ITV vehiculos electricos

CUADERNO SOBRE INSPECCION TECNICA DE

VEHICULOS ELECTRICOS

Madrid, diciembre de 2011

Cuaderno sobre Inspección Técnica de Vehículos Eléctricos

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Este documento ha sido encargado expresamente por la Fundación FITSA al Instituto de Seguridad

de los Vehículos Automóviles (ISVA) de la Universidad Carlos III de Madrid.

Ha sido elaborado por:

Beatriz López Boada- Profesora Titular de la UCIIIM

Antonio Gauchía Babé- Profesor Titular Interino de la UCIIIM

María Jesús López Boada - Profesora Titular de la UCIIIM

Vicente Díaz López – Catedrático de la UCIIIM


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Índice

1 Introducción ................................................................................................................ 7

2 Elementos característicos de los vehículos eléctricos ................................................. 8

2.1 Sistema de transmisión ....................................................................................... 8

2.2 Almacenamiento de energía .............................................................................. 11

2.2.1 Las baterías ................................................................................................ 12

2.2.2 Los supercondensadores ........................................................................... 16

2.3 Motores eléctricos.............................................................................................. 17

2.3.1 Motores de corriente continua .................................................................... 20

2.3.2 Motor síncrono de imanes permanentes ..................................................... 22

2.3.3 Motor de inducción ..................................................................................... 25

2.3.4 Motor de reluctancia conmutada ................................................................. 27

2.3.5 Motor de flujo axial...................................................................................... 29

2.4 Elementos de recarga de las baterías ................................................................ 31

2.5 Sistema de frenado regenerativo ....................................................................... 37

2.6 Sistemas de control ........................................................................................... 43

3 Legislación y normativa actual sobre vehículos eléctricos ........................................ 46

3.1 Reglamento nº 100 ............................................................................................ 48

3.2 Reglamento nº 13H ........................................................................................... 49

4 Situación actual de la Inspección Técnicas de Vehículos I.T.V. ................................ 51

5 Puntos de inspección en los vehículos eléctricos ...................................................... 55

6 Propuesta de inspección periódica para vehículos eléctricos.................................... 60

6.1 Propuesta de inspección de baterías ................................................................. 61

6.2 Propuesta de inspección de la instalación eléctrica ........................................... 68

6.3 Propuesta de inspección del tren eléctrico de potencia ..................................... 71

6.4 Propuesta de inspección de señalización en modo de conducción posible activo

……………………………………………………………………………………………73


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6.5 Propuesta de inspección del sistema de frenos ................................................. 74

6.6 Propuesta de inspección de las luces de freno .................................................. 78

6.7 Propuesta de inspección del sistema de transmisión ......................................... 79

6.8 Propuesta de inspección de la unidad de control ............................................... 80

6.9 Propuesta de inspección del ruido ..................................................................... 84

7 Papel de FITSA ........................................................................................................ 85

8 Bibliografía ................................................................................................................ 87


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Índice de figuras

Figura 1. Componentes del sistema de tracción de un VE ................................................ 9

Figura 2. Configuraciones de los vehículos eléctricos ...................................................... 10

Figura 3. Elementos de una celda.................................................................................... 12

Figura 4. Batería de Pb-Ácido .......................................................................................... 14

Figura 5. Batería de Niquel-hidruro metálico en el BMW ActiveHybrid X6 ........................ 15

Figura 6. Batería Ión-Litio que se va a emplear en el vehículo eléctrico Mecacity de BMW

........................................................................................................................................ 15

Figura 7. Supercondensador ............................................................................................ 16

Figura 8. Curva de par y potencia ideal para la transmisión de vehículos ........................ 18

Figura 9. Curva característica de un motor eléctrico ........................................................ 18

Figura 10. Maquina eléctrica como motor o generador .................................................... 19

Figura 11. Modo de funcionamiento de un motor eléctrico según el sentido de giro y par 19

Figura 12. Estructura de un motor de corriente continua .................................................. 21

Figura 13. Estructura de un motor síncrono de imanes permanentes .............................. 23

Figura 14. Circuito inversor del Honda Civic .................................................................... 23

Figura 15. Motor síncrono de imanes permanentes del Honda Civic ............................... 25

Figura 16. Estructura de un motor asíncrono o de inducción ........................................... 25

Figura 17. Motor de inducción de Raser Technologies, Inc. para la propulsión de vehículos

híbridos ............................................................................................................................ 27

Figura 18. Motor de reluctancia conmutada ..................................................................... 27

Figura 19. Estructura de motores de flujo axial ................................................................ 29


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Figura 20. Motor de flujo axial de Axco Motors conectado directamente a la rueda de un

vehículo (Valmet Automotive) .......................................................................................... 30

Figura 21. Recarga de un VE a través de la red eléctrica ................................................ 31

Figura 22. Conectores de carga en el Nissan Leaf .......................................................... 32

Figura 23. Conexión A ..................................................................................................... 34

Figura 24. Conexión B ..................................................................................................... 34

Figura 25. Conexión C ..................................................................................................... 35

Figura 26. Tipos de conectores ........................................................................................ 36

Figura 27. Conector para carga combinada ..................................................................... 36

Figura 28. Curva de equiadherencia y del sistema de frenos del vehículo ....................... 38

Figura 29. Disposición de los elementos en un sistema de frenado paralelo ................... 40

Figura 30. Disposición de los elementos en un sistema de frenado serie ........................ 41

Figura 31. Disposición de los elementos en un sistema de frenado de una motocicleta

eléctrica ........................................................................................................................... 42

Figura 32. Conector estándar OBDII Y EOBD.................................................................. 44

Figura 33. Equipo de diagnosis ........................................................................................ 45

Figura 34. Cable de alta tensión (color naranja) en el motor del Ford Focus 2012 ........... 48

Figura 35. Símbolo que identifica un elemento de alta tensión ........................................ 49


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1 Introducción

Con objeto de enmarcar este trabajo, se define vehículo eléctrico como aquel vehículo que está propulsado exclusivamente por energía eléctrica proveniente de baterías que se recargan en la red eléctrica, es decir, los que se denominan vulgarmente “eléctricos puros”. No se contempla en el mismo los vehículos híbridos, o los de propulsión con pila de combustible.

El objeto del mismo es que, dado que se espera que, en los próximos años, el parque de vehículos eléctricos español se incremente enormemente constituyendo una verdadera revolución energética en el sector del automóvil, es necesario establecer criterios específicos que permitan inspeccionar los mismos una vez que estén puestos en circulación.

Los avances tecnológicos que incorporan este tipo de vehículos, con respecto a los vehículos convencionales (vehículos con motor de combustión interna), va a suponer una modificación en el procedimiento de inspección tal y como se realiza actualmente. El uso de un motor eléctrico mejora el rendimiento del vehículo y reduce a cero sus emisiones contaminantes, pero trae consigo la utilización de sistemas más complejos. Por tanto, en la inspección técnica periódica que se realice de este tipo vehículos hay que considerar que,

La inspección de las emisiones atmosféricas del motor ya no será necesaria.

Será necesario inspeccionar diferentes sistemas que afectan a la seguridad, como el comportamiento y la influencia del sistema de frenado regenerativo.

Se dispone de un equipo eléctrico de alto voltaje que será necesario inspeccionar y manipular con precaución.

Será necesario considerar los aspectos relacionados con la salud y seguridad que tienen que ver con la utilización de baterías de litio. Como es sabido, el litio fue descubierto por Johann Arfvedson en 1817. Es altamente inflamable y ligeramente explosivo cuando se expone al aire y especialmente al agua. Es además corrosivo, por lo que requiere el empleo de medios adecuados de manipulación para evitar el contacto con la piel.

El objeto, por tanto, de este documento es establecer de manera sintética y clara la sistemática a desarrollar en un futuro, que dé lugar a una inspección técnica de vehículos eléctricos (vehículos automóviles eléctricos y motocicletas eléctricas). Entre otros conceptos, se trata de definir en este cuaderno las diferencias que existirán en la ITV del vehículo eléctrico respecto a la inspección que se hace actualmente en España.


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2 Elementos característicos de los vehículos eléctricos

Los sistemas que diferencian un vehículo eléctrico de un vehículo de combustión interna son el sistema de tracción, el sistema de almacenamiento de energía, el sistema de frenado regenerativo y el sistema de control.

Es importante conocer las particularidades de estos sistemas en los vehículos eléctricos para determinar el procedimiento de inspección en cada uno de ellos.

A continuación se describe brevemente cada uno de estos sistemas.

2.1 Sistema de transmisión

En los vehículos eléctricos actuales, el sistema de tracción está formado por los elementos que se muestran en la Figura 1.


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Figura 1. Componentes del sistema de tracción de un VE

El funcionamiento de este sistema es el siguiente: dependiendo de los valores de las señales de entrada provenientes de los pedales de freno y de aceleración, el controlador del vehículo (ECU) regula el flujo de potencia entre el motor eléctrico y las baterías, para conseguir una respuesta adecuada del motor eléctrico. Si se dispone de un sistema de frenado regenerativo, se requiere el retorno de la potencia generada durante la frenada o cuando se está bajando una pendiente para recargar las baterías. Se necesita además un convertidor a diferentes niveles de tensión para alimentar los sistemas auxiliares del vehículo como son la climatización, iluminación, navegación, etc.

Existe una gran variedad de configuraciones de vehículo eléctrico atendiendo a sus características de sistema de tracción y del tipo de sistema de alimentación:

a) Una primera configuración es aquella en la que simplemente se sustituye el motor de combustión interna por un motor eléctrico manteniendo el resto de componentes típicos de un sistema de tracción convencional (Figura 2.a). De tal manera, que el sistema de tracción se compone de un motor eléctrico, de un embrague, de una caja de cambios y de un diferencial. El embrague y la caja de cambios pueden ser sustituidos por una caja de cambios automática.

b) Debido a que los motores eléctricos proporcionan una potencia constante en un rango grande de velocidades, se puede sustituir la caja de velocidades y el embrague por un único reductor (Figura 2.b). Esta configuración no solamente


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reduce el peso y tamaño del sistema de transmisión, sino que también simplifica su control debido a que ya no se requiere un cambio de marchas.

c) Otra configuración, muy parecida a la anterior, es en la que el motor eléctrico, la reductora y el diferencial son montados juntos sobre el eje tractor (Figura 2.c). Con esta configuración, el sistema de tracción es más simple y compacto.

d) Una cuarta configuración es aquella en la que se tiene dos motores tractores por lo que no se requiere diferencial (Figura 2.d). Cada uno de ellos se sitúa sobre las ruedas conductoras y trabajan a diferente velocidad cuando el vehículo traza una trayectoria circular.

a) b)

c) d)

e) f)

Figura 2. Configuraciones de los vehículos eléctricos

e) Para simplificar el sistema de tracción, el motor de tracción puede ser instalado dentro de la propia rueda (Figura 2.e). Para reducir la velocidad del motor y aumentar el par motor se puede emplear un planetario de pequeñas dimensiones. Las ventajas de esta configuración es que permite una gran reducción de la velocidad y que los elementos se dispongan en línea con el eje.


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f) Una última configuración es aquella en la que no se utiliza ningún sistema mecánico entre el motor eléctrico y la rueda conductora (Figura 2.f). La utilización de motor eléctrico de baja velocidad puede ser conectado directamente en la rueda. El control de la velocidad del motor eléctrico es equivalente al control de la velocidad de la rueda y, por tanto, al control de la velocidad del vehículo. Sin embargo, esta configuración requiere un motor eléctrico que proporcione un par elevado para permitir arrancar y acelerar al vehículo.

2.2 Almacenamiento de energía

Para el almacenamiento de la electricidad en un vehículo eléctrico se pueden emplear diferentes tecnologías como son los superconductores, los volantes de inercia y las baterías electroquímicas o baterías. Esta última tecnología es la que se está imponiendo en los vehículos eléctricos.


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2.2.1 Las baterías

Las baterías son las encargadas de almacenar, mediante reacciones electroquímicas de oxidación/reducción, y suministrar la energía eléctrica que este tipo de vehículo necesita para su funcionamiento.

Las funciones principales de una batería de un vehículo eléctrico son:

Almacenar electricidad suministrada por la red eléctrica a través del cargador de baterías.

Suministrar al motor de tracción la potencia y energía necesarias para el correcto movimiento del vehículo.

Recibir energía del motor de tracción cuando se esté produciendo una frenada regenerativa.

Mantener la estabilidad, garantizando la seguridad del vehículo, incluso en caso de accidente.

En general, una batería electroquímica es un dispositivo capaz de convertir energía eléctrica en energía química durante el proceso de carga, y convertir la energía química en energía eléctrica durante la descarga. Una batería se compone de un conjunto de celdas. Cada celda está compuesta por tres elementos: 2 electrodos (positivo o ánodo y negativo o cátodo) inmersos en un electrolito (ver Figura 3).

Figura 3. Elementos de una celda

Las baterías se pueden clasificar atendiendo a su capacidad de carga. De esta manera, se denominan baterías primarias a las baterías de un solo uso y baterías secundarias a las baterías que se pueden recargar. Las baterías que se emplean en los vehículos eléctricos son del tipo secundarias. Este tipo de baterías no puede funcionar sin que se le


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haya suministrado previamente electricidad mediante lo que se denomina proceso de carga.

Las prestaciones de una batería van a depender en gran medida de las características que tengan las celdas o elementos utilizados para su fabricación.

Los parámetros electroquímicos utilizados para caracterizar una celda o una batería son:

Fuerza electromotriz, voltaje o potencial (E). El voltaje de una celda electroquímica viene dado por la diferencia entre los bornes del cátodo y del ánodo. Es muy importante disponer de celdas con alto potencial, ya que permiten disminuir el número de elementos que se deben conectar en serie para aumentar el voltaje nominal de la batería. La fuerza electromotriz de las celdas y las baterías se mide en voltios.

Capacidad específica (Q). La capacidad es la cantidad de electricidad que puede entregar la celda/batería antes de que su tensión disminuya por debajo de un valor mínimo. La capacidad se representa con el símbolo "C" y se expresa en “Ah” (Amperio-hora).

Energía específica (W). La energía específica indica la cantidad total de energía eléctrica que se puede almacenar en la batería. Este parámetro electroquímico es muy importante ya que reúne a los dos anteriormente indicados. Así, la energía

específica másica de una batería se calcula como Wm = E Q / peso de la batería. La energía específica volumétrica, también denominada densidad de energía, se

determina a partir de la expresión Wv = E Q / volumen de la batería. Las unidades utilizadas para ambas energías son Whkg-1 y Whl-1, respectivamente.

Ciclos de vida. Los ciclos de vida (life cycle) de una batería son el número de

ciclos de carga/descarga que se pueden llevar a cabo hasta que la capacidad de la batería sea el 80% de su valor nominal.

2.2.1.1 Baterías de Plomo-Ácido

Las baterías de Plomo-Ácido o Pb-Ácido han sido el tipo de batería más utilizado hasta el momento en el campo de la automoción. En estas baterías, los dos electrodos están hechos de plomo y el electrolito es una solución de agua destilada y ácido sulfúrico (ver Figura 4).


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Figura 4. Batería de Pb-Ácido

Sus ventajas son su bajo coste, se trata de una tecnología madura y presentan una alta potencia. Sin embargo, presentan ciertos inconvenientes como son baja energía específica, desprendimiento de gases, fuerte impacto medioambiental y bajo ciclo de vida. Esta última característica hace que se reduzca la vida media de estas baterías cuando se utilizan en vehículos eléctricos.

El electrolito de estas baterías es altamente corrosivo, atacando metales y substancias orgánicas, por lo que, se recomienda el uso de guantes, botas y ropa protectora de goma al manejar baterías de Pb-ácido.

2.2.1.2 Baterías de Niquel-hidruro metálico

Las baterías de Niquel-hidruro metálico aparecieron a finales de los años 80 (Figura 5). En estas baterías el cátodo es óxido de níquel, el ánodo es una aleación metálica capaz de almacenar hidrógeno y el electrolito es hidróxido de potasio.

Las ventajas que presentan, con respecto a las baterías de Pb-Ácido, es que poseen una energía específica másica y volumétrica mayor, permitiendo así disminuir tanto el peso como el tamaño de las baterías. No obstante, y debido a que su voltaje no es superior, dichas baterías se han utilizado, sobre todo, para vehículos híbridos, ya que admiten recargas rápidas que permiten aprovechar la energía generada durante la frenada regenerativa. Como ventaja adicional de esta tecnología, está su menor impacto medioambiental debido a la eliminación del plomo y que no requieren mantenimiento. Sin embargo, tienen un elevado coste.


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Figura 5. Batería de Niquel-hidruro metálico en el BMW ActiveHybrid X6

2.2.1.3 Baterías de Ión-Litio

Desde que se comercializara en 1991 la primera batería Ión-Litio, esta tecnología ha experimentado un crecimiento sorprendente considerándose actualmente como la mejor tecnología del futuro en cuanto a baterías recargables.

