran en algunos coches diésel como Volvo y camionetas cuyos motores de gasoil no proveen tanto nivel de presión. Estas bombas funcionan a 12V y suelen consumir una corriente de unos 6 o 7 amperios. Nunca hay que usar las bombas de vacío que se usan para los cierres centralizados de los coches, ya que tienen un nivel muy bajo de vacío, insuficiente para un sistema de frenado.

11_reservoirA veces una frenada larga puede gastar la presión inducida en el circuito, con lo que hasta que la bomba vuelva a meter esa presión habrán pasado unos segundos. Para evitar esta situación se puede instalar un depósito de vacío (que paradoja, un deposito que almacena vacío…jaja) entre el reforzador de frenado y la bomba, para mantener un extra de presión de vacío. Cuanto más grande sea el depósito, mayor será la capacidad de frenado, es decir se podrá frenar durante mas segundos sin que vuelva la bomba a generar mas vacío.

 

 

 

12_sensor_vacioPara que este sistema de depósito funcione, tiene que haber un sensor que mantenga el nivel de presión de vacío siempre por encima de un valor dado, en nuestro caso 15” Hg. Estos sensores tienen asociado una válvula que abre y cierra el circuito para que la bomba siga manteniendo ese nivel de presión.

El freno de mano o freno de estacionamiento debe no obstante seguir funcionando al margen de la conversión en el sistema de frenos así como el freno regenerativo si el motor que se instale lo admite.

 

13_bomba_vacioLa bomba de vacío y componentes de la foto, son muy populares en conversiones en Estados Unidos (bomba SSBC), y las bombas marca Hella. Yo solicite una de EEUU por 200$ más 60$ de gastos de envío. La sorpresa es que cuando la recibí, después de pagar 90€ de impuestos aduaneros, descubrí que era Made in Spain, fabricada totalmente en Navarra y re-importada a España.

 

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Cómo Convertir Tu Coche a Eléctrico

Cuando surgió la idea de convertir mi propio coche a eléctrico, tenía dos objetivos en mente, poder conducir un coche novedoso, que no hiciera ruido y que costara muy poco o nada el combustible. El otro era de una vez por todas dejar de contribuir a empobrecer y contaminar el entorno en el que vivía, y poder hacer saber al resto que si se puede hoy día tener un coche eléctrico tal y como fue a principios del siglo XX en New York (Ver el documental “¿Quién mato al coche eléctrico? ).

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Poco a poco la idea fue haciéndose más tangible, preguntando, investigando en internet y en otros países donde esto ya era una realidad, empecé el proyecto de construir un coche eléctrico.

 

Elegir un coche.

El primer paso una vez estaba todo más claro, era elegir un coche que fuese barato e idóneo para ello. Los mejores coches son los coches antiguos o clásicos, la razón es que son menos sofisticados y la electrónica no es imprescindible para que otras funciones del coche sigan operativas. Aquí no hay que asustarse, nada que no se pueda superar leyendo un poco sobre el coche elegido.

 

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Otra característica importante es que el coche sea pequeño y que no pese mucho, menos de 1000 Kg es más que adecuado, y 800 Kg es ideal. La razón es que cuanto más pesa, más resistencia opone el coche por el rozamiento con la carretera, y más energía eléctrica necesitará para circular.

 

Luego hay elementos que a altas velocidades también influyen bastante como el coeficiente aerodinámico, pero eso son ya temas para el segundo curso.

 

El Renault Twingo antiguo es un coche que pesa poco, que no depende mucho de la electrónica (no lleva dirección asistida, caja de cambios automática, etc). Así que decidí comprar un Twingo de segunda mano y barato. Me gaste mis primeros 500 € en este proyecto.

 

Y ahora, un motor.

Motor electrico

Motor electrico

El motor es algo en lo que también hay que invertir un poco de tiempo investigando para tomar la decisión adecuada. Al escoger un coche pequeño, el motor no tiene por qué ser extremadamente potente, por tanto uno de 7 a 15 KW puede ser perfecto.

Hay dos tipos de motores, de corriente continua (CC) y de corriente alterna (CA). Los primeros son más baratos, más accesibles de segunda mano en algún desguace y menos eficientes, los segundos son más caros, menos pesados y más eficientes. Luego están los que son síncronos o asíncronos, y los de imanes permanentes que al parecer son los tope de gama. Como ejemplos hay motores chinos de 7500 W que pueden costar menos de 1000 €, y en Europa o América se pueden conseguir motores de 15 a 25 KW entre 2000 a 4000 €. Yo me decidí por un motor esloveno de corriente alterna de marca Letrika de 14 KW. Conocí este proveedor en la feria EVS27 del vehículo eléctrico en 2013.

 

 

 

Pasamos al controlador o variador.

03_curtis_controllerEste es de los componentes principales también, es de los más caros y va en pareja con el motor, por dos razones: Una porque es el que convierte la electricidad de las baterías del coche al voltaje necesario para el motor, por tanto tiene que ser capaz de desempeñar esa función, y otra es que es el que regula la velocidad del mismo, por tanto ha de estar diseñado para ese motor. Al igual que los motores, hay controladores para corriente continua y otros para corriente alterna. La buena noticia es que la mayoría de los fabricantes de motores ya fabrican también el controlador, y los que no lo hacen es porque se pueden usar controladores más genéricos. Los controladores también se miden por la corriente máxima que son capaces de inducir al motor, cuanta más corriente y más voltaje puedan aplicarle, más potentes y más caros serán. Hay muchas marcas como en todo, Brusa, Curtis, SAGEM,..

