¿En qué medida afecta la temperatura al rango de los vehículos eléctricos?

Mientras las empresas exploran los beneficios de introducir vehículos eléctricos en sus flotas, deberán considerar el rango que necesitarán de estos vehículos y cómo considerar sus condiciones operativas únicas, incluida la variabilidad estacional. Después de un análisis en profundidad de los datos extraídos de 4200 vehículos eléctricos conectados a batería (BEV) y 5,2 millones de viajes, exploramos el impacto que tiene la temperatura en el rango de estos vehículos.  

Aquí revelamos la temperatura óptima de funcionamiento, cuánto rango puede esperar perder en las malas condiciones climáticas del invierno o en el momento más caluroso del verano, y las conclusiones clave sobre lo que puede hacer para extender el rango diario de sus vehículos eléctricos. 

Qué es el rango de los vehículos eléctricos

El rango es la distancia que un vehículo eléctrico puede recorrer con una sola carga. El rango publicado de un vehículo se basa en pruebas estandarizadas realizadas en un dinamómetro en una instalación de prueba. Sin embargo, como lo saben los conductores de vehículos eléctricos, el rango oficialmente indicado se toma solo como guía. 

Los vehículos eléctricos, al igual que los automóviles que funcionan con combustible, tienen un rendimiento diferente en condiciones reales según el terreno, la carga de pasajeros, la velocidad, el comportamiento del conductor y la temperatura exterior. Todos estos factores afectan la economía de combustible del vehículo (cuánto puede recorrer un vehículo con una cantidad determinada de combustible, kWh, en el caso de los vehículos eléctricos, y, por lo tanto, su rango).

Mientras más energía pueda almacenar el paquete de baterías de un vehículo, mayor será su rango, pero la eficiencia del combustible del vehículo se verá afectada por el diseño del vehículo (peso, forma, tamaño, etc.). Para que un autobús recorra lo mismo que un sedán de 60 kWh, necesitaría una batería mucho más grande. Sin embargo, las condiciones externas pueden tener un impacto negativo o positivo en la economía de combustible del vehículo en cualquier viaje. Esto no es exclusivo de los automóviles eléctricos. Acelerar de forma repentina entre las luces de tránsito o conducir en un día frío mermará la eficiencia, independientemente de cómo llene el tanque de su automóvil. 

Vehículos eléctricos en climas fríos

Desde que los vehículos eléctricos comenzaron a comercializarse, una desventaja frecuente era que no funcionaban bien en invierno. Si bien muchos conductores de vehículos eléctricos canadienses y noruegos discrepan (en inglés), es cierto que la temperatura es un culpable cuando se trata del rango. 

El rango diario se ve afectado por la temperatura, principalmente debido a la calefacción y el enfriamiento auxiliares. No solo suministra energía a la batería del vehículo, sino también a los sistemas auxiliares, lo que es más notable en la regulación de la temperatura de la cabina y la batería del vehículo.

A menudo, la gente supone que la pérdida de rango en temperaturas frías se debe a la reducción del rendimiento de la batería. Si bien las baterías de iones de litio son más lentas en temperaturas extremas (las temperaturas frías afectan su capacidad de almacenar y liberar energía), esto tiene mucho menos impacto en el rango que la carga auxiliar. Además, los fabricantes de automóviles han diseñado sistemas de administración térmica de baterías para mantener las baterías dentro de un rango de temperatura óptimo, lo que minimiza aún más la pérdida de rendimiento de la batería (pero nos cuesta la carga auxiliar). 

¿Cómo afecta la temperatura el rango de los vehículos eléctricos? 

Nos propusimos comprender por completo el impacto de la temperatura en el rango y si acaso todos los modelos de vehículos eléctricos se ven afectados de la misma manera. Para averiguarlo, Geotab consideró datos anónimos de 5,2 millones de viajes realizados por 4200 vehículos eléctricos que representaban 102 combinaciones diferentes de marca/modelo/año y analizó la eficiencia promedio de viajes de los vehículos por temperatura. 

Nuestro análisis mostró lo siguiente:

1. La mayoría de los vehículos eléctricos siguen una curva de rango de temperatura similar, independientemente de la marca o el modelo.
2. Mientras que tanto las temperaturas frías como calientes afectan el rango, los climas más fríos tienen un mayor impacto.
3. 21,5 °C (70 °F) es el punto óptimo de eficiencia de viaje del vehículo.

Presentación de la curva de la autonomía en función de la temperatura

Gráfico: Curva de la autonomía en función de la temperatura

Nuestros datos muestran que la mayoría de los vehículos eléctricos siguen la misma curva de eficiencia por temperatura, independientemente de su marca, modelo o año. El gráfico anterior muestra el rango que tiene un vehículo eléctrico (en promedio) en comparación con su rango nominal a cualquier temperatura determinada. A temperaturas óptimas, los vehículos eléctricos tienen un mejor rendimiento que su rango nominal, con un rendimiento máximo de un 115 % a 70 °F o 21,5 °C. Por lo tanto, la mayoría de los propietarios de vehículos eléctricos superan el rango nominal del vehículo en las mejores condiciones climáticas. 