En la actualidad, se están llevando a cabo numerosas investigaciones con el objetivo de desarrollar nuevas baterías Ión-Litio con mejores características que puedan ser utilizadas en vehículos eléctricos y vehículos híbridos.

Este tipo de baterías están formadas por celdas que utilizan compuestos con inserciones de litio como electrodos positivo y negativo. Durante las cargas y recargas de la batería, los iones de litio Li+ circulan entre los electrodos.

Las baterías de Li-Ion son de bajo mantenimiento, no sufren el efecto memoria y no requieren ciclos para prolongar la vida de la batería. Además de una elevada densidad de energía y escaso peso, su auto descarga es menos de la mitad si se le compara con las baterías de Níquel. Estas características las hacen ideales para ser utilizadas en vehículos eléctricos (Figura 6).

Figura 6. Batería Ión-Litio que se va a emplear en el vehículo eléctrico Mecacity de BMW

Sin embargo, presentan ciertas desventajas como son su elevado coste, pérdidas de prestaciones con la temperatura y se degradan cuando se someten a condiciones de sobredescarga o sobrecarga. Además, la batería de Li-Ion envejece, se use o no.


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En cuanto a su manipulación, hay que tener presente que el Litio es un elemento que reacciona violentamente con el agua, produciéndose riesgo de explosión. Por tanto, se pueden presentar problemas de inseguridad en el caso de ruptura o presencia de fugas.

2.2.2 Los supercondensadores

Los supercondesadores son dispositivos electrónicos capaces de almacenar en su interior cargas eléctricas y liberarlas con extraordinaria rapidez generando corrientes eléctricas muy intensas durante décimas o centésimas de segundo.

Las ventajas de este tipo de tecnología son que tienen una velocidad de respuesta y un número de ciclos de carga y descarga mayor que las baterías. Como el tiempo de carga es rápido, son ideales para el almacenamiento de energía proveniente de las frenadas. Sin embargo, tienen una capacidad para almacenar energía menor que las baterías. Todo ello hace que los superconductores se emplean más en los vehículos híbridos que en los vehículos eléctricos.

En vehículos eléctricos, se puede usar un supercondensador en conjunto con una batería, de tal manera que se consigue combinar la potencia de actuación del primero con la buena capacidad de almacenamiento de energía de la última. Esto hace que los superconductores sean ideales para el frenado regenerativo, ya que mejoran notablemente la eficiencia del combustible bajo condiciones de conducción urbana de parada y marcha.

En la práctica, los supercondensadores tienen un aspecto parecido al que tienen las baterías: su tamaño es parecido y poseen también dos terminales para las conexiones, por lo que su inspección se puede realizar siguiendo el mismo procedimiento que para las baterías (Figura 7).

Figura 7. Supercondensador


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2.3 Motores eléctricos

En un vehículo eléctrico, el motor de combustión interna es reemplazado por un motor eléctrico el cual se encarga de transformar la energía eléctrica que absorbe por sus bornes en energía mecánica, transmitiendo esta energía a la ruedas y permitiendo, por lo tanto, el movimiento del vehículo.

Los motores eléctricos presentan curvas características que se aproximan bastante a la curva ideal requerida en tracción, es decir, una entrega de potencia constante en todo el rango de velocidades lo que proporciona pares elevados a bajas velocidades de giro y pares reducidos a altas velocidades de giro (Figura 8). Es por este motivo por lo que un vehículo eléctrico no necesita caja de cambios. La Figura 9 muestra la curva característica de un motor eléctrico. A bajas velocidades, el motor eléctrico proporciona un par constante (zona de par constante) hasta su velocidad nominal. Una vez que el motor eléctrico alcanza dicha velocidad, el par se reduce proporcionalmente con la velocidad manteniendo la potencia constante (zona de potencia constante).


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velocidad de giro

Par

Potencia

Figura 8. Curva de par y potencia ideal para la transmisión de vehículos

velocidad de giro

potencia

par

Figura 9. Curva característica de un motor eléctrico

Los motores eléctricos, al ser máquinas reversibles, pueden transformar la energía mecánica en energía eléctrica (Figura 10). Esto permite a los vehículos eléctricos poder recuperar energía durante las frenadas o en las bajadas de pendiente. El motor eléctrico instalado en un vehículo debe poder trabajar en los cuatro cuadrantes de par y velocidad (Figura 11):

Cuadrante I. Par y sentido de giro positivos. El comportamiento es como motor. El vehículo circula marcha adelante acelerando.

Cuadrante II. Par positivo y sentido de giro negativo. El comportamiento es como generador. El vehículo circula marcha atrás frenando.

Cuadrante III. Par y sentido de giro negativos. El comportamiento es como motor. El vehículo circula marcha atrás acelerando.

Cuadrante IV. Par negativo y sentido de giro positivo. El comportamiento es como generador. El vehículo circula marcha adelante frenando.


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Figura 10. Maquina eléctrica como motor o generador

Figura 11. Modo de funcionamiento de un motor eléctrico según el sentido de giro y par

En resumen, las ventajas principales que ofrece un motor eléctrico frente a un motor de combustión interna son:

Cero emisiones contaminantes.

Niveles mínimos de ruido.

Mayor eficiencia energética, en torno al 90%.

Posibilidad de generar energía eléctrica a partir de energía mecánica.


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Por otra parte, los motores eléctricos utilizados para la propulsión de vehículos deben cumplir con una serie de requisitos como son:

Alta densidad de potencia, con el fin de maximizar los ratios “potencia/peso” y “potencia/dimensiones” y, por tanto, minimizar el volumen ocupado por el motor y el peso del vehículo.

Buena capacidad de sobrecarga durante breves períodos, lo que le permite hacer uso de picos puntuales de potencia entregada a las ruedas y, por tanto, disponer de alta capacidad para superar pendientes pronunciadas.

Alto par motor a bajas velocidades, lo que permite al vehículo acelerar rápidamente durante el arranque.

Una gran robustez mecánica y térmica.

Amplio rango de velocidades de funcionamiento, incluyendo regiones de par y potencia constantes.

Silencioso.

Fácil mantenimiento.

Bajo coste.

Los motores eléctricos más comúnmente utilizados para entregar potencia a un vehículo eléctrico son el motor de corriente continua, el motor asíncrono o de inducción, el motor síncrono de imanes permanentes, motor de flujo axial y el motor de reluctancia variable.

2.3.1 Motores de corriente continua

En un motor de corriente continua, el estator está formado por una culata, que pertenece al circuito magnético inductor y que realiza la función de soporte mecánico del conjunto. En motores de pequeña potencia, el estator se construye de hierro fundido, mientras que en los de gran potencia se construye con plancha de acero curvada sobre un molde cilíndrico y posteriormente soldada a la base. La culata está perforada en diversos puntos de la periferia para fijar un número par de polos. Las bobinas que los arrollan son las encargadas de producir el campo inductor al circular por ellas la corriente de excitación. El rotor está formado por un núcleo magnético alrededor del cual va el devanado del inducido, sobre el que actúa el campo magnético. Dispuesto sobre el eje del rotor, se encuentra el colector de delgas o conmutador que sirve para conectar las bobinas del inducido con el circuito exterior a través de las escobillas. Las escobillas son unas piezas de grafito que se colocan sobre el colector de delgas, transmitiendo la tensión y corriente de la fuente de alimentación hacia el colector y, por tanto, al bobinado del rotor (Figura 12).


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Figura 12. Estructura de un motor de corriente continua

Las principales ventajas que presentan son:

Excelentes características de potencia/par.

Controles de velocidad sencillos.

Alta capacidad de sobrecarga/par de arranque.

Amplia gama de velocidades.

Robustez mecánica.

Sin embargo, presentan los siguientes inconvenientes:

Media-alta densidad de potencia.

Baja eficiencia.

Baja fiabilidad.

Alto coste de fabricación.

Ocupa bastante espacio.

Peso mediano.

Poca resistencia térmica.

Alto coste de mantenimiento (desgaste de de escobillas y anillos).

El bobinado del rotor puede limitar la velocidad de giro.


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Los motores de corriente continua fueron los primeros tipos de motores que se utilizaron para la tracción de vehículos eléctricos, sin embargo, actualmente han sido sustituidos, en la mayoría de los casos, por los motores de corriente alterna por las ventajas que estos últimos presentan con respecto a los primeros (menor coste de fabricación y de mantenimiento).

Existe otra variante de motores de corriente continua que son los motores de corriente continua sin escobillas o brushless, que los hace más atractivos para su utilización en vehículos eléctricos. Su funcionamiento es muy parecido al del motor síncrono de imanes permanentes, pero con la diferencia de que el sistema electrónico es considerado parte del motor.

La Tabla 1 muestra algunos ejemplos de vehículos eléctricos que utilizan este tipo de motores.

Tabla 1. Vehículos eléctricos que utilizan motor de corriente continua

Par (Nm) Potencia (CV)

Citroën Efficient-C1 130 Nm 31.2

Reva dc-drive (G-Wiz)2 6.4 (17.7 max.)

Citroen Saxo2 14.9 (27 max.)

Citroen Berlingo Electrique2 20.4 (38 max.) 1Vehículo híbrido

2Vehículo eléctrico

3Moto eléctrica

2.3.2 Motor síncrono de imanes permanentes

Un motor síncrono es una máquina eléctrica que se caracteriza porque el rotor está magnetizado y gira a la misma velocidad que el campo magnético rotativo, velocidad de sincronismo:

rpmenp

fn

60

donde f es la frecuencia de la red de corriente alterna a la que está conectada el motor, en Hz, y p es el número de pares de polos.

En un motor síncrono de imanes permanentes, el estator consiste de bobinados conectados en estrella (Figura 13). El rotor consta de electroimanes o imanes permanentes que crean un flujo constante en el entrehierro, eliminando así la necesidad del rotor bobinado y escobillas utilizadas normalmente para la excitación en los motores sincrónicos. El par de rotación se produce por la interacción entre el campo magnético producido por las bobinas de estator y el rotor. El motor de imanes permanentes debe ser energizado directamente en el estator por medio de un accionamiento de velocidad variable. Para energizar las bobinas adecuadas de manera que se produzca el máximo par posible en la posición actual del rotor, es necesario conocer cuál es esa posición, para lo que se requiere un sensor de posición angular. La conmutación de las bobinas se realiza mediante un circuito inversor (Figura 14).


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Figura 13. Estructura de un motor síncrono de imanes permanentes

Figura 14. Circuito inversor del Honda Civic

Actualmente, para la fabricación de los imanes permanentes se tiende a la utilización de aleaciones de tierras raras, como neodimio-hierro-boro (NdFeB) o samario-cobalto, en sustitución de ferritas magnéticas debido a que presentan mayor campo magnético. El NdFeB es más barato y menos frágil que el samario-cobalto, material que estuvo muy extendido en la década de los ochenta.

Las principales ventajas que presentan son:

Alta densidad de potencia.

Tamaño del rotor pequeño y alta densidad de potencia debido a la ausencia de conmutadores mecánicos y escobillas.

Peso reducido.


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Alta capacidad de sobrecarga/par de arranque.

Bajo coste de mantenimiento.

Buena disipación térmica.

Control bastante sencillo.

Potencia constante en un amplio rango.


Coste de fabricación elevada (requieren de sensores de posición y electrónica de potencia compleja).

Baja gama de velocidades.

Difícil uso para frecuencias elevadas.

A velocidades elevadas, la eficiencia puede reducirse debido al riesgo de desmagnetización.

Muy importante mantener la refrigeración.

A elevadas velocidades, las pérdidas en el estator pueden ser importantes.

Dependencia de las tierras raras.

Actualmente, este tipo de motores son la elección más común en los vehículos eléctricos. La Tabla 2 muestra algunos ejemplos de vehículos eléctricos que utilizan este tipo de motores. La Figura 15 muestra el motor asíncrono de imanes permanentes utilizado en el Honda Civic.

Tabla 2. Vehículos eléctricos que utilizan motor síncrono de imanes permanentes


Audi 8 Hybrid1 210 54

Honda Insight 20101 78 14

Toyota Prius1 400 68

Lexus CT 200h1 82

Kia Rio Hybrid1 95 16,3

Citroen C-Zero2 180 64

Mitsubishi i-MiEV2 180 48

Chevrolet Volt2 370 150

Rinspeed UC 130 40

Peugeot E-Vivacity 20113 max. 4,02 1Vehículo híbrido


3Moto eléctrica


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Figura 15. Motor síncrono de imanes permanentes del Honda Civic

2.3.3 Motor de inducción

El motor de inducción o asíncrono ha sido uno de los motores más utilizados para la propulsión de vehículos híbridos debido a su robustez, fiabilidad, bajo mantenimiento y coste y la capacidad para trabajar en entornos hostiles. La principal diferencia del motor asíncrono con los demás tipos de motores es que no requiere de un campo magnético en el rotor alimentado con corriente continua. La corriente que circula por uno de los devanados, generalmente situado en el rotor, se debe a la f.e.m. inducida por la acción del flujo del estator, denominándose por este motivo motores de inducción (Figura 16). En este tipo de motores, la velocidad de giro del motor no es la de sincronismo impuesta por la frecuencia de la red.

Figura 16. Estructura de un motor asíncrono o de inducción

El estator está formado por un apilamiento de chapas de acero al silicio que disponen de unas ranuras en su periferia interior en las que se sitúan p pares de arrollamientos colocados simétricamente en un ángulo de 120º, alimentado con corriente alterna, de tal forma que se obtiene un flujo giratorio de amplitud constante distribuido sinusoidalmente por el entrehierro.

En la mayoría de los casos, el rotor está formado por una serie de conductores puestos en cortocircuito por dos anillos extremos, formando un devanado que se conoce con el nombre de jaula de ardilla. En este caso, el rotor no tiene conexión con el exterior. Otro tipo de configuración del rotor en un motor asíncrono es el rotor bobinado o con anillos. Normalmente, este tipo de rotor no se utiliza debido a la necesidad de utilizar anillos colectores y escobillas (mayor coste de fabricación y de mantenimiento). Este rotor


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bobinado o con anillos solo se utiliza en casos de transferencia de mucha potencia, de necesitar un cierto control de la velocidad o un par muy elevado en el arranque mediante el acoplamiento de elementos resistivos.

Los motores asíncronos o de inducción presentan las siguientes ventajas:

Económicos.

Poco peso.

Compactos.

Robustez mecánica y térmica muy buena.

Requieren poco mantenimiento (motor asíncrono de rotor de jaula de ardilla).

Control sencillo.

Potencia, par, ruido y eficiencia similares al de los motores síncronos de imanes permanentes.

Alta eficiencia.


Baja densidad de potencia.

Ligeramente menor eficiencia a baja velocidad. El motor pierde rendimiento al reducirse la velocidad.

La Tabla 3 muestra algunos ejemplos de vehículos eléctricos que utilizan este tipo de motores. La Figura 17 muestra un motor de inducción para la propulsión de vehículos híbridos.

Tabla 3. Vehículos eléctricos que utilizan motor asíncrono


2012 Buick1 107 15

REVA NXR2 52 34

Revai (G-wiz i)2 17

Micro-Vett Fiat Doblò2 40.5 (max. 81)

Tesla Roaster2 270 292

Forino Fiat Micro Vett2 130 40,8

Luxgen Neora2 265 243

Mini E2 220 204

2012 Buick1 107 15 1Vehículo híbrido


3Moto eléctrica

http://en.wikipedia.org/wiki/Micro-Vett


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Figura 17. Motor de inducción de Raser Technologies, Inc. para la propulsión de vehículos híbridos

2.3.4 Motor de reluctancia conmutada

Los recientes avances que se han producido en la electrónica de potencia, han permitido que el motor de reluctancia conmutada sea un candidato atractivo para su aplicación en vehículos eléctricos.

El motor de reluctancia conmutada se alimenta de corriente continua y no requiere de escobillas, de conmutadores ni de imanes permanentes. Su constitución habitual presenta una estructura magnética de polos salientes tanto en el estator como en el rotor (Figura 18). En los polos del estator se colocan las bobinas que, conectadas en pares diametralmente opuestos, forman las fases del motor, mientras que el rotor está hecho de láminas de acero sin conductores. La corriente es conmutada entre las bobinas de cada fase del estator en un patrón secuencial para desarrollar un campo magnético que gira. El término reluctancia se debe a la resistencia magnética que opone el rotor al campo electromagnético. La generación y posterior conmutación del campo magnético se realiza en los bobinados de los polos del estator a través de la electrónica de potencia conectada al motor. Con la electrónica de potencia (convertidor de corriente y convertidor de frecuencia) se puede influir tanto en el par como en la velocidad de giro del motor.

Figura 18. Motor de reluctancia conmutada

http://thefraserdomain.typepad.com/photos/uncategorized/raser_p50_motorblue.jpg


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Los motores de reluctancia conmutada presentan las ventajas siguientes:

Construcción sencilla y robusta.

Control sencillo.

Alta densidad de potencia.

Alta eficiencia.

Amplia gama de velocidades.

Posibilidad de disponer de una región amplia de funcionamiento a potencia constante.

