Estos fluidos deben cumplir misiones más allá de refrigerar y lubricar. Veamos cuáles son.
Lubricantes y refrigerantes son fluidos que utilizan muchos vehículos para funcionar correctamente. También los vehículos eléctricos requieren fluidos lubricantes y de refrigeración, aunque son productos diferentes a los que emplean los vehículos convencionales.
Es más, aunque cumplen funciones similares, los fluidos para vehículos eléctricos deben mejorar algunas y añadir otras. Veamos todo esto a continuación.
Funciones de un lubricante
¿Qué le pedimos a un lubricante de un vehículo convencional? Básicamente, dos cosas: que dure mucho —es decir, que sus intervalos de cambio se alarguen en lo posible— y que sea eficaz.
Lo primero se consigue con productos sintéticos. Como son más estables que los minerales y semisintéticos, se degradan menos en el tiempo y en las condiciones de su entorno de trabajo. Todo ello, por supuesto, utilizando siempre aditivos que proporcionen limpieza a las piezas que están en movimiento y eviten los daños que se pueden producir por entrada de contaminantes hacia el aceite (ácidos, agua, refrigerante…)
La aditivación y el tipo de aceite base afectan también a la eficacia de la combustión, que está relacionada con la reducción del consumo de energía y las emisiones; así como a la protección de todas las piezas que están en movimiento, que evita su desgaste y posibles averías.
Bien, pues todos estos objetivos se deben cumplir también en el caso de los fluidos lubricantes para vehículos eléctricos e híbridos, que se utilizan tanto en el motor eléctrico como en los elementos de la electrónica de potencia (carga, inversión de corriente…) Todo ello, ofreciendo además las máximas prestaciones, eficiencia en el funcionamiento, máxima protección de engranajes, mínimo desgaste…
Esto quiere decir que los lubricantes para vehículos eléctricos tendrán las mismas funciones que los que utilizamos actualmente para los vehículos de combustión. Lo que pasa es que, como la energía que utilizan es eléctrica, los fluidos para vehículos eléctricos deberán aportar otras que se adapten a las condiciones de funcionamiento del automóvil y también a los elementos que componen sus sistemas.
Funciones principales de los lubricantes para vehículos eléctricos
Teniendo todo esto en cuenta, podríamos decir que las funciones principales de un lubricante en un vehículo eléctrico son las siguientes:
Lubricar
En los vehículos eléctricos también hay partes móviles que requieren lubricación porque las piezas pueden entrar en contacto. Así que es necesario que el líquido lubricante o una grasa creen películas que disminuyan ese contacto.
Esto es especialmente importante en los reductores y en las cajas de cambio híbridas, donde se producen altas velocidades de rotación y hay menores volúmenes de aceite.
Hablamos de productos que suelen tener viscosidades muy bajas y todo indica que seguirán disminuyendo. La razón es que así se produce un menor consumo de energía. También es necesario porque estos vehículos cada vez ofrecen condiciones de pares más altos a bajas velocidades, además de mayores velocidades de arranque y de rotación, con mayores cargas.
Refrigerar
Esta es la principal función de los fluidos lubricantes y refrigerantes que utilizan los motores de los vehículos eléctricos.
Pensemos por un momento: ¿cuál es la principal diferencia entre acelerar con un coche convencional y hacerlo con uno eléctrico? Exactamente: el eléctrico entrega el máximo par y energía ya desde el primer momento. Esto es tremendamente exigente y requiere una refrigeración adecuada.
Eso sí, no solo hace falta refrigerar el motor. También la batería, los reductores, las cajas de cambio y la electrónica de potencia requieren estos servicios de los fluidos.
En todos estos puntos existen pasos de corriente eléctrica y, debido en parte a las resistencias de los materiales, se puede perder energía en ellos en forma de calor. A mayor temperatura, mayor resistencia al paso de la corriente y también mayor generación de calor por pérdidas eléctricas. Así que sí: los fluidos deben ser muy eficientes a la hora de refrigerar.
En el caso de las baterías es crítico sacar el calor y mantener el rango de temperaturas aproximadamente entre 5º y 45ºC para que su funcionamiento sea óptimo. ¿Cómo se hace esto? Pues de manera indirecta —mediante aire—, por mezclas de refrigerante —agua y glicol— o incluso evolucionando hacia la inmersión, que es la más rápida y eficaz forma de refrigerar.