Sin embargo, a medida que sube o baja la temperatura, la pérdida de rango es evidente. A 5 °F (-15 °C), los vehículos eléctricos bajan al 54 % de su rango nominal, lo que significa que un vehículo con una clasificación de 402 km (250 millas) solo tendrá, en promedio, 217 km (135 millas).  

El frío tiene mala reputación, pero el calor también es culpable. 

Curiosamente, si observa de cerca, notará que el rango disminuye un poco más rápido (la pendiente es más pronunciada) a medida que aumenta la temperatura. Sin embargo, el impacto real se manifiesta en temperaturas menos altas, ya que el clima de la Tierra no suele alcanzar temperaturas superiores a 50 °C (122 °F), por lo que no sabemos (y esperamos que no sea una preocupación) lo que sucede en nuestro rango después de ese punto. 

El costo de sentirse cómodo

No es coincidencia que en el tablero se hayan realizado los viajes más eficientes en los días en que la temperatura exterior promedio era de 21 a 22 °C (de 70 a 71 °F). Dato interesante: resulta que esta es la temperatura a la que los seres humanos nos gusta mantener nuestros hogares. 

Si entra a su automóvil y la temperatura exterior es inferior a 20 °C (68 °F), es más probable que encienda la calefacción; si es superior a 21 °C (71 °F), probablemente encenderá el aire acondicionado. Poner la temperatura de la cabina en una condición cómoda similar a la de un hogar ocupa energía de la batería que, de otro modo, se podría haber utilizado para mover el vehículo. 

Al igual que los seres humanos, las baterías también necesitan un buen entorno y funcionan mejor a temperaturas moderadas (aunque mejor a temperaturas más bajas y toleran un rango de temperatura más amplio). El sistema de administración térmica incorporado de un vehículo eléctrico está diseñado para extraer energía a fin de calentar o enfriar la batería según sea necesario. Esto garantiza que funcione en ese rango ideal y también ayuda a evitar la degradación de la batería. Por lo tanto, el automóvil está trabajando para calentar/enfriar tanto a los ocupantes como a las baterías en condiciones frías o calientes. 

El mejor y el peor rendimiento 

Gráfico:  La curva de rango con los percentiles n.º 10 y 90 muestra la distribución de la eficiencia del viaje que se podría esperar a una temperatura determinada.

La curva de rango anterior se basa en la eficiencia promedio de todos los viajes en nuestras bases de datos medidos a una temperatura determinada. Debido a que estos viajes se realizaron en el mundo real, estuvieron expuestos a una amplia variedad de factores externos que pueden afectar la eficiencia del vehículo, como el terreno, la velocidad, los hábitos del conductor, la duración del viaje y las condiciones de inicio (por ejemplo, si el viaje comenzó en un garaje con control climático). 

Este análisis no intenta aislar el impacto relativo de cada factor en el rango. Es razonable suponer que los viajes más eficientes (o los mejores trabajadores) en cualquier temperatura determinada se deben a una combinación de factores externos que influyen en la eficiencia del vehículo. 

En general, los mejores trabajadores (aquellos en el percentil n.º 90) obtuvieron un rango un 32 % mayor que el promedio y tuvieron el doble del rango que aquellos en el peor percentil n.º 10. Esto sugiere que hay cierto margen en cuanto a qué tan lejos puede esperar conducir con una sola carga, que puede estar parcialmente bajo su control. 

Si bien, en la mayoría de los casos, todos los modelos de vehículos siguieron esta curva de rango de temperatura, los vehículos eléctricos utilizan diferentes sistemas de administración de la batería. Por ejemplo, varios vehículos eléctricos más modernos están equipados con una bomba de calor, un método de control climático muy eficiente. Se espera que sus curvas de rango de temperatura sean más planas que en comparación con el resto.

Consejos para ampliar el rango de los vehículos eléctricos en días calurosos y fríos

Como se indica, el principal culpable que causa la pérdida de rango en temperaturas frías y calientes es la carga auxiliar. Por lo tanto, minimizar la carga auxiliar ayudará a extender los kilómetros:

Aproveche los servicios que vienen con su vehículo (que caliente o enfríe solo su cuerpo, no el aire) 

Asegúrese de utilizar el volante y los asientos con calefacción. Calentar el aire de la cabina puede ocupar de 3000 a 5000 vatios y es mucho menos eficiente que calentar el asiento y el volante (alrededor de 75 vatios), lo que transfiere calor al cuerpo por medio de la conducción. El uso de estas funciones cada vez más comunes puede mantenerlo cómodo sin necesidad de recurrir a la calefacción de la cabina. Sin embargo, en temperaturas muy frías, minimizar la calefacción de la cabina solo puede servirle hasta cierto punto y, aun así, perderá energía del sistema de administración térmica de la batería. 