Tamaño y peso reducido.

Alto par a baja velocidad.

Muy buena robustez mecánica y térmica.


Nivel alto de ruido y de vibraciones.

Interferencia electromagnética.

Elevado rizado en el par motor.

Coste elevado.

A modo de resumen, la Tabla 4 muestra una comparativa entre los diferentes tipos de motores eléctricos utilizados en vehículos eléctricos.

Tabla 4. Comparativa entre los diferentes tipos de motores eléctricos utilizados en vehículos eléctricos: BDCMD (motor de corriente continua sin escobillas), SPMMD (motor síncrono con imanes permanentes), IMD (motor de inducción) y SRMD (motor de reluctancia conmutada). (Andrada et al.,

2005)

Propiedades Máximo BDCMD SPMMD IMD SRMD

Densidad de potencia 10 9 10 7 8

Sobrecarga 10 7 7 9 8

Rendimiento 10 9 10 7 8

Rango de velocidades 20 10 16 16 18

Control 20 15 15 16 16

Ruido 10 8 8 8 6

Rizado de par 10 6 8 7 5

Dimensiones y peso 10 8 9 7 7


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Robustez 20 14 14 16 17

Mantenimiento 10 8 8 9 9

Fabricación 20 14 12 16 18

Coste 30 20 18 28 26

Total 180 128 135 146 146

2.3.5 Motor de flujo axial

Los motores de flujo axial se caracterizan porque, a diferencia de los motores tradicionales, no presentan un flujo rotatorio radial sino que el devanado inductor crea un campo magnético paralelo al eje axial o eje principal del rotor. En estos motores, el rotor gira entre dos semiestatores magnéticamente activos que crean el campo y poseen grandes superficies polares. La forma de disco permite grandes flujos con pequeño volumen rotórico, lo que va a influir en una disminución del momento de inercia y de la masa del rotor. Esta propiedad de baja inercia da a este tipo de motores un valor añadido como herramienta de posicionamiento.

Existen dos configuraciones principales: un rotor interior de imanes permanentes entre dos devanados del estator (Figura 19.a) y el Torus que utiliza dos rotores alrededor de un estator fijo (Figura 19.b). Las ventajas que ofrece la primera configuración son una alta densidad de par y equilibrio de fuerzas axiales por lo que los rodamientos del eje no deben más que soportar el peso propio y las fuerzas de inercia.

a. Rotor interior de imanes permanentes b. Torus

Figura 19. Estructura de motores de flujo axial

Las ventajas principales que presentan los motores de flujo axial para su aplicación en vehículos eléctricos son que su elevada densidad de potencia, altos valores de par a bajas velocidades y alta eficiencia permiten que se puedan conectar directamente a la rueda del vehículo (Figura 20). Con ello se consigue eliminar el diferencial reduciendo coste y pérdidas mecánicas.


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Figura 20. Motor de flujo axial de Axco Motors conectado directamente a la rueda de un vehículo (Valmet

Automotive)

Actualmente, existen prototipos de vehículos con motores de flujo axial en rueda como son el Lamborghini Minotauro, que está basado en un concepto de diseño para estudiantes, y que obtiene su potencia de cuatro motores asíncronos, y el Lotus Evora 414E Hybrid que dispone de dos motores EVO cada uno de cuales proporciona una potencia de 152 kW y un par de 400 Nm.


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2.4 Elementos de recarga de las baterías

Los vehículos eléctricos recargan sus baterías a través de la red eléctrica (Figura 21). Existen dos tecnologías principales de recarga de vehículos eléctricos:

Recarga inductiva: La transferencia de potencia se realiza mediante inducción de corrientes a través de campos electromagnéticos. Es una tecnología que todavía está en fase de desarrollo y que además es menos eficiente que la alternativa previa. No obstante, tiene la ventaja de ser mucho más segura dado que impide cualquier electrocución.

Recarga conductiva: La recarga conductiva es la más sencilla, consiste en la conexión directa de la toma de alimentación del vehículo a la red, mediante conductores que permitan elevadas transferencias de potencia y con suficiente protección para el conductor.

Figura 21. Recarga de un VE a través de la red eléctrica

Además, se pueden definen tres niveles de recarga en función de la potencia que proporciona el sistema al vehículo.

La carga estándar o carga lenta se efectúa en una conexión monofásica convencional como la que llega a los hogares para los aparatos eléctricos de consumo. Se realiza con corriente alterna monofásica a una tensión de 220 voltios y una intensidad de 15 amperios. El tiempo necesario para cargar una batería de 10kWh es de 3 horas; 5,5 horas para una batería de 20 kWh, y 11 horas para una batería de 40 kWh. Considerando una potencia máxima instalada de 3,7 kW y el voltaje estándar de 230 V, la recarga consumiría una intensidad de 16 Amperios. Este tipo de carga es apta para garajes privados, ya que, como se ha indicado anteriormente, es la misma tensión y corriente que la doméstica.

La carga semi-rápida está concebida para reducir el tiempo de carga a un intervalo desde 15-30 minutos (para una batería de capacidad 10 kWh) hasta 2 horas (para una batería de capacidad de 40 kWh). La conexión es trifásica, con un voltaje de 400 V y una intensidad de 32 a 68 Amperios, según potencia instalada, que puede ser de 22 a 44 kW.


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La carga rápida permite reducir los tiempos de carga a unos minutos, pudiendo rivalizar este lapso de tiempo con un repostaje convencional de combustible efectuado en la actualidad. Para lograr esta mejora se precisa de potencias instaladas de 220-240 kW e intensidades de 250 a 400 Amperios para voltajes de 500 a 600 V, suministrando esta energía en corriente continua.

Actualmente, ya existen VE con dos tomas, una destinada para la carga normal y una segunda toma para la carga rápida (Figura 22).

Figura 22. Conectores de carga en el Nissan Leaf

Dependiendo del modo de carga que se realice, se requiere unas protecciones y conexiones específicas. En el estándar internacional IEC 62196 se indica los cuatro modos de recarga:

Modo 1 de carga: conexión del VE a la red de corriente alterna utilizando bases normalizadas, asignadas hasta 16 A, en el lado de alimentación, monofásica o trifásica, y utilizando conductores de fase(s), neutro y de protección de tierra. La utilización del modo 1 de carga depende de la presencia de un dispositivo de corriente residual (RCD) en el lado de la alimentación. Cuando los códigos nacionales no puedan asegurar un RCD en el lado de alimentación, no está permitido el modo 1 de carga.

Modo 2 de carga: conexión del VE a la red de corriente alterna utilizando bases normalizadas, monofásica o trifásica, y utilizando conductores de fase(s), neutro y de protección de tierra conjuntamente con el conductor piloto de control entre el VE y la clavija o entrada de cable de la caja de control.

Modo 3 de carga: conexión directa del VE a la red de corriente alterna utilizando equipos de alimentación de VE dedicados donde el conductor piloto de control se prolonga hasta el equipo conectado permanentemente a la red de corriente alterna.

Modo 4 de carga: conexión indirecta del VE a la red de corriente alterna utilizando un cargador externo donde el conductor del piloto de control se prolonga hasta el equipo conectado permanentemente a la red de corriente alterna.


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Las características eléctricas de cada uno de estos modos de carga se resumen en la Tabla 5.

Tabla 5. Características eléctricas de los modos de carga según norma IEC 62196

Tipo Fase Corriente máxima (A) Tensión máxima (V)

Modo 1 CA Monofásico 16 250

Trifásico 16 480

Modo 2 CA Monofásico 32 250

Trifásico 32 480

Modo 3 CA Trifásico 32 480

Modo 4 CC --- 400 1000

En este estándar también se establece los tipos de conexiones para los vehículos eléctricos:

Conexión A: conexión de un VE a la red de corriente alterna utilizando un cable de alimentación y clavija permanentemente unidos al VE (Figura 23).

Conexión B: conexión de un VE a la red de corriente alterna utilizando cable de carga separable con un conector de vehículo y un equipo de alimentación de corriente alterna (Figura 24).

Conexión C: conexión de un VE a la red de corriente alterna utilizando un cable de alimentación y conector de vehículo permanentemente unidos al equipo de alimentación (Figura 25). Para el modo 4 de carga sólo se permite el caso C.


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Figura 23. Conexión A

Figura 24. Conexión B


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Figura 25. Conexión C

En cuanto a los conectores empleados en los vehículos eléctricos, la norma internacional IEC 62196 establece los estándares que deben cumplir los conectores tanto para las recargas en corriente alterna (modos 1 a 3) como en corriente continua (modo 4). Los conectores de corriente alterna pueden ser tanto monofásicos como trifásicos y se distinguen 3 tipos cuyas características se muestran en la Tabla 6.

Tabla 6. Conectores de corriente alterna según norma IEC 62196

Fase Corriente máxima (A) Tensión máxima (V) Modos

Tipo 1 Monofásico 32 250 1,2

Tipo 2

Monofásico 70 480 1,2

Trifásico 63 480 1,2,3

Tipo 3

Monofásico 32 250 1,2

Trifásico 63 480 1,2,3

Hasta ahora, no había uniformidad en cuanto a los pines de los conectores, por lo que cada fabricante utilizaba un tipo de conector diferente (Figura 26). Ejemplos de estos conectores son el conector Yazaki SAE J1772 monofásico que se emplea tanto en Japón como en EEUU (tipo 1), el conector VDE-AR-E 2623-2-2 tanto monofásico como trifásico sin obturador (tipo 2) y el conector SCAME / EV monofásico y trifásico con obturador, que es utilizado ampliamente en Italia (tipo 3).


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a) Conector Yazaki SAE J1772

b) Conector VDE-AR-E 2623-2-2 c) Conector SCAME / EV

Figura 26. Tipos de conectores

Para evitar esta falta de uniformidad, en el año 2011, se ha elegido el Sistema de Carga Combinada como el estándar internacional para vehículos de carga eléctrica tanto en Europa como en Estados Unidos (Figura 27). Este sistema integra todas las posibilidades de carga en una entrada/conector y emplea maneras idénticas de comunicación entre el vehículo y la estación de carga, por lo permitirá que vehículos de distintos constructores compartan las mismas estaciones de carga rápida. Esta solución de carga de vehículos eléctricos es compatible con el conector J1772, estándar en EE.UU. También se ha logrado compatibilidad en Europa, donde el sistema se basa en el IEC 62196 Tipo 2. La aprobación del estándar J1772 ofrece a los usuarios de coches eléctricos la comodidad de poder cargar en todas las estaciones de tipo 2.

Figura 27. Conector para carga combinada


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2.5 Sistema de frenado regenerativo

El sistema de frenado convencional de un vehículo con motor de combustión interna se basa en la generación de una presión (hidráulica o neumática) por medio de un pedal de freno accionado por el conductor. Este sistema, denominado freno mecánico, está formado, entre otros componentes, por dispositivos de frenado como el freno de disco o el freno de tambor que reducen la velocidad de rotación de las ruedas y, por tanto, la del vehículo. Ambos dispositivos de frenado transforman parte de la energía cinética del vehículo en energía térmica. Esto es debido a que durante el proceso de frenado el disco o tambor (según sea el sistema empleado) gira solidario con la rueda del vehículo y parte de la energía cinética del vehículo se transforma en calor. Por tanto, hay una cierta cantidad de energía que no se está utilizando.

Los vehículos eléctricos utilizan como medio de tracción motores eléctricos, que como se ha visto anteriormente, también pueden funcionar como generador de energía eléctrica. Al actuar el motor eléctrico como generador, parte de la energía mecánica se transforma en energía eléctrica, la cual es introducida en la batería. Por todo ello, a este sistema se le denomina sistema de frenado regenerativo pues reduce la velocidad del vehículo y recupera parte de la energía cinética del mismo almacenándola en las baterías. Sin embargo, además del frenado regenerativo, el vehículo eléctrico dispone de un sistema de frenado mecánico similar al de un vehículo de motor de combustión interna ya que el frenado regenerativo no es capaz de proporcionar toda la fuerza de frenado requerida. Debido a que es necesario gestionar ambos sistemas de frenado, el conjunto del sistema de frenado presenta una cierta complejidad. Cabe destacar que el sistema de frenado regenerativo también está íntimamente ligado a la gestión del control de las baterías, ya que cuando la batería está completamente cargada no puede recibir energía del frenado regenerativo y es el sistema de frenos mecánico el que actúa. Además, el frenado regenerativo tiene lugar únicamente en el eje motriz, es decir, en el eje del vehículo que dispone del motor eléctrico.

Ambos sistemas de frenado, el mecánico y el regenerativo, deben ser gestionados para determinar qué proporción de la fuerza de frenado es aplicada por el sistema regenerativo y qué proporción de dicha fuerza es aplicada por el freno mecánico, de modo que se maximice la recuperación de energía y que se cumplan los requisitos de seguridad de un sistema de frenos. Las exigencias de un sistema de frenos son:

Eficacia: El sistema de frenos ha de ser capaz de detener el vehículo en un tiempo y distancia mínimo cuando el conductor acciona el pedal del freno con una fuerza que no debe sobrepasar un determinado valor.

Estabilidad: Durante el proceso de frenada el vehículo debe conservar la trayectoria de forma que no se produzcan desviaciones del vehículo que obliguen al conductor a corregir la trayectoria con el volante.


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Ergonomía: El accionamiento del pedal debe ajustarse a unos criterios que permitan al conductor pisar el pedal del freno con una fuerza pequeña, un funcionamiento progresivo y un recorrido del pedal determinado.

Además, la gestión de ambos sistemas de frenado debe determinar la proporción de la fuerza de frenado aplicada por cada uno de los ejes del vehículo. Esta proporción debe considerar que, si se produce el bloqueo de alguna de las ruedas, es preferible que el bloqueo tenga lugar en el eje delantero que en el eje trasero, pues en este eje se generaría una inestabilidad direccional que genera un momento de guiñada creciente con el ángulo de giro hasta que el vehículo gira completamente sobre sí mismo. Para determinar qué eje bloquearía antes, se representa en una misma gráfica la curva de frenado que sigue el sistema de frenos y la denominada curva de equiadherencia. La curva de equiadherencia representa el lugar geométrico de los puntos en el que se obtiene el máximo aprovechamiento de la adherencia en ambos ejes del vehículo para un determinado estado de carga. De esta definición se desprenden varios conceptos. En primer lugar, según el estado de carga del vehículo habrá diferentes curvas de equiadherencia. Y en segundo lugar, la curva de equiadherencia es un referente en el diseño del sistema de frenos ya que permite el mayor aprovechamiento posible de la adherencia, condición muy deseable para evitar las inestabilidades del vehículo producidas por el bloqueo de los ejes del mismo. En la Figura 28 se han representado ambas curvas para unos valores de la fuerza de frenado trasera (Fft) y delantera (Ffd).

Figura 28. Curva de equiadherencia y del sistema de frenos del vehículo

En la zona en la que la recta, que describe el comportamiento del sistema de frenos del vehículo, se encuentra por debajo de la curva de equiadherencia, se produce primero el bloqueo del eje delantero y cuando la recta está por encima de la de equiadherencia el eje trasero bloquea antes, situación que se desea evitar.

Analizados los principios de funcionamiento de ambos sistemas de frenado, a continuación se describen las diferentes estrategias de control de ambos sistemas de frenado. Principalmente, se pueden distinguir dos tipos de estrategias de la gestión de la fuerza de frenado entre el frenado regenerativo y el mecánico:


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Frenado paralelo: Se caracteriza por ser el sistema más simple y más parecido al sistema de frenos convencional. El sistema de frenado paralelo está formado por un servofreno y un cilindro maestro, pudiendo incluir o no un sistema ABS. Además, dispone de freno de disco o de tambor y de un controlador que regula el motor eléctrico para que proporcione una fuerza de frenado en el eje delantero, determinada en función de la posición del pedal del freno y de la velocidad del vehículo. El sistema de frenado paralelo toma su nombre del hecho de que la fuerza de frenado proporcionada por el motor eléctrico se regula mediante el controlador del vehículo mientras que la fuerza de frenado mecánica (hidráulica o neumática) es regulada por el pedal del freno. Instantes antes de que se produzca el bloqueo, el sistema ABS actúa sobre el freno mecánico. En la Figura 29 se muestra la disposición de los elementos en un sistema de frenado paralelo.


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Figura 29. Disposición de los elementos en un sistema de frenado paralelo

Dentro del sistema de frenado paralelo se pueden seguir dos estrategias diferentes:

o Relación entre las fuerzas de frenado delantera y trasera fijas: Para velocidades bajas, por debajo de los 15 km/h, el frenado se lleva a cabo por el freno mecánico, ya que la velocidad de las ruedas es muy pequeña y la fuerza electromotriz también lo es, por lo que el frenado regenerativo no funciona. Sin embargo, cuando la velocidad está por encima de los 15 km/h e inferior a una deceleración de 0,15g toda la fuerza de frenado es aplicada por el freno regenerativo. Cuando la deceleración requerida es superior a


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0,15g, el sistema de frenado regenerativo y el mecánico actúan conjuntamente para detener el vehículo. La fuerza de frenado total del vehículo debe estar por encima de la establecida en los reglamento ECE.

o Maximizando la energía recuperada: Este tipo de estrategia se basa en que el eje delantero aplique la máxima fuerza de frenado posible cumpliendo el reglamento correspondiente.