Resistencia a la oxidación
Los fluidos de los vehículos eléctricos deben ser capaces también de resistir las oxidaciones que pueden provocar las elevadas temperaturas.
Además, las mayores velocidades de rotación en el motor eléctrico pueden provocar que entre más aire en el aceite de los reductores. Esto puede provocar la formación de espuma y la oxidación del aceite.
Los fluidos que se utilizan son sintéticos para aguantar mayores temperaturas y tener una larga vida útil. En ciertos casos, como en de las baterías, se recomiendan incluso períodos de cambio de 10 años.
Propiedades dieléctricas
Otra cuestión fundamental en los fluidos para vehículos eléctricos es que sus propiedades eléctricas deben permanecer estables en todo momento. Las condiciones de funcionamiento (temperaturas, oxidación, humedad, abrasión por partículas) pueden afectarlos, especialmente en las baterías, la electrónica de potencia, el motor eléctrico y las transmisiones híbridas.
En este punto cabe recordar que el agua conduce la electricidad, por eso los fluidos para vehículos eléctricos no deben utilizarla. Al contrario, deben ser aislantes para evitar cualquier arco eléctrico, ya que van a estar en contacto directo o cerca de componentes del vehículo que utilizan energía eléctrica. Por eso deben utilizarse fluidos sintéticos y con baja conductividad.
Hay que tener en cuenta que las descargas eléctricas pueden degradar los materiales y provocar averías o un mal funcionamiento de los sistemas. Así que controlar la conductividad es esencial en los fluidos para vehículos eléctricos.
Compatibilidad con los nuevos materiales
Los vehículos eléctricos tienen una serie de materiales que hay que proteger. Por ejemplo, el cobre, el acero, los recubrimientos de los cables de cobre, los sistemas electrónicos que controlan el funcionamiento de la electrónica de potencia… En todos ellos hay que evitar se produzcan problemas como hinchazón, rotura o corrosión, entre otros.
El fluido nunca debe atacar estos materiales. Por ejemplo, es muy importante disminuir la concentración de aditivos que contengan azufre en sus formulaciones. ¿Por qué? Muy sencillo: porque ese azufre puede afectar a las placas de la electrónica de potencia y al cobre.
Otras características de los fluidos para vehículos eléctricos
Hay otras características que deben cumplir los lubricantes y refrigerantes de vehículos eléctricos. Por ejemplo, se debe controlar el impacto medioambiental que podría producir su uso. También los posibles incendios de las baterías.
Según las estadísticas actuales realizadas en Estados Unidos y el norte de Europa, la probabilidad de incendio es menor en un vehículo eléctrico que en uno de combustión.
Con todo, en las baterías de los vehículos eléctricos se podrían producir cortocircuitos, sobrecargas o descargas excesivas. En estas condiciones se pueden liberar gases inflamables y aumentos de temperatura por encima de los 400ºC. Esto podría provocar un incendio en una de las celdas que se propagaría rápidamente a las adyacentes. Para evitarlo o reducir al máximo este problema se desarrolla la refrigeración por inmersión de la batería (en algunos grandes centros de datos esto se hace ya) lo que aumenta la refrigeración y se reduce el peligro de propagación del incendio de una celda de la baterías a las más próximas.
Aunque proteger las baterías de incendios no es una función de los fluidos que utilizan los vehículos eléctricos, sí que debe ser un objetivo para aumentar la seguridad.
En resumen…
En las baterías, en la electrónica de potencia y en el motor eléctrico es necesario que el aceite cumpla funciones refrigerantes y dieléctricas. Esto quiere decir que debe evacuar el calor que se genera en esos elementos y, al mismo tiempo, actuar como aislante eléctrico para evitar las descargas.
En el caso de las transmisiones asociadas a los motores es necesario refrigerar y lubricar las piezas que están en movimiento, además de evitar arcos voltaicos que puedan producir daños.
En el caso de las baterías, además, el lubricante debe ayudar a evitar la propagación de un posible incendio en una celda.
¿Es posible todo esto? Sí. Se ha conseguido en muy pocos años y gracias a grandes inversiones en innovación, investigación y desarrollo de productos adaptados a las condiciones que se dan en estos sistemas.
TotalEnergies ha sido pionero en estos desarrollos. Por eso ofrece una amplia gama de fluidos para los vehículos eléctricos. Son productos de un elevado nivel tecnológico, con altas prestaciones y muy eficientes, capaces de proporcionar la máxima seguridad a nuestros clientes.