¿Pueden progresar más los motores de los coches eléctricos?
30% es la eficiencia media de un motor de combustión moderno bajo el capó de un coche que lleva unos cuantos miles de kilómetros en la carretera. Algunos superan este valor, y otros están muy por debajo, pero hay que admitir que no es mucho 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 avanzada, aleaciones internas de baja fricción, encendido piloto y desactivación de cilindros (o incluso modo de rueda libre), el motor de gasolina de 2022 no tiene nada que envidiar al de los años 20. Pero probablemente nunca alcanzará la eficiencia de un motor eléctrico, que puede llegar al 0,9. El 90% de la energía consumida por una máquina síncrona o asíncrona puede convertirse realmente en hacer girar el rotor y el eje, si no se tienen en cuenta las pérdidas durante la recarga.
Paradójicamente, el motor eléctrico para automóviles, que ya ofrece una eficiencia de primer orden, no ha atraído realmente a los fabricantes, ocupados hasta ahora en invertir miles de millones en motores de combustión. El motor eléctrico tiene 200 años, pero hace sólo unos pocos que los fabricantes de equipos originales y de automóviles se fijan en él.
La tarea no es fácil para los fabricantes de motores eléctricos y los fabricantes de equipos originales. Aunque, a grandes rasgos, la tecnología cambiará muy poco (siempre tendremos un par estator/rotor), es en los detalles donde se esconde el diablo. Por ejemplo, la complejidad del bobinado: ¿cómo pasar más cobre, minimizando al mismo tiempo el tamaño del motor y controlando el calor interno del mismo? Potencia, masa, tamaño, refrigeración, jugar con todos estos factores es un verdadero quebradero de cabeza, pero las empresas han demostrado recientemente que es posible superar ciertos límites. El fabricante Lucid ha diseñado un motor que integra el diferencial… en el rotor. El resultado: la unidad motriz es mucho más compacta. Y también ligero: la potencia másica de este motor es de 10 caballos por libra (450 gramos). El motor de imanes permanentes desarrolla 670 CV con un peso de sólo unos 30 kilogramos.
«No espero que el motor eléctrico tenga que recorrer un trayecto tan largo para ser óptimo», afirma Dirk Kesselgruber, responsable de ePowertrains en GKN, un gran proveedor británico de transmisiones y motores (fuente: Automobilwoche). Obviamente, establece un paralelismo con el tiempo que se tardó en hacer avanzar los motores de combustión.
Hay otras limitaciones, ya que el bloque eléctrico de un coche moderno puede alcanzar velocidades muy altas, de hasta 20.000 rpm, muy superiores a las de un motor de combustión. A estas velocidades, la gestión de las fuerzas centrífugas es primordial, ya sea para los devanados de cobre de los rotores bobinados, o para los imanes permanentes: «cómo se mantienen los imanes y cómo mantienen estas altas velocidades es tan importante como la puesta a punto de un colector de admisión», comenta Tim Grewe, director general de estrategia de electrificación e ingeniería celular de GM.
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 eficacia del motor síncrono y la ausencia de tierras raras lo convierten en un argumento de peso. Esta es la tecnología elegida por Renault desde hace años, y que se aplicará al próximo motor de 200 kW.
Un coche eléctrico es una batería, un motor, pero también y sobre todo la electrónica de potencia que impulsa y casa toda esta belleza. También en este caso los avances han sido significativos en los últimos años. El control del motor es cada vez más preciso, se utilizan circuitos cada vez más sofisticados y un material que interesa ahora a los fabricantes es el carburo de silicio (SiC). Este famoso carburo de silicio también se encuentra en algunos discos de lija. También es un semiconductor, igual que el silicio, que hoy utilizan masivamente los fabricantes, pero con una gran diferencia: el SiC es mucho más resistente y desprende menos calor. Menos calor significa menos pérdidas y, por tanto, mayor eficiencia global. «Los semiconductores de carburo de silicio sientan nuevas bases en cuanto a velocidad de conmutación, reducción de las pérdidas de calor y tamaño», explica Bosch. Y más eficacia significa más autonomía. Algunos afirman que el cambio al carburo de silicio aumentará la autonomía en torno a un 6%. Desgraciadamente, el SiC sigue siendo caro, y aparte de Porsche y Toyota, que nos confirmaron que utilizan carburo de silicio, estos semiconductores todavía no se utilizan mucho en los coches.
Compara las gamas reales de los mejores coches eléctricos según nuestro ciclo de medición normalizado. Capacidad de la batería, consumo, autonomía, te lo contamos todo
Comentarios