Frenado serie: Este tipo de frenado permite controlar la fuerza de frenado en cada rueda de forma independiente. El sistema está formado por un pedal de freno, cilindro maestro, unidad de control, sensor de velocidad de rueda, freno eléctrico

por rueda y freno de disco, tal y como se observa en la Figura 30.

Figura 30. Disposición de los elementos en un sistema de frenado serie


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La mayor dificultad de este sistema es controlar y gestionar la fuerza de frenado mecánica y la proporcionada por el freno eléctrico y maximizar la recuperación de la energía de frenado.

En lo que respecto a motocicletas, hay diferentes tipos de sistemas de regeneración de la energía de frenado:

Motor eléctrico de frenado: Al soltar el acelerador el motor eléctrico se convierte en generador y frena el vehículo. Este sistema recupera poca energía durante el proceso de energía.

Frenado regenerativo colaborador: Cuando el conductor acciona los frenos, un sensor situado en el circuito de frenos convencional modifica el motor eléctrico para que funcione en modo generador y, junto con el sistema de frenos mecánico, reduce la velocidad de la motocicleta.

Frenado regenerativo verdadero: En este sistema los frenos de tambor y disco se sustituyen por frenos eléctricos que permiten generar electricidad.

En la Figura 31 se muestra cómo se produce una frenada de emergencia.

Figura 31. Disposición de los elementos en un sistema de frenado de una motocicleta eléctrica


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AENOR ha emitido una propuesta relativa al sistema de frenos de vehículos eléctricos según se recoge en el documento UNE-CR 1955. Según esta propuesta la coexistencia del freno mecánico y freno regenerativo puede comprometer la seguridad del vehículo ya que:

El frenado regenerativo únicamente tiene lugar en el eje motriz.

El mando de recuperación de la energía de frenado puede estar a parte del pedal del freno mecánico.

El estado de carga y la temperatura de la batería pueden condicionar el funcionamiento del frenado regenerativo.

Posible fallo del frenado regenerativo.

En el documento citado, los sistemas de frenos de los vehículos eléctricos se clasifican como:

Tipo I: “Vehículos equipados con mando único de control para el freno de servicio y el de emergencia. El sistema de freno de servicio estará constituido por un sistema de freno convencional de rozamiento y un sistema de freno eléctrico de recuperación, sin dispositivo antibloqueo ”.

Tipo II: “Vehículos equipados con mando único de control para el freno de servicio y el de emergencia. El sistema de freno de servicio estará constituido por un sistema de freno convencional de frenado y un sistema de freno eléctrico de recuperación, con dispositivo antibloqueo ”.

Tipo III: “Vehículos equipados con un mando separado para el sistema de freno eléctrico con recuperación” (Vehículo denominado como category A en ONU R13).

En el documento emitido por AENOR se proponen adaptaciones a la Directiva 71/320 así como determinadas propuestas como, por ejemplo, la posible prohibición de un interruptor que permita al conductor prescindir del frenado regenerativo.

Por otra parte cabe destacar que el reglamento R13H de la ONU establece cuándo deben lucir las luces de freno al levantar el pie del acelerador. Si la deceleración es menor de 0,7 m/s2 la luz no debe lucir, entre 0,7 m/s2 y 1,3 m/s2 puede lucir y por encima de 1,3 m/s2 debe lucir.

2.6 Sistemas de control

Los vehículos actuales incorporan cada vez más electrónica para mejorar la respuesta del automóvil, dar asistencia al conductor, aumentar el nivel de confort y cumplir con la normativa vigente en cuanto a emisiones contaminantes. Esto requiere una unidad de control, denominada ECU (Electronic Control Unit), por cada sistema que se quiere


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controlar: airbag, motor, ESP, climatización, GPS, etc. La función de la ECU es leer continuamente las señales de los sensores, analizar estas y enviar señales a los diferentes actuadores para tener una respuesta adecuada del sistema.

Esto exige la incorporación de sistemas electrónicos cada vez más “inteligentes”, que monitoricen continuamente el estado de los mismos y diagnostiquen fácil y rápidamente los posibles fallos de los sistemas del vehículo.

La diagnosis de abordo nace a inicios de los años 80, cuando los fabricantes de automóviles empiezan a incorporar dispositivos electrónicos embarcados para realizar las funciones de control del motor y así cumplir con los requerimientos medioambientales.

Para cumplir con ello, los fabricantes de automóviles incorporaron motores de inyección electrónica, a los que se fueron integrando diferentes sensores para medir el comportamiento de los motores y ajustar, en lo posible, su funcionamiento para reducir las emisiones. Se decidió entonces definir unos estándares para llevar a cabo la diagnosis a través de la lectura de una memoria de fallos embarcada, y además poder chequear el estado de funcionamiento de las ECU´s de motor. Surge de esta manera el primer estándar OBD (On Board Diagnostic).

Actualmente, en EEUU está vigente el estándar OBD-II, que entró en vigor en el año 1998. En Europa, el estándar que está vigente es el EOBD que entró en vigor en el año 2000. El OBD se entiende como un estándar tanto de conector (Figura 32) como de protocolo de comunicación para posibilitar la transmisión de los códigos de error almacenados en la memoria del sistema de diagnosis de los elementos anticontaminación del vehículo. Este estándar sólo permite cuatro posibles protocolos de comunicación entre el vehículo y el equipo de diagnosis (Figura 33), y esta comunicación se debe realizar mediante un único conector.

Figura 32. Conector estándar OBDII Y EOBD


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Figura 33. Equipo de diagnosis

Los fabricantes de vehículos aprovecharon esta diagnosis del estado del motor, para evaluar el estado de otros sistemas electrónicos del vehículo como son el ABS, ESP, airbag, luces, climatización, etc. La lectura de los códigos de error de estos otros sistemas ya no es estándar sino que es propio de cada fabricante.

Los vehículos eléctricos al no producir emisiones contaminantes, no requieren cumplir con el estándar OBD en cuanto al control y diagnosis del motor.

Sin embargo, sí que incorporan sistemas que diagnostican el estado de otros sistemas electrónicos que son comunes también a los vehículos de combustión: ABS, ESP, climatización, GPS, etc. Estos sistemas, como ya se ha indicado, no cumplen con ningún estándar.

Además, los vehículos eléctricos incorporan la diagnosis de sistemas que son propios de su configuración. Por ejemplo, en los vehículos eléctricos no se puede regular la frenada únicamente a través del pedal de freno, tal y como se hace en los vehículos tradicionales. En este caso es necesario equilibrar el par de frenado proveniente del sistema de frenado regenerativo con el que procede del sistema de frenos convencional. Esto requiere una ECU que controle estos sistemas para asegurar que existe un correcto equilibrio entre ellos. Un ejemplo de esto es aplicar un pequeño par de frenado procedente del sistema de frenado regenerativo cuando se levanta el pie del acelerador.

Otras ECUs que requiere un vehículo eléctrico son la ECU del sistema de baterías que permite controlar las condiciones de recarga de la batería, detectar los problemas, controlar el sistema del ventilador de refrigeración de la batería, controlar el nivel de carga de la batería impidiendo que alcance niveles de carga o descarga extremos, etc.; la ECU que controla el sistema de transmisión que selecciona el número de revoluciones adecuado; la ECU que controla la potencia que deben proporcionar los motores eléctricos; etc.


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3 Legislación y normativa actual sobre vehículos eléctricos

Los vehículos eléctricos tienen que cumplir con la legislación vigente aplicable a los vehículos convencionales en todos aquellos sistemas o componentes que son comunes en ambos.

En cuanto a los sistemas o componentes particulares de los vehículos eléctricos, se ha desarrollado una serie de reglamentos y normativa exclusiva para este tipo de vehículos, que se centran en la normalización de los elementos de la infraestructura de carga y en la homologación y normalización del vehículo y sus componentes. Con ellos se garantiza que los coches eléctricos, que poseen voltajes muy altos (400 a 600 voltios), sean seguros para los ocupantes y éstos estén protegidos ante una posible electrocución, o de cómo avisar al conductor de que el motor eléctrico está en marcha, ya que este no hace ruido y puede resultar peligroso. Reglamentos y normativas existentes en este ámbito son:

Reglamento nº 100 de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE/ONU) — Disposiciones uniformes relativas a la homologación de vehículos en relación con los requisitos específicos del grupo motopropulsor eléctrico.

UNE-EN 62196-1:2004: Bases, clavijas, acopladores de vehículo y entradas de vehículo. Carga conductiva de vehículos eléctricos. Parte 1: Carga de vehículos eléctricos hasta 250 A en corriente alterna y 400 A en corriente continua.

UNE-EN 61982-2:2004: Baterías para la propulsión de los vehículos de carretera eléctricos. Parte 2: Ensayo del rendimiento de la descarga dinámica y de la endurancia dinámica.

UNE-EN 61982-3:2002: Acumuladores para la propulsión de vehículos de carretera eléctricos. Parte 3: Ensayos de rendimiento y duración (vehículos de uso urbano compatibles con la circulación).


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UNE-EN 61851-1:2002: Sistema conductivo de carga para vehículos eléctricos. Parte 1: Requisitos generales.

UNE-EN 61851-21:2002: Sistema conductivo de carga para vehículos eléctricos. Parte 21: Requisitos del vehículo eléctrico para conexión conductora a red en c.a./c.c.

UNE-EN 61851-22:2002: Sistema conductivo de carga para vehículos eléctricos. Parte 22: Estación de carga en c.a. para vehículos eléctricos.

UNE-EN 1986-1:1998: Vehículos de carretera propulsados eléctricamente. Medición de los rendimientos energéticos. Parte 1: Vehículos eléctricos puros.

UNE-EN 1821-1:1997: Vehículos de carretera propulsados eléctricamente. Medición del funcionamiento en carretera. Parte 1: Vehículos totalmente eléctricos.

UNE-EN 1987-1:1997: Vehículos de carretera propulsados eléctricamente. Requisitos específicos de seguridad. Parte 1: Almacenamiento de energía en el propio vehículo.

UNE-EN 1987-2:1997: Vehículos de carretera propulsados eléctricamente. Requisitos específicos de seguridad. Parte 2: Medidas de seguridad funcional y protección contra los fallos.

UNE-EN 1987-3:1998: Vehículos de carretera propulsados eléctricamente. Requisitos específicos de seguridad. Parte 3: Protección de los usuarios contra los peligros eléctricos.

UNE-EN 13447:2002: Vehículos de carretera propulsados eléctricamente. Terminología.

UNE-EN 12736:2002: Vehículos eléctricos de carretera. Emisión de ruido aéreo del vehículo durante la carga con cargadores a bordo. Determinación del nivel de potencia acústica.

Por otra parte, los vehículos eléctricos se caracterizan porque utilizan el frenado regenerativo. El Reglamento nº 13 de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE) Disposiciones uniformes sobre la homologación de vehículos de las categorías M, N y O con relación al frenado y el Reglamento 13-H de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (CEPE/ONU) — Disposiciones uniformes sobre la homologación de los vehículos de turismo en lo relativo al frenado tienen en cuenta este tipo de sistemas de frenado. La norma UNE CR-1955: Propuestas para el frenado de los vehículos eléctricos establece diferentes propuestas para la adaptación de la Directiva 71/320 relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre los dispositivos de frenado de determinadas categorías de vehículos a motor y de sus remolques para los vehículos eléctricos.


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A continuación se comenta brevemente los puntos más importantes del Reglamento nº 100 y del Reglamento nº 13H que hacen referencia a la seguridad eléctrica y al frenado regenerativo, respectivamente, de vehículos eléctricos de tipo turismo.

3.1 Reglamento nº 100

De todos los Reglamentos ECE Europeos sobre homologación de vehículos, existe uno que es específico para vehículos eléctricos. Este Reglamento es el Reglamento nº 100 de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE/ONU) — Disposiciones uniformes relativas a la homologación de vehículos en relación con los requisitos específicos del grupo motopropulsor eléctrico.

El Reglamento nº 100 es un reglamento sobre seguridad eléctrica que asegura que los vehículos de alto voltaje, como son los vehículos eléctricos, sean tan seguros contra las descargas eléctricas en su uso diario, tanto para los pasajeros como usuarios, como los vehículos convencionales.

Según este Reglamento, los cables de los buses de alta tensión que no estén situados en el interior de envolventes deben de estar identificados mediante una cubierta exterior de color naranja (Figura 34). Se entiende como cable de alta tensión en un vehículo eléctrico aquel cable cuya tensión de funcionamiento es superior a 60 V e inferior o igual a 1500 V en corriente continua o superior a 30 V e inferior o igual a 1000 V en corriente alterna en valor eficaz (rms). Este Reglamento además indica que los elementos de alta tensión se deben mostrar con el símbolo de la Figura 35.

Figura 34. Cable de alta tensión (color naranja) en el motor del Ford Focus 2012

http://www.123tecnologia.com/wp-content/uploads/2011/08/focus_motor.jpg


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Figura 35. Símbolo que identifica un elemento de alta tensión

El Reglamento nº 100 establece cuales han de ser los requisitos que se han de cumplir para la protección del contacto directo. En este caso, las protecciones deben ser tipo IPXXD para la protección de las partes activas dentro del habitáculo para ocupantes o del compartimento para equipaje y de tipo IPXXB para la protección de las partes activas en zonas distintas de las anteriores. Estas protecciones (aislante sólido, barrera, envolvente, etc.) no podrán abrirse, desmontarse o quitarse sin el uso de herramientas.

Para la protección contra electrocución por contacto indirecto, es decir, el que se puede producir por contacto con las partes conductoras expuestas, como son las barreras y las envolventes conductoras, que se hayan cargado eléctricamente como consecuencia de alguna derivación, se deben unir entre sí y a masa. Además, debe existir una resistencia de aislamiento entre el bus de alta tensión y el chasis eléctrico de valor mínimo de 500 Ω/V de la tensión de funcionamiento.

En cuanto a las baterías, aquellas que generen gas tóxico o peligroso deben estar dotadas de un ventilador o un conducto de ventilación que evite la acumulación de gas y equipadas con un dispositivo de protección, como fusibles, disyuntores o contactores principales para evitar sobrecalentamientos como consecuencia de una corriente excesiva.

En cuanto a seguridad funcional, se debe cumplir que cuando el vehículo eléctrico se activa, denominado modo de conducción posible activo, se debe dar una indicación, al menos momentánea, al conductor. También se debe informar al conductor mediante una señal óptica o acústica, cuando este salga del vehículo y el vehículo se encuentre en modo de conducción posible activo.

Cuando las baterías presenten un nivel de carga bajo, se debe indicar al conductor de este estado mediante una señalización claramente identificable, por ejemplo, mediante un indicador de estado de carga. Este nivel de reserva de carga debe permitir al vehículo retirarse de la circulación utilizando su sistema de propulsión y, además, debe permitir la iluminación de las luces de seguridad.

En cuanto al proceso de recarga de las baterías mediante la conexión del vehículo a la red eléctrica, se indica que el vehículo no se podrá mover mientras se esté realizando este proceso.

3.2 Reglamento nº 13H

En el Reglamento nº 13H se definen diferentes sistemas de frenado regenerativo:


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Sistema de frenado eléctrico regenerativo de categoría A: el que no forma parte del sistema de frenado de servicio.

Sistema de frenado eléctrico regenerativo de categoría B: el que forma parte del sistema de frenado de servicio.

Para ambos sistemas, se debe poder generar fuerzas de frenado máximas en condiciones estáticas sobre un dispositivo de ensayo de los frenos de superficie rodante o con rodillos.

Para determinar la eficacia de frenado en frio (ensayo tipo 0), este Reglamento establece los siguientes requisitos dependiendo del tipo de frenado regenerativo:

Categoría A. No se utilizará ningún mando del sistema de frenado eléctrico con recuperación de energía.

Categoría B. La contribución del sistema de frenado eléctrico con recuperación de energía a la fuerza de frenado generada no superará el mínimo garantizado por el diseño del sistema. Se considerará que se cumple dicha condición si el estado de la carga de las baterías es uno de los siguientes:

1. a la carga máxima recomendada por el fabricante en las especificaciones del vehículo;

2. a una carga mínima del 95% de la carga máxima en aquellos casos en que el fabricante no haya efectuado recomendación específica alguna;

3. a la carga máxima resultante del control automático de la carga del vehículo.

En este Reglamento se establece cómo medir el estado de carga de las baterías.


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4 Situación actual de la Inspección Técnicas de Vehículos I.T.V.

En la actualidad, la inspección técnica de vehículos (ITV) se realiza de acuerdo al Manual de Procedimiento de Inspección de las Estaciones ITV editado por el Ministerio de Industria. Este Manual está dividido en 4 secciones, dependiendo del tipo de vehículo:

I INSPECCIONES DE VEHÍCULOS DE LAS CATEGORÍAS M, N Y O.