Acondicionamiento previo de su vehículo 

Al igual que cuando hace ejercicio, se debe hacer un calentamiento antes de un largo viaje. Si está caliente, enfríelo. Encender los calefactores de su automóvil mientras está conectado minimizará la carga auxiliar al calentar (o enfriar) el automóvil antes de que comience su viaje. Aproveche el acondicionamiento previo que permiten los vehículos eléctricos sin culpa. Si la opción está disponible para usted, estacione en un garaje con temperatura controlada para obtener un efecto similar. 

Mantenga el vehículo conectado en días extremadamente fríos o calurosos 

Además de los beneficios del acondicionamiento previo al viaje, los fabricantes recomiendan que los vehículos se dejen conectados durante días muy calurosos o muy fríos cuando el vehículo no esté en uso. (Nota: Esto no es lo mismo que la carga activa, la que es mejor evitar en condiciones extremas, especialmente el calor). Tener un vehículo enchufado permite que el sistema interno mantenga los controles de temperatura de la batería, lo que prolonga la vida útil de la batería a largo plazo. 

Conduzca de manera conservadora 

Independientemente del clima, un factor que siempre afecta su rango de kilometraje es cómo conduce su vehículo eléctrico. El exceso de aceleración y frenado, y la conducción a altas velocidades ocupan mucha energía. Y eso no solo es mejor para su rango de kilometraje, también lo mantendrán más seguro a usted y a sus pasajeros, especialmente cuando conduzca en climas fríos. Si anticipa la necesidad de frenar y evita frenar bruscamente, permitirá que el sistema de frenado regenerativo de su vehículo eléctrico funcione, recupere energía y vuelva a guardarla en la batería. Lo único que hay que tener en cuenta es que, en el frío extremo, el sistema de frenado regenerativo será menos efectivo, ya que las baterías frías no pueden aceptar tanta energía como las calientes.

Utilice el modo ecológico 

Cada vehículo eléctrico tiene una función ligeramente diferente en su modo ecológico, pero en general trabajan para bajar el consumo de energía y aumentar el kilometraje, ya que reducen el suministro de energía al motor de potencia y las funciones de alto consumo de energía, como los calentadores de cabina. En invierno, los modos ecológicos pueden hacer que sea más seguro conducir su vehículo. Al reducir la potencia del motor, el vehículo acelera más lento, lo que reduce la posibilidad de que las ruedas se resbalen en caminos cubiertos de hielo o nieve.

Revise la presión de los neumáticos

La presión de los neumáticos disminuye mientras la temperatura ambiental baja, lo que aumenta la resistencia al avanzar y reduce el rango de kilometraje. Es una excelente práctica revisar la presión de los neumáticos todos los meses, especialmente cuando las temperaturas exteriores cambian considerablemente con las estaciones. 

Recuerde dónde están sus cargadores rápidos

Las baterías frías tienen una mayor resistencia a la carga, lo que significa que la carga de los vehículos eléctricos es más lenta a bajas temperaturas. Asegúrese de tener un cargador de 240 V de nivel 2 disponible para la carga principal, ya sea durante la noche o mientras está en el trabajo. Y si está planeando un largo viaje por carretera en su vehículo eléctrico durante el invierno, tendrá que averiguar dónde están las estaciones de carga rápida.  

La pérdida de rango se ha vuelto menos problemática gracias a que los tamaños de las baterías han aumentado con los nuevos modelos de vehículos eléctricos. Una mayor capacidad significa un impacto pequeño en la mayoría de las necesidades diarias de viaje, y la infraestructura de carga continúa expandiéndose para esos viajes ocasionales por carretera. 

Información adicional para las flotas

La electrificación sigue siendo un tema nuevo para muchas flotas. Si no sabe cómo iniciar su investigación, visite el Centro de conocimientos sobre la electrificación de flotas (en inglés) de Geotab para obtener información educativa, recursos e historias de éxito de flotas. La comprensión de cómo elegir el vehículo eléctrico adecuado para sus necesidades específicas de flota comienza con la recopilación y evaluación de datos telemáticos. Las flotas pueden identificar aquellos vehículos que están listos para ser eléctricos según los requisitos operativos y financieros mediante una Evaluación de idoneidad de vehículos eléctricos. En el análisis se supone la peor temperatura posible, por lo que los administradores de flotas pueden estar seguros de que sus vehículos eléctricos tendrán capacidad de rango en climas fríos de invierno, olas de calor de verano y en cualquier situación. 

Una vez que las flotas adopten los vehículos eléctricos, conocer la autonomía real de cada uno de ellos es fundamental para garantizar que el vehículo adecuado se sigue utilizando para el trabajo adecuado y tomar decisiones de sustitución informadas a medida que la batería se degrada. Con el informe de capacidad de autonomía de los vehículos eléctricos de Geotab, las flotas pueden obtener esta información basándose en factores como el terreno, la temperatura y los patrones de uso del vehículo en el Pacífico.

Si no está seguro de por dónde empezar a investigar, visite el centro de conocimiento sobre electrificación de flotas de Geotab para obtener información, recursos y casos de éxito de flotas.

Este blog se publicó originalmente el 25 de mayo del 2020.