Los motores de los autos eléctricos pueden y deben progresar… en eso están los fabricantes.

motores Renault

El motor eléctrico tiene casi 200 años de existencia, pero hasta ahora ha tenido muy poca consideración por parte de la industria automotriz en I+D. Sin embargo las cosas han cambiado en los últimos años, y los desarrollos están acelerándose.

Un pobre 30% es la eficiencia media de un motor de combustión moderno bajo el capot de un coche en circulación durante varios miles de kilómetros. Algunos van más allá de este valor, y otros muy por debajo, pero hay que reconocer que es muy poco lo conseguido después de más de 100 años de avances de todo tipo: múltiples árboles de levas en cabeza con distribución variable para optimizar los momentos de apertura de las válvulas, lubricación de última generación. , aleaciones internas de baja fricción, encendido electrónico y desactivación de cilindros (incluso en modo de rueda libre), el motor de gasolina de 2022 pese a sus progresos nunca puede acercarse a la eficiencia de un motor eléctrico, que puede llegar al 90 %.

El 90% de la energía consumida por una máquina síncrona o asíncrona puede llegar a transformarse para hacer girar el rotor y el eje, si no tenemos en cuenta las pérdidas en recarga. Un valor que, sin embargo, la industria pretende mejorar aún más: paradójicamente, el motor eléctrico dedicado al automóvil, que ya ofrece una eficiencia de primera clase, finalmente no ha atraído realmente a los fabricantes hasta ahora ocupados invirtiendo miles de millones en el térmico. El motor eléctrico tiene 200 años, pero solo han pasado unos pocos años desde que los OEM y los fabricantes lo están investigando.

La tarea no es fácil para los fabricantes de motores eléctricos y los OEM. Si a grandes rasgos la tecnología evolucionará muy poco (siempre tendremos una pareja estator/rotor), es en los detalles donde se esconde el diablo.

Por ejemplo, la complejidad del devanado: ¿cómo hacer pasar más cobre, minimizando el tamaño del motor y controlando el calor interno del motor? Potencia, masa, tamaño, refrigeración, jugar en todas las mesas es un auténtico quebradero de cabeza, pero las empresas han demostrado recientemente que es posible traspasar ciertos límites. El fabricante americano Lucid ha imaginado en particular un motor que integra el diferencial… en el rotor. El resultado: la unidad de accionamiento es significativamente más compacta. Y liviana también: la relación peso-potencia de este motor es de 10 caballos de fuerza por libra (450 gramos). El motor de imanes permanentes desarrolla 670 CV para apenas treinta kilogramos. ¡Consiga un motor térmico de este peso capaz de entregar tal potencia!

Lucid y sus motores integrados al diferencial

“No espero que el motor eléctrico tenga que recorrer un camino tan largo para ser óptimo”, explica Dirk Kesselgruber, jefe de ePowertrains en GKN, un gran fabricante de equipos inglés especializado en transmisiones y motores (fuente: Automobilwoche). Evidentemente, establece un paralelo con el tiempo que llevó desarrollar los motores de combustión.

Se añaden otras limitaciones, porque un motor eléctrico de auto moderno puede alcanzar velocidades muy altas, hasta 20.000 rpm, que son muchas más que las de un motor de combustión. A estas velocidades, es fundamental gestionar las fuerzas centrífugas, ya sea para los devanados de cobre de los rotores bobinados o para los imanes permanentes: «la forma en que se sujetan los imanes y la forma en que mantienen estas altas velocidades es tan importante como se ajusta un colector de admisión”, comenta Tim Grewe, Director General de Estrategia e Ingeniería de Electrificación.

Hoy en día, la solución ideal sería, en última instancia, el motor síncrono de rotor bobinado. La inversión inicial es mayor (el bobinado es más complejo que utilizar un simple imán permanente), pero la eficiencia del motor síncrono y la ausencia de tierras raras lo convierten en un argumento serio. Esta es la tecnología elegida por Renault desde hace años, y que se aplicará al próximo motor de 200 kW.

Los motores… y el resto! Un auto eléctrico es una batería, un motor pero también y sobre todo la electrónica que combina a todas estas bellas personas. Una vez más, se han logrado avances significativos en los últimos años. Control cada vez más fino del motor, uso de circuitos cada vez más sofisticados y un material que ahora interesa a los fabricantes: el carburo de silicio (SiC). ¡Este famoso carburo de silicio que también se encuentra en algunos discos de lijado! También es un semiconductor del mismo modo que el silicio utilizado masivamente en la actualidad por los fabricantes, pero con una gran diferencia: el SiC es mucho más resistente y desprende menos calor. Menos calor significa menos pérdida y, por lo tanto, una mejor eficiencia general. «Los semiconductores de carburo de silicio establecen nuevos estándares en velocidad de conmutación, reducción de pérdida de calor y tamaño«, dice Bosch. ¡Y quién dice mejor rendimiento, dice mejor autonomía! Algunos anuncian un aumento de la autonomía del orden del 6% al pasarse al carburo de silicio. Desgraciadamente, el SiC sigue siendo caro, y salvo Porsche y Toyota, que nos han confirmado que utilizan carburo de silicio, estos semiconductores todavía se utilizan poco en los automóviles.