II INSPECCIONES DE VEHÍCULOS DE DOS, TRES RUEDAS, CUADRICICLOS Y QUADS.

III INSPECCIONES DE VEHÍCULOS AGRÍCOLAS.

IV INSPECCIONES DE VEHÍCULOS DE OBRAS Y SERVICIOS

Los vehículos automóviles eléctricos, considerados en este estudio, pertenecen a la categoría M1: Vehículos destinados al transporte de personas que tengan, además del asiento del conductor, ocho plazas como máximo o N1: Vehículos destinados al transporte de mercancías con una masa máxima no superior a 3,5 toneladas, por lo que el procedimiento de cómo llevar a cabo su inspección se tendrá que recoger en la sección I del Manual.

Las motocicletas eléctricas, consideradas en este estudio, pertenecen a la categoría L3: Motocicletas: Vehículos de dos ruedas sin sidecar con un motor de cilindrada superior a 50 cm3 y/o con una velocidad máxima por construcción superior a 45 km/h, y, por tanto, su procedimiento de inspección se tendrá que recoger en la sección II del Manual.

A continuación, se indican todos los puntos de inspección que recoge el actual Manual de Inspección en sus secciones I y II. Esta información será la base de este documento, de tal forma, que luego se especifique qué puntos de inspección no se habrán de modificar, qué puntos de inspección no serán necesarios aplicar, y qué puntos de inspección será necesario modificar para adaptarlos a las peculiaridades constructivas y de funcionamiento de los vehículos eléctricos.

El Manual de Inspección en su sección I y sección II establece que los puntos de inspección deben ser:

1.- Identificación 1.1.- Documentación 1.2.- Número de bastidor 1.3.- Placas de matrícula 2.- Acondicionamiento Exterior, Carrocería y Chasis 2.1.- Antiempotramiento delantero 2.2.- Carrocería y chasis


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2.3.- Dispositivos de acoplamiento 2.4.- Guardabarros y dispositivos antiproyección

2.5.- Limpia y lavaparabrisas 2.6.- Protecciones laterales

2.7.- Protección trasera 2.8.- Puertas y peldaños 2.9.- Retrovisores 2.10.- Señales en los vehículos 2.11.- Soporte exterior de rueda de repuesto 2.12.- Vidrios de seguridad 2.13.- Elementos exclusivos de vehículos M2 y M3

3.- Acondicionamiento Interior 3.1.- Asientos y sus anclajes 3.2.- Cinturones de seguridad y sus anclajes 3.3.- Dispositivo de retención para niños 3.4.- Antihielo y antivaho 3.5.- Antirrobo y alarma 3.6.- Campo de visión directa 3.7.- Dispositivos de retención de la carga 3.8.- Indicador de velocidad 3.9.- Salientes interiores 3.10.- Elementos exclusivos de vehículos M2 y M3 4.- Alumbrado y Señalización 4.1.- Luces de cruce y carretera 4.2.- Luz de marcha atrás 4.3.- Luces indicadoras de dirección 4.4.- Señal de emergencia 4.5.- Luces de frenado 4.6.- Luz de la placa de matrícula trasera 4.7.- Luces de posición 4.8.- Luces antiniebla 4.9.- Luz de gálibo 4.10.- Catadióptricos 4.11.- Alumbrado interior 4.12.- Avisador acústico 4.13.- Luz de estacionamiento 4.14.- Señalización de apertura de puertas 4.15.- Señalización luminosa específica 5.- Emisiones Contaminantes 5.1.- Ruido 5.2.- Vehículos con motor de encendido por chispa 5.3.- Vehículos con motor de encendido por compresión


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6.- Frenos 6.1.- Freno de servicio 6.2.- Freno secundario (de socorro) 6.3.- Freno de estacionamiento 6.4.- Freno de inercia 6.5.- Dispositivo antibloqueo 6.6.- Dispositivo de desaceleración 6.7.- Pedal del dispositivo de frenado 6.8.- Bomba de vacío o compresor y depósitos 6.9.- Indicador de baja presión 6.10.- Válvula de regulación del freno de mano 6.11.- Válvulas de frenado 6.12.- Acumulador o depósito de presión 6.13.- Acoplamiento de los frenos de remolque 6.14.- Servofreno. Cilindro de mando (sistemas hidráulicos) 6.15.- Tubos rígidos 6.16.- Tubos flexibles 6.17.- Forros 6.18.- Tambores y discos 6.19.- Cables, varillas, palancas, conexiones 6.20.- Cilindros del sistema de frenado 6.21.- Válvula sensora de carga 6.22.- Ajustadores de tensión automáticos 7.- Dirección 7.1.- Desviación de ruedas 7.2.- Volante y columna de dirección 7.3.- Caja de dirección 7.4.- Timonería y rótulas 7.5.- Servodirección 8.- Ejes, Ruedas, Neumáticos, Suspensión 8.1.- Ejes 8.2.- Ruedas 8.3.- Neumáticos 8.4.- Suspensión 9.- Motor y Transmisión 9.1.- Estado general del motor 9.2.- Sistema de alimentación 9.3.- Sistema de escape 9.4.- Transmisión 9.5.- Vehículos que utilizan gas como carburante


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10.- Otros 10.1.- Transporte de mercancías peligrosas 10.2.- Transporte de mercancías perecederas 10.3.- Transporte escolar 10.4.- Tacógrafo 10.5.- Limitación de velocidad 10.6.- Reformas no autorizadas

Conforme a lo dispuesto en el Real Decreto 224/2008, los defectos, que pueden aparecer en cada uno de los puntos de inspección mencionados anteriormente, se clasifican en:

Defectos leves (DL): Defectos que no tienen un efecto significativo en la seguridad del vehículo o protección del medio ambiente y con los que el vehículo puede circular temporalmente.

Vienen señalados en la primera columna de las tablas de calificación y son defectos que deberán repararse lo antes posible. No exigen una nueva inspección para comprobar que han sido subsanados, salvo que el vehículo tenga que volver a ser inspeccionado por haber sido calificada la inspección como desfavorable o negativa.

Defectos graves (DG): Defectos que disminuyen las condiciones de seguridad del vehículo, ponen en riesgo a otros usuarios de las vías públicas o a la protección del medio ambiente.

Vienen señalados en la segunda columna de las tablas de calificación y son defectos que inhabilitan al vehículo para circular por las vías públicas excepto para su traslado al taller, o en su caso, para la regularización de su situación y vuelta a la Estación ITV para nueva inspección en un plazo no superior a dos meses, procediéndose conforme al art. 11 punto 2 del Real Decreto 2042/94. La inspección técnica será calificada como desfavorable.

Defectos muy graves (DMG): Defectos que constituyen un riesgo directo e inmediato para la seguridad vial.

Vienen señalados en la tercera columna de las tablas de calificación. Si en una inspección técnica desfavorable el vehículo acusara defectos de tal naturaleza que la utilización del vehículo constituyese un peligro para sus ocupantes o para los demás usuarios de la vía pública, la estación ITV calificará el defecto como muy grave (DMG), y la inspección como negativa. En este supuesto, el eventual traslado del vehículo desde la estación hasta su destino se realizará por medios ajenos al propio vehículo. Una vez subsanados los defectos, se deberá presentar el vehículo a inspección en un plazo no superior a dos meses, procediéndose conforme al art. 11 puntos 2 y 3 del Real Decreto 2042/94.


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5 Puntos de inspección en los vehículos eléctricos

Las nuevas consideraciones que hay que tener en cuenta en la inspección técnica de vehículos eléctricos son:

El uso de un sistema de frenado regenerativo y de sistemas de control puede que haga imposible la inspección de los frenos en el frenómetro.

Para emplear el frenómetro convencional debería poderse desconectar el sistema de frenado regenerativo. Si no se estaría inspeccionado el sistema de frenos

convencional en serie con el del propio motor de propulsión que entendería que la prueba de frenada supone una regeneración de energía.

Una solución queda en manos del fabricante, quien debería diseñar un sistema de frenado regenerativo desconectable en el taller o en la propia ITV. Otra sería que el fabricante del frenómetro modifique el mismo pensando en este tipo de vehículos. Finalmente debería pensarse en procedimientos alternativos para medir la eficacia del sistema de frenos como es por ejemplo, la utilización de un decelerómetro. Este último procedimiento obligaría a realizar una inspección poco convencional y nada deseable.

El uso de equipo de alto voltaje, por ejemplo, los motores de tracción y los convertidores de potencia CA/CC, requiere una inspección de estos sistemas para asegurar que son seguros. El uso de

este tipo de equipos implica que se tiene que modificar el procedimiento de inspección para que se pueda realizar sin peligro por los operarios.

El uso de baterías de litio requiere una modificación en el procedimiento de inspección para que se realice de manera segura por los operarios.

Dado el elevado peso de las baterías, la distribución de pesos por eje de un vehículo eléctrico puede variar sustancialmente con el de un vehículo de combustión interna. Este hecho se traduce en una diferente transferencia de carga durante la frenada. Al estar más repartido el peso por eje en un vehículo eléctrico la eficacia de frenada, presumiblemente, variará del eje delantero al trasero, por lo que se debería revisar el criterio de rechazo en eficacia del sistema de frenos.


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Hay que indicar qué apartados del procedimiento de inspección periódica son aplicables a los vehículos eléctricos y cuáles no, por ejemplo, medida de emisiones contaminantes.

En la Tabla 7 se resume, para cada uno de los puntos de inspección, aquellos que se han de inspeccionar sin modificar el actual procedimiento de inspección, aquellos que se han de inspeccionar pero modificando el procedimiento de inspección y aquellos que no se han de incluir. En los puntos en los que se indica No aplica, se hace referencia a que estos puntos no son considerados en la inspección para las categorías de vehículos objeto de estudio, categorías M1, N1 y L3.

Tabla 7. Adaptación del actual Manual de Inspección a los vehículos eléctricos

PUNTOS DE INSPECCIÓN SE INSPECCIONA

NO SE INSPECCIONA

1. IDENTIFICACIÓN

1.1 Documentación SI

1.2 Número de bastidor SI

1.3 Placas de matrícula SI

2. ACONDICIONAMIENTO EXTERIOR, CARROCERÍA Y CHASIS

2.1 Antiempotramiento delantero SI

2.2 Carrocería y chasis SI

2.3 Dispositivos de acoplamiento SI

2.4 Guardabarros y dispositivos antiproyección SI

2.5 Limpia y lavaparabrisas SI

2.6 Protecciones laterales SI

2.7 Protección trasera SI

2.8 Puertas y peldaños SI

2.9 Retrovisores SI

2.10 Señales en los vehículos SI

2.11 Soporte exterior de rueda de repuesto SI


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NO SE INSPECCIONA

2.12 Vidrios de seguridad SI

2.13 Elementos exclusivos de M2 y M3 No aplica

3. ACONDICIONAMIENTO INTERIOR

3.1 Asientos y anclajes SI

3.2 Cinturones de seguridad y sus anclajes SI

3.3 Dispositivo de retención para niños SI

3.4 Antihielo y antivaho SI

3.5 Antirrobo y alarma SI

3.6 Campo de visión directa SI

3.7 Dispositivos de retención de carga SI

3.8 Indicador de velocidad SI

3.9 Salientes interiores SI

3.10 Elementos exclusivos de M2 y M3 SI

4. ALUMBRADO Y SEÑALIZACIÓN

4.1 Luces de cruce y carretera SI

4.2 Luz de marcha atrás SI

4.3 Luces indicadoras de dirección SI

4.4 Señal de emergencia SI

4.5 Luces de frenado SI pero modificando el

proceso de inspección

4.6 Luz de placa de matrícula trasera SI

4.7 Luces de posición SI

4.8 Luces antiniebla SI

4.9 Luz de gálibo SI

4.10 Catadiópticos SI

4.11 Alumbrado interior SI

4.12 Avisador acústico SI

4.13 Luz de estacionamiento SI

4.14 Señalización de apertura de puertas SI

4.15 Señalización luminosa específica SI

5. EMISIONES CONTAMINANTES

5.1 Ruido SI pero modificando el


5.2 Vehículos con motor encendido por chispa NO

5.3 Vehículos con motor encendido por compresión

NO

6. FRENOS


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NO SE INSPECCIONA

6.1 Freno de servicio SI pero modificando el


6.2 Freno secundario (socorro) SI pero modificando el


6.3 Freno de estacionamiento SI pero modificando el


6.4 Freno de inercia No aplica

6.5 Dispositivo antibloqueo SI

6.6 Dispositivo desaceleración No aplica

6.7 Pedal del dispositivo frenado SI

6.8 Bomba de vacío o compresor y depósitos No aplica

6.9 Indicador de baja presión No aplica

6.10 Válvula de regulación del freno de mano No aplica

6.11 Válvulas de frenado No aplica

6.12 Acumulador o depósito de presión No aplica

6.13 Acoplamiento de los frenos de remolque No aplica

6.14 Servofreno. Cilindro de mando (Sistemas hidráulicos)

SI

6.15 Tubos rígidos SI

6.16 Tubos flexibles SI

6.17 Forros SI

6.18 Tambores y discos SI

6.19 Cables, varillas, palancas, conexiones SI

6.20 Cilindros del sistema de frenado SI

6.21 Válvula sensora de carga No aplica

6.22 Ajustadores de tensión automáticos SI

7. DIRECCIÓN

7.1 Desviación de ruedas SI

7.2 Volante y columna de dirección SI

7.3 Caja de dirección SI

7.4 Timonería y rótulas SI

7.5 Servodirección SI

8. EJES, RUEDAS, NEUMÁTICOS Y SUSPENSIÓN

8.1 Ejes SI

8.2 Ruedas SI

8.3 Neumáticos SI

8.4 Suspensión SI


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NO SE INSPECCIONA

9. MOTOR Y TRANSMISIÓN

9.1 Estado general del motor SI pero modificando el

proceso y puntos de inspección

9.2 Sistema de alimentación NO

9.3 Sistema de escape NO

9.4 Transmisión SI (Sujeto a la configuración particular del sistema de

transmisión del vehículo)

9.5 Vehículos que utilizan gas como carburante No aplica

10. OTROS

10.1 Transporte de mercancías peligrosas No aplica

10.2 Transporte de mercancías perecederas No aplica

10.3 Transporte escolar No aplica

10.4 Tacógrafo No aplica

10.5 Limitación de velocidad SI para motocicletas

10.6 Reformas no autorizadas SI

Los vehículos eléctricos se caracterizan porque el elemento de propulsión es un motor eléctrico. Este motor no emite emisiones contaminantes a la atmósfera, a diferencia de los vehículos equipados con motor de combustión interna, por lo que en este caso no será necesario realizar la prueba de emisiones contaminantes.

Por este motivo, los vehículos eléctricos estarán exentos de la inspección de los puntos del Manual de Inspección:

5.2 Vehículos con motor encendido por chispa.

5.3 Vehículos con motor encendido por compresión.

9.3 Sistema de escape.

Los vehículos eléctricos se caracterizan por disponer de frenado regenerativo, de baterías de alto voltaje, de motores eléctricos de tracción y de poder tener diferentes configuraciones del sistema de transmisión.

Por otra parte, los vehículos eléctricos emiten un ruido muy débil durante su circulación en comparación con los vehículos convencionales de combustión interna. En cambio, sí que


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son un foco de ruido durante el proceso de recarga de la batería si están provistos de un cargador a bordo. La norma UNE-EN 12736:2002: Vehículos eléctricos de carretera. Emisión de ruido aéreo del vehículo durante la carga con cargadores a bordo. Determinación del nivel de potencia acústica establece el procedimiento de medición del ruido acústico emitido por los vehículos eléctricos durante el proceso de carga cuando este está equipado con un cargador de a bordo.

Debido a las particularidades que presentan los vehículos eléctricos, los puntos que requieren una modificación en el procedimiento de inspección son:

4.5 Luces de freno.

5.1 Ruido.

6.1 Freno de servicio.

6.2 Freno secundario (socorro).

6.3 Freno de estacionamiento.

9.1 Estado general del motor.

9.4 Transmisión.

Un punto de inspección que se cree necesario introducir es la inspección de los sistemas de control.

6 Propuesta de inspección periódica para vehículos eléctricos

Una vez indicados los nuevos elementos que han de ser inspeccionados en los vehículos eléctricos, se procede a describir las propuestas de cómo se ha de realizar la inspección en estos puntos.

A la hora de desarrollar la sistemática del procedimiento de inspección de los vehículos eléctricos, hay que considerar que esta se debe realizar siguiendo los principios recogidos en el Manual de Procedimiento de Inspección de Estaciones ITV:

Las comprobaciones durante el proceso de inspección deben ser lo más simples y directas posibles.

Durante el proceso de inspección no se efectuará desmontaje alguno de los elementos y piezas del vehículo.


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Los equipos y herramientas que se utilicen en la inspección serán los necesarios para la comprobación del sistema del vehículo de que se trate.