 

Yo compre un Curtis de gama media que funciona con motores de corriente alterna, Curtis 1236. La mayoría de los controladores son programables, con lo que lo puedes adaptar a tu motor. Igual que todo, aquí hay que estudiar un poco la variedad y las características.

 

Y llegamos a las baterías, las reinas del mambo.

 

Las baterías son hoy día el elemento más importante, ya que van a decidir cuanta potencia y cuanto alcance podrá tener el coche eléctrico. Esperemos que llegue el día en que este sea el componente menos importante, pero por ahora la tecnología es muy variada y más compleja de lo que nos creemos. La elección de baterías no solo viene condicionada por la distancia máxima que queremos que nuestro coche recorra en una sola carga, sino que en función de las baterías deberemos de escoger un cargador específico para esas baterías, y en casos un sistema de gestión de baterías (BMS), ya que no todas las baterías se pueden cargar o descargar de la misma manera, y si no se siguen las pautas del fabricante, pasamos de que nos duren de 10 años a 3..por ejemplo.

 

Hay muchas tecnologías hoy día, pero en términos prácticos podemos reducirlas a 3 o 4. Empezamos por las más baratas:

 

–       04_lead_batteryBaterías de plomo. Son las más baratas, las menos adecuadas por su diseño, ya que no están fabricadas para que provean una corriente paulatina, sino que están diseñadas para dar mucha corriente de golpe, que no es como la usaría un controlador de un coche eléctrico. Ventaja, incluso gastadas, las puedes hacer revivir y que vuelvan a durar otros 3 años. Es un proceso un pelín delicado, ya que hay de por medio ácido sulfúrico,

 

por tanto recomiendo que si no estás seguro de lo que haces, no lo ententes. Yo lo hice, con mucho cuidado, siguiendo muchas pautas, usando medidas de protección como guantes, gafas y mascarilla (ya que los gases son tóxicos), por supuesto al final no verter el ácido sobrante al sumidero, hay que neutralizarlo antes para que no sea nocivo para el medio ambiente. También las puedes comprar y evitar este lio. Son muy pesadas pero no hace falta un cargador muy especial.

 

– Baterías de gel o AGM.05_72V_agm_batteries Son baterías de ciclo profundo, son de plomo pero llevan un electrolito un poco más eficiente tipo gel. Son un poco más caras y su diseño si está hecho para el uso de un coche eléctrico. Son también muy pesadas, pero duran más, hay fabricantes que te aseguran hasta 1000 cargas antes de que empiece a perder capacidad. El cargador tendrá que ser un poco especial, ya que debería de cargar con unos parámetros especiales para Gel o AGM. No son muy caras. Yo compre 6 baterías de 12V y 100Ah por unos 900€.

 

 

–  Baterías de Litio. Estas ya son un pelín mas caras, pero pesan la mitad y tienen el doble de capacidad. Con lo que suelen ser la opción estándar en los coches eléctricos. Suelen venir en celdas de 3,7V, así que hay que comprar muchas hasta conseguir el voltaje deseado. Otro tema MUY IMPORTANTE es que estas baterías tienen ser gestionadas (cargadas y descargadas) por un sistema de gestión de baterías especial para baterías de Litio. La razón es porque no se deben ni descargar más de un límite ni cargar más del voltaje aconsejado por el fabricante. Por ejemplo para las celdas de litio 18650, el máximo voltaje suele ser 4.1V y el mínimo 2.5V. Aunque esto depende de la batería y del fabricante.

 

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–       Baterías de ferrofosfato de litio (LiFePO4) son las baterías comerciales de más capacidad, pero también son las más caras.

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Ya esta bien de baterías…

 

Otro componente importante, un conversor de corriente de alta tensión a 12V.

 

07_dc_dc_converter_72vCuando eliminamos el motor de gasolina, una de las cosas que eliminamos también es el alternador, que es el que se encarga de ir recargando constantemente la batería del coche (en este caso ya si se puede llamar la batería auxiliar) para proporcionar electricidad para las luces, ventanillas, radio, etc. Al no tener alternador, la batería se iría gastando poco a poco, hasta quedarse totalmente vacía. Es por eso que necesitamos un sistema que cargue la batería, y esto es un conversor de corriente continua, por ejemplo de 72V a 12V. De esta manera el bloque de baterías de alta tensión irán cargando la batería auxiliar constantemente.

 

 

 

Bueno, pues ya esta, ¿no?. No, todavía falta algo muy importante. Los frenos.

 

Para los frenos, es necesario suplir el vacío que el motor de combustión producía en el servo freno. Para ello se acopla una bomba de vacío, que hace justamente lo que indica, vacío.

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Luego hacen falta otros componentes eléctricos como un potenciómetro para el acelerador, un contactor, que es un relé pero para alta tensión, mucho cable..relés, fusibles, etc.

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Los componentes accesorios tienen igual o más importancia que los principales, ya que por ejemplo, con el motor ya listo y el controlador, sin cable para conectarlo es igualmente importante. Por ejemplo, hay que mirar que requisitos de cable de alta tensión que pide el fabricante del motor o el controlador para el cable. Los cables finos de señales también tienen unas características, no solo de sección sino de aislamiento.

 

La aventura empieza ahora, cuando ya tenemos todo y hay que instalarlo en el coche.

 

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