6.1 Propuesta de inspección de baterías

Los vehículos convencionales de combustión interna incorporan baterías de plomo que proporcionan una tensión de 6-12 V. Estas baterías son utilizadas principalmente como fuente de energía para arrancar el motor, para iluminación y para los equipos auxiliares. La norma UNE-EN 50342-1: Baterías de acumuladores de plomo de arranque. Parte 1: Requisitos generales y métodos de ensayo establece los procedimientos de ensayo para este tipo de baterías que permiten determinar sus características eléctricas, como son el rendimiento eléctrico, la esperanza de vida o de seguridad.

Para determinar el rendimiento eléctrico, se realizan dos pruebas que son la prueba de capacidad y la prueba de arranque en frío. En la primera se determina si los datos que vienen reflejados en la etiqueta de la batería (capacidad, Ah, tensión, V, y corriente de arranque en frío, A) coinciden con los valores medidos realmente. Esto es importante a la hora de sustituir la batería, ya que se garantiza que la batería de recambio que se instala es adecuada con respecto al rendimiento eléctrico. Instalar una batería con mayor potencia no presenta ningún problema. Por el contrario, instalar una batería con unos valores eléctricos menores puede producir averías en el vehículo.

La prueba de arranque en frío verifica la intensidad de corriente disponible de la batería en frío. En el arranque en frío se dan dos condiciones adversas para las baterías. Las fuerzas de resistencia mecánica son mayores pues el aceite del motor, a bajas temperaturas, se vuelve espeso. En este caso, el motor requiere más energía, y las exigencias de las baterías aumentan. Por otra parte, el rendimiento de las baterías disminuye considerablemente con el frío: la capacidad disminuye, pues aumenta la viscosidad del ácido, lo que dificulta la difusión. Si una batería arranca de manera fiable en condiciones extremas se puede garantizar que no va a “dejar tirado” al conductor en invierno.

Para determinar la expectativa de vida útil de las baterías se realizan 6 pruebas: resistencia a la corrosión, resistencia a los ciclos, consumo de agua, aceptación de carga, conservación de carga y resistencia a vibraciones.

La prueba de resistencia a la corrosión consiste en comprobar la calidad de los materiales empleados, así como la resistencia a la humedad y al calor. La vida útil de una batería depende en gran medida de que sus componentes se mantengan intactos. La corrosión es un fenómeno normal en todas las baterías, que se produce tanto por el proceso de envejecimiento como por los fuertes calores que pueden aparecer en el compartimiento del motor, así como por la pérdida de agua. La corrosión es una de las causas más frecuentes de fallo prematuro de la batería.

La prueba de resistencia a los ciclos (carga y descarga de una batería) comprueba la resistencia real de una batería a los ciclos. Con cada ciclo, la batería envejece. Las


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baterías de plomo están diseñadas de modo que puedan suministrar el máximo rendimiento a lo largo de un periodo de tiempo reducido. Cuando un vehículo arranca, la batería se descarga entre un 1% y un 3%. Sin embargo, en circulación urbana, la batería está sometida a unos esfuerzos adicionales altos y prolongados, pues debe apoyar al alternador y alimentar a otros dispositivos eléctricos. Esto da lugar a los llamados “miniciclos” que afectan a su vida útil.

La prueba de consumo de agua comprueba el consumo de agua por la batería. En las baterías existe una mezcla de agua y ácido (electrolito). Cuanto menor es el consumo de agua, mayor es la vida útil de la batería. Si la cantidad de líquido disminuye debido a la evaporación del porcentaje de agua, por ejemplo debido a las altas temperaturas, desciende el nivel de la mezcla de electrolito en el interior de la batería, y queda al descubierto la parte superior de las placas. Esto produce una disminución del rendimiento, corrosión y aumenta el riesgo tanto de fallo prematuro de la batería como de explosión.

La prueba de aceptación de carga mide la rapidez con la que se puede recargar una batería. Los vehículos actuales tienen cada vez más dispositivos eléctricos y, debido al aumento de tráfico en las ciudades, están sometidos a continuas aceleraciones y desaceleraciones como consecuencia de los atascos y al tráfico lento. Estos dos factores aumentan las exigencias de las baterías. Solo si la recarga de la batería funciona adecuadamente, se puede estar seguro de que aguantará durante mucho tiempo y llevará a cabo su trabajo incluso en situaciones extremas. Cuanto mayor es la aceptación de carga, menor es el riesgo de descarga total, que en el peor de los casos puede provocar el fallo de la batería, y en cualquier caso siempre acorta la vida útil de la misma.

La prueba de conservación de la carga determina si la batería puede arrancar un vehículo de forma fiable transcurrido un determinado periodo de tiempo de no utilización. Cuando un vehículo no se mueve continuamente, la batería pierde carga, pues se producen procesos electroquímicos permanentemente. Si un vehículo se utiliza ocasionalmente, es importante contar con una batería que acuse mínimamente la pérdida de rendimiento durante largos periodo de tiempo.

La prueba de resistencia a vibraciones comprueba hasta qué punto responde la batería a las exigencias que plantean las múltiples carreteras en mal estado existentes en la actualidad. En el tráfico normal sobre asfalto en mal estado o con desperfectos, la batería se somete a un esfuerzo por vibraciones. Esto aumenta el riesgo de fuga de ácido, por grietas en la carcasa o por puntos no estancos en la unión entre la carcasa y la tapa. Además, el rendimiento de la batería puede verse afectado por daños en componentes internos.

Por último, la seguridad de una batería de Plomo-ácido se mide por la prueba de retención de electrolito. Las baterías de plomo, como ya se ha indicado, están rellenas de electrolito líquido no absorbido (ácido de la batería). La batería no solo se inclina para poder montarla, sino también durante cualquier desplazamiento normal del vehículo siendo la situación más crítica en maniobras bruscas de frenado o maniobras de evasión de obstáculos. Por eso es importante que la batería esté perfectamente cerrada, de modo que, hasta un ángulo de 55º, no pueda salirse nada de líquido. La pérdida de ácido de la


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batería no es solo problemática desde el punto de vista medioambiental, sino que también puede provocar corrosión en la batería, así como daños en el vehículo causados por el ácido derramado. En el peor de los casos, puede formarse gas dentro de la batería, lo que, unido a un bajo nivel de ácido y a unas placas sueltas, puede provocar una explosión.

En los vehículo eléctricos el inconveniente que se presenta es que el tipo de batería que se puede utilizar es muy variado, a diferencia de los vehículos convencionales que solo llevan un único tipo de batería que es la de plomo-ácido. Para cada tipo de batería, existe una norma UNE específica que indica cómo llevar a cabo ensayos para determinar sus características eléctricas.

También existen 2 normas UNE que establecen los procedimientos de ensayo para las baterías de los vehículos eléctricos independientemente de su naturaleza. Estas normas son la norma UNE-EN 61982-2:2004: Baterías para la propulsión de los vehículos de carretera eléctricos. Parte 2: Ensayo del rendimiento de la descarga dinámica y de la endurancia dinámica y la norma UNE-EN 61982-3:2002: Acumuladores para la propulsión de vehículos de carretera eléctricos. Parte 3: Ensayos de rendimiento y duración (vehículos de uso urbano compatibles con la circulación).

En estas normas se indica cómo realizar los ensayos para medir las propiedades eléctricas de las baterías de los vehículos eléctricos: cómo medir la capacidad de la batería para una aplicación de un vehículo eléctrico y cómo medir la resistencia real de una batería a los ciclos de carga y descarga.

En este caso, se requiere una pila de ensayos diferentes a los de las baterías de los vehículos convencionales, debido a que las baterías de un vehículo eléctrico tienen que ser capaces de proporcionar regímenes de corrientes muy variados: corriente a régimen alto para la aceleración, corriente a régimen bajo para la conducción a una velocidad constante, y una corriente cero para los periodos de descanso. Además, puede ocurrir que la batería se recargue durante el frenado del vehículo si se dispone de frenado regenerativo. Por otra parte, el número de ciclos que experimenta la batería de un vehículo eléctrico es mayor que el número que experimenta la batería de un vehículo convencional, así como, los requerimientos de carga y descarga.

Actualmente, en la ITV, la inspección del estado de las baterías en los vehículos de combustión interna, se realiza de acuerdo al punto 9.1. Estado general del motor dentro del capítulo 9. Motor y transmisión del Manual de Procedimiento de Inspección de las Estaciones I.T.V.

En él se indica que la inspección de la batería se realizará en un foso o elevador mediante inspección visual y se comprobará:

fijación al bastidor, ausencia de fugas de electrolito, estado de los bornes y conexiones, interruptor (si procede), fusibles (si procede) y ventilación (si procede).


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Con ello, se evalúa de una manera rápida, si hay problemas de corrosión, peligro de explosión de batería, y problemas de vibraciones, que afectan tanto a la vida útil de la batería como a la seguridad del vehículo y a la seguridad medioambiental.

Los vehículos eléctricos también incorporan baterías (ver sección 2.2.1 Las baterías) pero presentan unas características particulares. La diferencia principal, entre las baterías de un vehículo convencional y las de un vehículo eléctrico, es que mientras que en las primeras el voltaje que proporcionan es de 12 V, en las segundas, el voltaje de salida es de 200 a 400 V, por lo que los requerimientos de seguridad van a ser mayores.

Por otra parte, y según ya se ha comentado, las baterías de los vehículos eléctricos suelen ser de litio. El litio presenta una gran volatilidad y tiene problemas de explosión cuando entra en contacto con el oxígeno. Por este motivo, las baterías de los vehículos eléctricos suelen estar contenidas en una caja resistente y refrigerada con un sistema de refrigeración. Esto también aumenta los requerimientos de seguridad en cuanto a su manipulación.

De hecho manuales de mantenimiento de vehículos eléctricos establecen procedimientos para manipular los sistemas de alta tensión:

La existencia de un sistema eléctrico de alta tensión implica que haya que extremar la atención al manejar cualquiera de sus componentes, debido al riesgo que supondría un contacto eléctrico accidental.

Para una manipulación directa de un componente de alta tensión hay que protegerse con unos guantes aislantes de la clase 0, de protección eléctrica hasta 1000 V, equipamiento obligatorio para el taller reparador.

Hay que recubrir todas las herramientas con cinta aislante para evitar una electrocución del operario.

Ante cualquier intervención sobre algún componente del vehículo será necesario desconectar la alta tensión.

Tras desconectar la alta tensión, se debe esperar 5 minutos a que se descargue el condensador de alta tensión del inversor para poder realizar cualquier manipulación con seguridad.

Como medida de precaución añadida, conviene comprobar, previamente a su manipulación, la ausencia de tensión en el cableado con un polímetro y encintar los terminales y cables que queden al descubierto con cinta aislante.

En caso de fuga en la batería se deben utilizar gafas protectoras. También se debe disponer de material absorbente (arena) para recoger el electrolito y de un extintor por si se produce una explosión.


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El RACC proporciona una serie de recomendaciones que se deberían seguir en caso de rescate de un vehículo eléctrico cuando este ha colisionado:

Si los cables de alta tensión están dañados o porosos hay que tener extremo cuidado. En tal caso hay que evitar todo contacto con ellos. Los trabajos en estas piezas solo deben ser realizados por un electricista profesional con formación especializada.

Si no se ha efectuado la desconexión automática, el vehículo deberá desconectarse manualmente (si es técnicamente posible).

Si es de suponer que un cable o pieza de alto voltaje ha resultado dañado y no se puede realizar la desconexión manual, deberá tenerse cuidado extremo: existe peligro de incendio por cortocircuito y/o peligro de reacciones electroquímicas de las baterías.

Cuando los cables están sucios y sobre todo cuando las condiciones de visibilidad no sean buenas, es posible que el color de seguridad ya no se pueda reconocer suficientemente. Un cable de alta tensión naranja, cuando está sucio, puede fácilmente ser confundido con un cable gris que solo lleva 12 voltios.

Además, no es de descartar que los cables de alta tensión sean revestidos adicionalmente para protegerlos contra las mordeduras de animales, y que para ellos se utilice un color “simple” y no el color naranja de advertencia.

Las baterías que hayan salido despedidas del vehículo sólo deben manipuladas con guantes de seguridad (con protección hasta 1000 voltios).

Estos aspectos de seguridad hay que considerarlos cuando se lleve a cabo la inspección de este tipo de baterías en las ITVs.

Otro problema que presenta la inspección de las baterías de un vehículo eléctrico es que su número y tamaño es mayor que las baterías de un vehículo convencional. Además, su localización no es estándar sino que varía de un modelo a otro y no tienen tan fácil accesibilidad. Esto puede afectar al tiempo de inspección.

A la hora de inspeccionar las baterías de un vehículo eléctrico se puede seguir un procedimiento parecido el que se realiza para las baterías de vehículos convencionales, es decir, realizar una inspección visual. En este caso, el procedimiento que se propone para la inspección de las baterías eléctricas es:

En los vehículos eléctricos, la inspección de las baterías se realizará en un foso, elevador o en el propio suelo, dependiendo de su ubicación, con el equipamiento necesario para la protección contra altas tensiones y mediante inspección visual se comprobará:

fijación al bastidor, ausencia de fugas de electrolito, ausencia de fugas de líquido


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refrigerante (si procede), estado de los bornes y conexiones, estado de la carcasa, interruptor (si procede), fusibles (si procede) y ventilación (si procede).

En caso que no se pueda visualizar directamente el estado de la batería porque se encuentra encapsulada, se realizará una inspección visual de los alrededores.

A continuación se indican los inconvenientes que se presentan en la inspección de las baterías de un vehículo eléctrico con respecto a uno convencional y las diferencias existentes en cuanto al procedimiento actual en las estaciones ITVs:

Inconvenientes de la inspección visual de baterías en VE:

Se está inspeccionando sistemas de alta tensión por lo que se requiere de equipamiento adecuado contra electrocución y que el personal esté cualificado para la manipulación de este tipo elementos.

La ubicación de las baterías no es estándar, su búsqueda puede incrementar el tiempo de inspección.

Mayor número de baterías, que aumenta el tiempo de inspección.

Posible no accesibilidad a las baterías.

Elementos de inspección adicionales requeridos:

Ninguno, si no se considera el equipamiento de seguridad de los operarios para el manejo de elementos de alta tensión.

Tiempo requerido en la inspección:

Previsiblemente mayor que en las inspecciones de baterías de vehículos convencionales.

Dificultad del procedimiento:

Baja.

Riesgo laboral del procedimiento:

Medio.

La inspección visual es el mínimo requerido para la inspección de baterías de vehículos eléctricos. Sin embargo, como en los vehículos eléctricos, la batería tiene un papel más crítico que la de los vehículos convencionales, debido a que tiene que proporcionar


67

tensión de una manera continua al resto de sistemas para que el vehículo funcione correctamente y sin ningún problema de seguridad, se propone otra prueba adicional al de la inspección visual.

Esta prueba consistiría en comprobar el comportamiento de la batería frente a una recarga rápida. El procedimiento que se propone es el que se indica en la norma UNE-EN 61982-3:2002:

En los vehículos eléctricos, después de la inspección visual y con la batería al 40% de su estado de carga (SOC), esta deberá ser rápidamente recargada hasta el 80% de su SOC. Se debe medir entonces el contenido de energía.

Esta prueba presenta una serie de inconvenientes y dificultades que se indican a continuación:

Inconvenientes del procedimiento de recarga rápida de baterías en VE:

Las baterías de los VE pueden ser de diferente naturaleza y tener diferentes características eléctricas, por lo que los Wh suministrados tienen que ser distintos de una batería a otra.

Es necesario conectar el VE a un sistema de recarga rápida. Actualmente, los conectores de los vehículos no están normalizados lo que obliga a tener un sistema de recarga con diferentes conectores.

El operario tiene que manipular un elemento de alta tensión.

Los bornes de la batería no tienen por qué estar accesibles. En este caso el operario necesitaría quitar las protecciones de la batería lo que aumenta el riesgo de electrocución y aumenta el tiempo de inspección.


Un sistema de recarga rápida.

Un elemento de medición del estado de energía de la batería.


Mayor que en las inspecciones de baterías de vehículos convencionales.



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Muy alta.


Muy alto.

6.2 Propuesta de inspección de la instalación eléctrica

Un vehículo eléctrico debe cumplir con el Reglamento nº10: Prescripciones uniformes relativas a la homologación de los vehículos en lo que concierne a su compatibilidad electromagnética, igual que lo hacen los vehículos convencionales.

Actualmente, el procedimiento de inspección en las estaciones ITV del cableado en los vehículos convencionales viene recogido en punto 9.1. Estado general del motor dentro del capítulo 9. Motor y transmisión del Manual de Procedimiento de Inspección de las Estaciones I.T.V.

En él se indica que la inspección del cableado se realizará en un foso o elevador mediante inspección visual y se comprobará:

Que el aspecto del cableado del circuito de encendido presenta características antiparasitarias.

La instalación eléctrica: estado del cableado con especial atención al encintado, fijaciones, aislamientos y proximidad a puntos calientes o en movimiento.

Como ya se ha indicado en la sección anterior, el voltaje en un vehículo eléctrico es superior al voltaje de un vehículo convencional por lo que los requerimientos de seguridad han de ser mayores. Las recomendaciones y precauciones que hay que seguir en este caso ya han sido mencionadas en el apartado anterior.

Los vehículos eléctricos deben cumplir con el Reglamento nº 100: Disposiciones uniformes relativas a la homologación de vehículos en relación con los requisitos específicos del grupo motopropulsor eléctrico. Este Reglamento establece los requisitos para la protección contra el contacto directo e indirecto contra elementos de alta tensión (ver seción 3.1. Reglamento nº 100).

Además, establece un método de ensayo para la protección de personas contra el acceso a cualquier parte o partes conductoras destinadas a activarse eléctricamente en su uso normal (contacto directo). Este método se describe a continuación:

1. CALIBRES DE ACCESO

En el cuadro 1 (del Reglamento) figuran los calibres de acceso para verificar la protección de las personas contra el acceso a partes activas.


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2. CONDICIONES DE ENSAYO

El calibre de acceso se aplicará a todas las aberturas existentes en la envolvente con la fuerza que se especifica en el cuadro 1 (del Reglamento). Si penetra parcial o totalmente, se coloca en todas las posiciones posibles; pero en ningún caso el tope debe penetrar completamente por la apertura.

Las barreras internas se consideran partes de la envolvente.

En caso necesario, debe conectarse una fuente de alimentación de baja tensión (comprendida entre 40 y 50 V) en serie con una lámpara apropiada entre el calibre y las partes activas, situadas en el interior de la barrera o la envolvente.

El método de circuito de señalización debería aplicarse también a las partes activas en movimiento de los equipos de alta tensión.

Es admisible maniobrar lentamente las partes móviles internas hasta donde sea posible.

3. CONDICIONES DE ACEPTACIÓN

El calibre de acceso no debe tocar las partes activas.

Si se verifica este requisito con la ayuda de un circuito de señalización entre el calibre y las partes activas, la lámpara debe permanecer apagada.

En el caso del ensayo para IPXXB, el dedo articulado de ensayo puede penetrar hasta una longitud de 80 mm, pero el tope (Ø 50 mm × 20 mm) no debe pasar por la abertura. Empezando en la posición recta, las dos articulaciones del dedo de ensayo se plegarán, sucesivamente, en ángulo de hasta 90°, con relación al eje de la sección adjunta del dedo y se colocarán en todas las posiciones posibles.

En el caso de los ensayos para IPXXD, el calibre de acceso puede penetrar en toda su longitud, pero el tope no debe penetrar totalmente por la abertura.

En cuanto a los conectores de recarga de las baterías a través de la red eléctrica, este Reglamento establece que deben ir equipados con una tapa de cierre.

Teniendo en cuenta todos estos aspectos, el procedimiento que se recomienda para la inspección de los cables de baja y alta tensión son:

En los vehículos eléctricos, la inspección de la instalación eléctrica se realizará en un foso, elevador o en el propio suelo, dependiendo de su ubicación, con el equipamiento necesario para la protección contra altas tensiones, y mediante inspección visual se comprobará:


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Instalación eléctrica: Estado del cableado con especial atención al encintado, fijaciones, aislamientos y proximidad a puntos calientes o en movimiento.

Zonas de alta tensión: Identificación fácil (color naranja) y etiquetado correcto.

La no existencia de espacios entre los sistemas eléctricos que puedan permitir el paso de un dedo y que permitan el acceso a cualquier parte o partes conductoras.

Las protecciones de las partes activas no deben estar abiertas, desmontadas o sin sus elementos de cierre, y no deben presentar golpes o daños.

Conectores a red: comprobar que están equipados con una tapa de cierre, que no presentan aspecto de haber estado sometidos a altas temperaturas, que tienen todas las clavijas y que estas están en buen estado.

Las características de esta prueba en comparación con el procedimiento actual de inspección del cableado en los vehículos convencionales son:

Inconvenientes del procedimiento de la inspección visual del cableado eléctrico:





En principio el tiempo no tiene porque ser mayor.


Baja.


Medio.


71

6.3 Propuesta de inspección del tren eléctrico de potencia

El tren de potencia eléctrico incluye el motor eléctrico y el circuito inversor (convertidor de potencia AC/DC).

En un motor eléctrico existen diferentes tipos de pérdidas que tienden a aumentar su temperatura:

Pérdidas magnéticas, debidas a las corrientes parásitas y al ciclo de histéresis de los materiales.

Pérdidas mecánicas, asociadas al funcionamiento mecánico del motor. Estas pérdidas son debidas principalmente a la fricción (rozamiento de los cojinetes) y ventilación (rozamiento con el aires y por la potencia absorbida por el ventilador).

Pérdidas adicionales, que no se pueden englobar en ninguna de las pérdidas anteriores. De forma aproximada se puede considerar que representan el 1% de la potencia del motor a plena carga.

Este aumento de temperatura puede ocasionar el calentamiento de sus elementos, principalmente el de los aislantes, influyendo de manera importante en su vida útil. La función principal de los aislantes en los motores eléctricos es la de separar partes que se encuentran a diferentes potenciales. En este sentido, la calidad del aislamiento suele determinar la fiabilidad del servicio de un motor.

Actualmente, existen en el mercado diferentes equipos de ensayos y medidas que se utilizan para la evaluación del estado del aislamiento en motores eléctricos rotatorios. Sin embargo, la mayoría de estos tipos de ensayos no son posibles realizarlos durante la Inspección Técnica de Vehículos debido a que el tiempo que se requiere es elevado y, en algunos casos, es necesario desmontar el motor eléctrico.

Por otra parte, al igual que ocurre con la baterías y los cables, tanto el motor eléctrico como el circuito inversor generan interferencias por emisiones electromagnéticas (EMI, ElectroMagnetic Interferences) que pueden causar fallos en los componentes electrónicos. Por lo tanto, es necesario adoptar medidas encaminadas a reducir tales emisiones. El circuito inversor es la principal fuente de EMI.

Los estándares internacionales que se aplican para testear la compatibilidad electromagnética (EMC) en los vehículos de combustión interna son también aplicables en los vehículos eléctricos.

Existen diferentes medidas para proteger los equipos frente a emisiones electromagnéticas como son: apantallamiento de los dispositivos electrónicos así como del cableado de potencia, conexión a tierra (en el caso del vehículo, la conexión será al chasis) y filtrado para reducir el efecto de las interferencias, armónicos y fluctuaciones.


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Actualmente, existen un gran número de estándares y normativas referentes a la seguridad eléctrica y protección frente a EMC de los motores eléctricos y los circuitos inversores en los vehículos eléctricos. A nivel internacional, estos estándares son publicados por la organización IEC.

IEC/TR60785. Rotating machines for electrical road vehicles.

IEC/TR60786. Controllers for electric road vehicles.

A nivel Europeo destaca la Directiva 2004/104/EC de Compatibilidad Electromagnética.

El tren eléctrico de potencia debería ser incluido como un punto nuevo punto de inspección en los vehículos eléctricos. Teniendo en cuenta todos estos aspectos, el procedimiento que se recomienda para la inspección del tren eléctrico de potencia son:

En los vehículos eléctricos, la inspección del tren eléctrico de potencia se realizará en un foso, elevador o en el propio suelo, dependiendo de su ubicación, con el equipamiento necesario para la protección contra altas tensiones, y mediante inspección visual se comprobará:

Las protecciones de las partes activas no deben estar abiertas, desmontadas o sin sus elementos de cierre, y no deben presentar golpes o daños.

Las características de esta prueba son:

Inconvenientes del procedimiento de inspección visual del tren eléctrico de potencia:





No hay comparativa porque no existe un procedimiento parecido actualmente.



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Baja.


Medio.

6.4 Propuesta de inspección de señalización en modo de conducción

posible activo

Para los vehículos convencionales todavía no se recoge en el Manual de Procedimiento de Inspección de las Estaciones I.T.V. ningún procedimiento para la inspección de señales que influyan en la seguridad de los pasajeros como es la señalización de puertas

abiertas: punto 4.14 Señalización de apertura de puertas, capítulo 4.- Alumbrado y Señalización.

Cuando se introduzca este punto de inspección dentro del Manual, también habría que considerar la posibilidad de incorporar un nuevo punto de inspección, que compruebe el correcto funcionamiento de la señalización que informe al conductor cuando este salga del vehículo en modo de conducción posible activo, según indica el Reglamento nº 100.

Las características de esta prueba son:

Inconvenientes del procedimiento de inspección de señalización en modo de conducción posible activo:

Ninguno.


Ninguno.


No hay comparativa porque no existe un procedimiento parecido actualmente.


Baja.


Bajo.


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6.5 Propuesta de inspección del sistema de frenos

En la actual Manual de Procedimiento de Inspección de las Estaciones ITV, la inspección del sistema de frenos se lleva a cabo según se describe en el apartado 6 de dicho manual. En el apartado de frenos se detalla tanto la inspección de sistemas de frenos hidráulicos como los neumáticos.

Puesto que para vehículos turismo y motocicleta eléctricos no cuentan con ningún sistema neumático de frenado se conservarán los puntos relativos a la inspección del sistema de frenos hidráulicos y se propondrán nuevos apartados de inspección.

En lo referente al freno de servicio, el Manual establece que el sistema de frenado del vehículo debe ser capaz de controlar el movimiento del mismo y detenerlo de forma segura, rápida y eficaz para cualquiera que sea el estado de carga, velocidad, pendiente ascendente y pendiente descendente. Además, indica que el freno de servicio debe proporcionar una acción graduable y actuar sobre todas las ruedas del vehículo. Así mismo, el comportamiento del sistema de frenos se evalúa mediante el rendimiento y eficacia. Con respecto al rendimiento, se definen los parámetros de desequilibrio de las fuerzas de frenado y fluctuación de las fuerzas de frenado.

El desequilibrio es un parámetro que se determina para cada uno de los ejes del vehículo y es una medida de la diferencia porcentual de la máxima fuerza de frenado de una de las ruedas de un eje con respecto a la otra del mismo eje. Puesto que durante el proceso de frenada el vehículo debe mantener la trayectoria, el desequilibrio ha de ser el menor posible. El desequilibrio se determina a partir de la siguiente expresión:

·100d i

d

F FD

F

donde D es desequilibrio, Fd la fuerza de frenada en la rueda derecha y Fi la fuerza de frenada máxima en la rueda izquierda del mismo eje. En la expresión anterior se ha supuesto que la fuerza de frenado en la rueda derecha es superior a la proporcionada por la izquierda del mismo eje. El Manual establece que valores por encima de un desequilibrio del 30% son defectos graves y por tanto el resultado de la inspección es desfavorable.

Debido a las repetidas frenadas, el disco y el tambor, según sea el sistema de frenado empleado, no presentan una superficie totalmente plana, para el caso del disco, o totalmente circular, en el caso del tambor. Esta variación de la geometría del sistema de frenado produce unas fluctuaciones de las fuerzas de frenado. Fluctuaciones de las fuerzas de frenado por encima del 55% suponen el rechazo del vehículo. El valor de las fluctuaciones de las fuerzas de frenado se determina mediante la siguiente ecuación:

max min

max

·100F F

dF


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donde d es la fluctuación de las fuerzas de frenado, Fmax es la fuerza de frenado máxima medida en una de las ruedas y Fmin la fuerza de frenado mínima de una de las ruedas cuando la fuerza aplicada en el pedal se mantiene constante y de valor tal que permita registrar dicha deformación del disco o tambor. Como puede observarse tanto el desequilibrio como las fluctuaciones de las fuerzas de frenado pueden generar un par que tiende a desviar al vehículo de su trayectoria.

La eficacia del sistema de frenos permite concretar la capacidad de frenado del vehículo con respecto a su masa. Dicha eficacia se define como la relación entre la suma de las fuerzas de frenado de todas las ruedas del vehículo y su masa máxima autorizada, tal y como se expresa en la siguiente ecuación:

·100·

d di td tidF F F F

EMMA g

donde Fdd es la fuerza de frenado en la rueda delantera derecha, Fdi la fuerza de frenado delantera izquierda, Ftd la de la rueda trasera derecha, Fti la fuerza de frenado trasera izquierda, MMA la masa máxima autorizada y g la gravedad.

En el caso de vehículos eléctricos y debido a las particularidades del sistema de frenos, comentadas en anteriores apartados, se expondrán qué consideraciones han de tenerse en cuenta para la inspección del sistema de frenos de dicho tipo de vehículos.

Los vehículos eléctricos disponen de dos sistemas de frenado: el freno mecánico convencional y el freno regenerativo. El freno mecánico convencional resulta imprescindible para garantizar la seguridad de los ocupantes cuando la deceleración solicitada por el conductor es elevada. El correcto funcionamiento de ambos sistemas ha de evaluarse.

Para evaluar la eficacia y desequilibrio del freno regenerativo:

El estado de carga de las baterías no será el máximo posible para que el sistema de frenado regenerativo pueda actuar. Al efectuar la prueba de frenado sobre el eje del vehículo al que esté conectado el motor eléctrico la fuerza de frenado resultante en dicho eje es suma de la debida al freno mecánico y la debida al freno regenerativo.

Repetir la prueba de frenado con una fuerza similar aplicada en el pedal del freno y la batería completamente cargada. En este caso, la fuerza de frenado es únicamente realizada por el sistema de frenos convencional. La diferencia de las fuerzas de frenado entre este ensayo y las obtenidas en el ensayo anterior para el eje motriz proporcionan el valor de la fuerza de frenado regenerativa.

Para evaluar la fuerza de frenado del sistema mecánico convencional se deberá garantizar que:


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En los vehículos en los que el sistema de frenado regenerativo forme parte del sistema de frenado y por tanto no pueda ser desconectado el estado de carga de las baterías debe ser lo suficientemente elevado como para que dicho sistema regenerativo no actúa y únicamente se active el freno mecánico convencional.

En los vehículos en los que el sistema de frenado regenerativo pueda ser desconectado del sistema de frenado se procederá a su desconexión con el objeto de evaluar únicamente la eficacia y desequilibrio de las fuerzas de frenado del freno mecánico convencional.

Además, seguirá siendo necesario inspeccionar todos los elementos que forman parte del sistema de frenos mecánica convencional como:

Tubos rígidos: Se deberá comprobar si

o Están defectuosos, dañados excesivamente o corroídos. Se deberá prestar especial atención a la rotura.

o Hay pérdidas en los tubos o en las conexiones con los manguitos, prestando especial atención al posible goteo continuo.

o Que la fijación de los tubos rígidos es la correcta prestando especial atención a si existe riesgo de rotura o desprendimiento.

o La colocación de los tubos rígidos afecta a su integridad.

Tubos flexibles: Mediante inspección visual se comprobarán los mismos puntos mencionados para los tubos rígidos.

Tambores y discos: Mediante inspección visual se verá si hay:

o Un desgaste excesivo en su superficie activa, prestando especial atención a la aparición de grietas.

o Grasa o aceite.

o Anclajes defectuosos e incluso si estos anclajes presentan riesgo de desprendimiento.

Cables, varillas, palancas y conexiones: Se inspeccionará:

o Si hay cables defectuosos, enredados, desgastados o con corrosión excesiva.


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o Si las uniones de cables o varillas están defectuosas.

o Si hay algún tipo de restricción que impida el funcionamiento libre del sistema de frenos.

o Si hay movimientos anormales de las palancas, varillas o conexiones que indiquen un desajuste o un desgaste excesivo.

Las características de esta prueba en comparación con el procedimiento actual de inspección del sistema de frenos en los vehículos convencionales son:

Inconvenientes del procedimiento de inspección del sistema de frenos:

Hay que recargar al máximo la batería del vehículo para comprobar la eficacia del sistema de frenos mecánico sin que actúe el frenado regenerativo. Esto implica tener un sistema de recarga con diferentes conectores y que el tiempo de inspección aumente.

Hay que descargar la batería hasta un porcentaje predeterminado para probar la eficacia del sistema regenerativo.


Un sistema de recarga con diferentes conectores.

Un sistema de medida de la carga de la batería.


Mayor que el procedimiento actual de inspección del sistema de frenos ya que hay que comprobar la eficacia del sistema regenerativo.


Medio.


Medio.


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6.6 Propuesta de inspección de las luces de freno

En el actual Manual de Procedimiento de Inspección de las Estaciones ITV y más concretamente en el apartado 4.5 Luces de frenado se inspecciona el alumbrado y señalización correspondiente cuando actúan los frenos. Este apartado del Manual se vería modificado debido a la posible activación del freno regenerativo al levantar el pie del acelerador, sin activación del pedal del freno, ya que según se establece en el reglamento R13H de la ONU si la deceleración es menor de 0,7 m/s2 la luz no debe lucir, entre 0,7 m/s2 y 1,3 m/s2 puede lucir y por encima de 1,3 m/s2 debe lucir. Por tanto, debería verificarse que a partir de dicha deceleración se enciendan las luces de freno. Además, se seguirá comprobando:

Que el número de luces es el reglamentario.

Funcionamiento de todas las luces de freno.

Si hay dispuesta alguna luz de freno en una posición no reglamentaria.

Que los dispositivos estén homologados.

El estado del dispositivo prestando especial atención al posible riesgo de desprendimiento.

La intensidad es apreciablemente superior a la de las luces de posición.

El color de la luces de freno.

Que todas las luces de freno funcionan de forma simultánea.

Que al accionar el mando de funcionamiento no se enciende algún otro dispositivo luminoso diferente a los reglamentariamente establecidos.

Por tanto, el procedimiento de inspección que se propone es:

Medición de la deceleración del vehículo para comprobar la activación de las luces de freno.

Inspección del número de luces reglamentarias.

Funcionamiento de todas las luces de freno.

Identificación de luces de freno situadas de forma no reglamentaria.

Homologación de todos los dispositivos de las luces de freno.


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Estado del dispositivo prestando especial atención al posible riesgo de desprendimiento.

La intensidad de las luces de freno debe ser apreciablemente superior a la de las luces de posición.

El color de las luces de freno ha de ser el reglamentario.

Todas las luces de freno han de funcionar de forma simultánea.

Las características de esta prueba en comparación con el procedimiento actual de inspección de las luces de frenado en los vehículos convencionales son:

Inconvenientes del procedimiento de inspección del sistema de transmisión:

Ninguno.


Ninguno


Mayo que el procedimiento actual.


Bajo.


Bajo.

6.7 Propuesta de inspección del sistema de transmisión

El procedimiento de inspección del sistema de transmisión de los vehículos convencionales viene recogido en el punto 9.4. Transmisión del capítulo 9. Motor y transmisión del Manual de Procedimiento del Inspección de las Estaciones ITV.

En el se indica que:

Se dispondrá el vehículo en un foso o elevador y en su caso utilizando un detector de holguras, mediante inspección visual se comprobará:

La estanqueidad de los cárteres de la transmisión.


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El estado de los guardapolvos, si existen.

El estado de las protecciones de los elementos de la transmisión, si existen.

El estado de los elementos de la transmisión.

Los anclajes de la transmisión al bastidor, con especial atención a efectos de oxidación o corrosión y presencia de grietas.

En los vehículos eléctricos, el sistema de transmisión puede tener diferentes configuraciones según se indicó en la sección 2.1. Sistema de , de tal manera que se puede tener diferencial o no, caja de cambios o no, etc. Según está redactado el actual procedimiento de inspección de este sistema, como no se especifica el sistema de transmisión, este procedimiento puede ser aplicable también a los sistemas de tracción de los VE.

Las características de esta prueba en comparación con el procedimiento actual de inspección del sistema de transmisión en los vehículos convencionales son:

Inconvenientes del procedimiento de inspección del sistema de transmisión:

Ninguno.


Ninguno


Igual que el procedimiento actual.


Bajo.


Bajo.

6.8 Propuesta de inspección de la unidad de control

Para reducir las emisiones cotaminantes de los vehículos de combustión interna, el 20 de junio de 2007 se aprueba el Reglamento (CE) n.º 715/2007 del Parlamento Europeo y del Consejo, sobre la homologación de tipo de los vehículos de motor por lo que se refiere a


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las emisiones procedentes de turismos y vehículos comerciales ligeros (Euro 5 y Euro 6) y sobre el acceso a la información relativa a la reparación y el mantenimiento de los vehículos.

Para establecer los requisitos necesarios para la homologación de los vehículos Euro 5 y Euro 6, se aprueba el Reglamento (CE) No 692/2008 de la Comisión de 18 de julio de 2008 por el que se aplica y modifica el Reglamento (CE) no 715/2007 del Parlamento Europeo y del Consejo.

Estos Reglamentos no solo introducen nuevas exigencias comunes relativas a las emisiones de los vehículos de motor y de sus recambios específicos (normas Euro 5 y Euro 6), con el fin de limitar la contaminación producida por los vehículos de carretera, sino que también establecen medidas que permiten mejorar el acceso a los talleres a la información sobre la reparación de los vehículos y promover la producción rápida de vehículos que cumplan dichas disposiciones.

En cuanto al acceso a la información, en este Reglamento se establece que el fabricante debe indicar de una manera detallada las característcas de funcionamiento del sistema OBD (On Board Diagnosis). Así pues, los fabricantes deberán dar a los agentes independientes acceso sin restricciones y normalizado (según norma OASIS ) a la información relativa a la reparación y el mantenimiento de los vehículos, a través de sitios web con un formato normalizado donde dicha información será de fácil y rápido acceso y se presentará de forma no discriminatoria en comparación con la información o el acceso que se ofrezca a los concesionarios y talleres de reparación autorizados.

Mientras que en estos Reglamentos se establece cúales han de ser los datos de acceso para la medida de las emisiones de escape y cómo han de ser medidos y calibrados, sin embargo, no se establece ningún requerimiento en cuanto a los datos de acceso en otros dispositivos del vehículo como son el ABS/ESP y el airbag.

Aunque la Directiva 96/96/UE y modificaciones posteriores ya contemplan que parte de las pruebas de contaminación realizadas en la ITV se sustituyan por las lecturas de los códigos de error del OBD todavía se sigue realizando mediante el método tradicional utilizando el analizador de gases, según indica el Manual de Procedimiento de Inspección de las Estaciones ITV. Tampoco existe en la actualidad una Directiva o Reglamento Europeo que establezca que deba ser obligatoria una inspección técnica de los diferentes sistemas electrónicos a través de conector OBD ni tampoco como ha de ser el procedimiento de tal inspección.

Recientemente, se ha publicado en España el “Estudio para la incorporación del diagnóstico electrónico en las ITV de vehículos turismos” realizado por FITSA y en el que ha colaborado el Instituto de Seguridad de Vehículos Automóviles (ISVA) de la Universidad Carlos III de Madrid, que estudia la idoneidad de la utilización de la diagnosis electrónica a las inspecciones periódicas de Vehículos en las estaciones ITV. El objetivo de este trabajo ha sido indagar sobre la viabilidad y conveniencia de realizar inspecciones técnicas regulares de los sistemas de seguridad instalados en los vehículos de categoría M1 (turismos) como son el airbag, ABS y ESP.


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Las conclusiones más relevantes de este estudio han sido:

Los ensayos llevados a cabo para los AIRBAG, ABS y ESC son viables y de posible aplicación en las actuales estaciones de las ITV, aunque con modificaciones en los equipos de diagnosis.

Dado el índice de penetración de elementos de seguridad controlados electrónicamente en el parque de vehículos, tales como el ABS (50,3%), Airbag (70,9%) y ESC (12,6%) y el número de errores leídos en las pruebas prácticas de lectura en el conector OBD, se hace necesaria la recomendación de comprobar periódicamente el estado de estos sistemas en la inspección técnica periódica, como ya se hace con otros elementos de seguridad, cuando así lo determine la Administración.

El número de vehículos en los que se han leído códigos de error en los sistemas analizados (Airbag, ABS y ESC) representa el 24,7% de los que se han revisado.

La viabilidad técnica de la diagnosis electrónica es razonablemente buena en lo que respecta al acceso al conector OBD, los protocolos de comunicación y las herramientas de diagnosis, a las que habría que incorporar algunas modificaciones, si bien, la accesibilidad a los conectores OBD precisa, en un 67% de vehículos, quitar algún elemento para realizar la conexión, y en un 9% de casos de los mencionados es necesario utilizar algún tipo de herramienta simple.

El tiempo medio empleado para la realización de la inspección electrónica durante los ensayos fue de 5 minutos, aunque podría situarse entre 2 y 13 minutos para un caso real. La duración de la prueba se incrementa cuando para acceder al conector OBD es necesario quitar algún elemento y se precisa de alguna herramienta adicional.

La implantación de la ITV electrónica tendría un coste anual total de 23.415.975 €, resultando un ratio de beneficio/coste de 1,54.

En otros países también se han llevado a cabo estudios sobre la adecuación de los protocolos de inspección de vehículos a los sistemas electrónicos, como son el proyecto AUTOFORE (Study on the Future Options for Roadworthiness Enforcement in the European Union) y el proyecto el proyecto IDELSY (Initiative for Diagnosis of Electronic Systems in Motor Vehicles for PTI).

Cuando se decida implantar la diagnosis electrónica en las inspecciones periódicas, se podría también incluir la diagnosis de sistemas característicos de los vehículos eléctricos y que afectan a la seguridad, como son la diagnosis del sistema de baterías, del sistema de frenado regenerativo, de los motores eléctricos, de la transmisión, etc.

El procedimiento de inspección que se propone es:


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Conectar la herramienta de diagnosis al conector OBD de vehículo.

Seguir las instrucciones que indica la herramienta de diagnosis seleccionando los sistemas que se quieren diagnosticar.

Realizar la diagnosis.

En este caso, las características de esta inspección serán:

Ventajas del procedimiento de inspección del sistema de control:

El conector es estándar por lo que únicamente se requiere un solo cable de conexión con el VE.

Con la diagnosis electrónica se puede conocer rápidamente el estado de los sistemas que se están diagnosticando sin hacer pruebas físicas sobre estos.

Inconvenientes del procedimiento de inspección del sistema de control:

Los protocolos de acceso a los sistemas electrónicos de control no están normalizados, a diferencia del conector, lo que obligaría a estar actualizando constantemente los protocolos de acceso.

Algunos conectores OBD no están accesibles por lo que se requiere quitar algún elemento.

La situación del OBD no es única sino que varía de un vehículo a otro lo que su búsqueda puede aumentar el tiempo de la inspección.


Un sistema de diagnosis.


No hay comparativa con un procedimiento actual.


Bajo.



84

Bajo.

6.9 Propuesta de inspección del ruido

En los vehículos con motor de combustión interna, el procedimiento de inspección en ITV del ruido generado por el motor de combustión viene recogido en el punto 5.1. Ruido dentro del capítulo 5. Emisiones contaminantes del Manual de Procedimiento de Inspección de las Estaciones I.T.V.

En él se establece que:

Cuando exista procedimiento y niveles de aceptación legalmente establecidos, mediante el equipo de inspección adecuado se comprobará que el nivel de ruido producido no es superior al permitido por la reglamentación vigente.

Mediante inspección visual, se comprobará la integridad de los sistemas de supresión de ruidos.

Los motores de los vehículos eléctricos no generan ruido por lo que esta comprobación no será necesaria. Sin embargo, y según se ha comentado en la sección 5. Puntos de inspección en los vehículos eléctricos, si estos están equipados con un cargador a bordo, estos emiten ruido mientras se están recargando, que puede generar molestias a las personas cercanas y, por lo tanto, son una fuente de contaminación acústica.

En el caso que estime oportuno de que este ruido tiene que ser considerado en la inspección de una ITV, el procedimiento de inspección que se propone es:

En los vehículos eléctricos con cargador a bordo, cuando exista procedimiento y niveles de aceptación legalmente establecidos, mediante el equipo de inspección adecuado se comprobará que el nivel de ruido producido no es superior al permitido por la reglamentación vigente.

En este caso, las características de esta inspección serán:

Inconvenientes del procedimiento de inspección del ruido de los cargadores de a bordo:

Se requiere un sistema de recarga con diferentes conectores.



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Un sistema de recarga.

Un sonómetro.


No hay comparativa con un procedimiento actual.


Bajo.


Bajo.

7 Papel de FITSA

En este documento se ha descrito, en primer lugar, las posibles disposiciones constructivas de un vehículo eléctrico, así como los diferentes componentes que lo constituyen. Finalmente se muestran diferentes estrategias de inspección en una ITV.

Se aprecia, leyendo el mismo, que existe una necesidad imperiosa por normalizar algunos diseños con la idea de que se conviertan en estándares en vehículos eléctricos. Desde el propio diseño del vehículo eléctrico, pensado exclusivamente en la fase de venta y uso por parte del usuario, hasta el diseño de los componentes.

En ningún caso se ha pensado en la fase de control del vehículo en uso, papel que juegan actualmente las estaciones ITV.

La inspección técnica de vehículos tiene por premisa fundamental, entre otras, el no alterar ni desmontar ningún elemento del vehículo.

En la actualidad los diseños no contemplan el poder revisar diferentes sistemas y componentes sin tener que recurrir al desmontaje. Puede ponerse como claro ejemplo la inspección de baterías. Además, el vehículo eléctrico puede suponer un parámetro de nuevo contaminante en el sector ITV

Finalmente queda hablar de prevención de riesgos laborales en la ITV, sin mencionar en talleres e inclusive el propio usuario.


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En otro sentido, quedan dos aspectos más que comentar y que determinar en un futuro: qué tiempo de inspección se supone que debe ser y, derivado de él, qué coste supondrá

al usuario la inspección de un vehículo eléctrico.

Por todo ello se propone aquí que la Fundación FITSA organice diferentes acciones encaminadas a solucionar estas cuestiones, dado que no es ni fabricante, ni taller ni organismo de inspección técnica, de lo que al no ser parte interesada resulta una entidad independiente.

FITSA, asesorado por los expertos que crea oportuno, deberá coordinar comisiones técnicas formadas por los fabricantes de vehículos, los fabricantes de componentes y una comisión técnica perteneciente al sector de ITV. No hay que descartar la introducción posterior de los fabricantes de equipos de inspección, dado que de las anteriores comisiones puedan surgir nuevos puntos de inspección que requieran nuevas formas y equipos de inspección.

Este proceso puede esquematizarse como:


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8 Bibliografía

Desarrollo de la infraestructura de recarga de vehículos eléctricos. Jaime Tapia. Congreso Nacional de Medio Ambiente. CONAMA 10. 2010.

Electric Vehicle Charging Infrastructure Deployment Guidelines for the Oregon I-5 Metro

Areas of Portland, Salem, Corvallis and Eugene. Report. ELECTRIC TRANSPORTATION

ENGINEERING CORPORATION (ETEC). 2010.

Estudio para la incorporación del diagnóstico electrónico en las ITV de vehículos turismo.

Fundación Instituto Tecnológico para la Seguridad del Automóvil (FITSA). 2009.

Guía de la Energía en el Sector del Automóvil. Dirección General de Industria, Energía y

Minas de la Comunidad de Madrid.

Guía del vehículo eléctrico. Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid.

Justificación Técnica del Proyecto: Eco-Design for Eco-Innovation: The Green Car Case.

GT2-Subsistemas del vehículo eléctrico e implicaciones de la implantación.

La seguridad en los vehículos eléctricos. Crash Test al Mitsuishi i-Miev. RACC. 2011.

Manual de Procedimiento de Inspección de las Estaciones ITV. Editado por el Ministerio

de Industria. Revisión 6ª.

Modern Electric, Hybrid Electric & Fuel Cell Vehicles. Fundamentals, Theory and Design.

Mehrdad Ehsani, Yimin Gao, Sebastien E. Gay, Ali Emadi. CRC Press. 2005.

Teoria de los vehículos automóviles. F. Aparicio, C. Vera Alvarez, V. Díaz López. Sección

Publicaciones de la ETSII.1995.

Regenerative Braking System for electric or hybrid scooters, motorbikes, or quads.

Mazziota Motors SAS

Reglamento R13H. Concerning the adoption of uniform technical prescriptions for wheeled vehicles, equipment and parts which can be fitted and/or be used on wheeled vehicles and the conditions for reciprocal recognition of approvals granted on the basis of these prescriptions.

Reglamento nº 100 de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE/ONU) — Disposiciones uniformes relativas a la homologación de vehículos en relación con los requisitos específicos del grupo motopropulsor eléctrico.


88

Research into Inspection Standards for Hybrid Electric and Electric Heavy Vehicle.

Roadworthiness and Testing Policy Group Strategy and Performance Directorate. VOSA

(Vehicle & Opertor Services Agency).

UNE CR 1995. Propuestas para el frenado de los vehículos eléctricos. Septiembre 1997.

UNE-EN 12736:2002: Vehículos eléctricos de carretera. Emisión de ruido aéreo del

vehículo durante la carga con cargadores a bordo. Determinación del nivel de potencia

acústica.

UNE-EN 50342-1: Baterías de acumuladores de plomo de arranque. Parte 1: Requisitos

generales y métodos de ensayo

UNE-EN 61982-2:2004: Baterías para la propulsión de los vehículos de carretera

eléctricos. Parte 2: Ensayo del rendimiento de la descarga dinámica y de la endurancia

dinámica

UNE-EN 61982-3:2002: Acumuladores para la propulsión de vehículos de carretera

eléctricos. Parte 3: Ensayos de rendimiento y duración (vehículos de uso urbano

compatibles con la circulación).

UNE-EN 62196-1:2004: Bases, clavijas, acopladores de vehículo y entradas de vehículo. Carga conductiva de vehículos eléctricos. Parte 1: Carga de vehículos eléctricos hasta 250 A en corriente alterna y 400 A en corriente continua.

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