El vehículo eléctrico se perfila como una de las alternativas de movilidad para lograr reducir las emisiones a escala global. Los avances en este sentido empiezan a ser más que evidentes con un aumento del número de modelos disponibles en el mercado y con ayudas para su compra.

Sin embargo, las tecnologías que incorporan todavía tienen un amplio margen de mejora. Hoy en día, los vehículos eléctricos ofrecen soluciones basadas en arquitecturas que derivan, de alguna manera, en desarrollos de motores convencionales. 

“Lo que hacen los fabricantes, básicamente, es quitar el motor de combustión y meter en su lugar uno eléctrico con una batería, sin tener en cuenta los grandes beneficios de modularidad que ofrece este último para los sistemas de tracción [el que se ocupa de la propulsión y frenado del vehículo]”, explica Álvaro Coupeau, ingeniero industrial e investigador del centro tecnológico Tecnalia, en conversación con D+I. 

¿Qué significa esto? “No es necesario utilizar sólo un motor central, como hasta ahora, sino que se pueden emplear diferentes configuraciones. Por ejemplo, de motores en rueda y que cada uno mueva un eje del vehículo; o colocar dos motores, uno delante y otro atrás, para producir diferentes niveles de potencia y de eficiencia”, aclara Coupeau.

El reto aquí es idear un sistema de control de tracción que garantice la seguridad en todas las condiciones de conducción. “No es lo mismo tener un motor central, para el que sólo tienes una fuente energía, a disponer de una fuente de energía en cada rueda. Si no las controlas bien, puedes tener un problema al girar en una curva y sufrir un accidente”, advierte.

Cuatro innovaciones en un único sistema

En ello están trabajando en Tecnalia a través del proyecto europeo Achiles, para el que cuentan con casi 4,9 millones de euros de los fondos Horizonte 2020, y en el que también colaboran empresas como Audi y Continental.

Utilizan una configuración de motor en rueda. La diferencia con otros sistemas similares es que, para este desarrollo, utilizan un control de tracción que permite repartir la potencia entre una rueda y otra. 

“Existen soluciones para potencias bajas, pero nosotros trabajamos en dos motores de mucha potencia a los que aportamos algoritmos que se aplican al mundo de la competición”. Estos, explica el ingeniero, ayudan a mejora la dinámica de la conducción de vehículos como los de la Fórmula E.

“Nosotros, además, queremos orientarlos, por un lado, a evitar fallos y, por otro, a utilizar la capacidad de recuperación de energía del motor eléctrico”.

Dentro de este de proyecto hay otra particularidad: la propia rueda tiene un nuevo diseño. “No lleva un freno hidráulico (que son los habituales) sino un sistema excéntrico que acciona las pinzas de forma independiente”, añade.

Mientras que Tecnalia se encarga de la nueva arquitectura del vehículo, así como del desarrollo de las tecnologías; por su parte, Audi las integrará en una próxima generación de prototipos de vehículos eléctricos, como la versión del Q2. Coupeau confirma a D+I que el fabricante alemán está muy interesados en el nuevo concepto, no sólo de tracción, “sino también en el sistema de rueda y frenado”. 

Este nuevo modelo contempla el desarrollo de un chasis y un sistema de tracción que integra cuatro innovaciones: un sistema de frenado eléctrico, que requiere de menor mantenimiento, es más ligero y genera menos emisiones de partículas; y un nuevo sistema de propulsión, con un motor en cada rueda delantera, que permite aumentar el habitáculo y mejorar la dinámica del vehículo.

A lo que se une un novedoso algoritmo para controlar los nuevos motores en rueda y repartir la potencia entre ambos, mejorar la eficiencia energética y aumentar la autonomía del vehículo; y por último, una plataforma de control que centralice todas las tecnologías para reducir el número de dispositivos y, por tanto, el peso.

Gemelo digital

Para facilitar la implantación, este centro tecnológico ha concebido un gemelo digital del vehículo, que permitirá acelerar la fase de desarrollo y realizar pruebas antes de integrar físicamente las soluciones en el propio vehículo.

“Tenemos todos los componentes que están asociados a la tracción, incluidos los motores eléctricos, la batería, el modelado de las comunicaciones y diferentes sistemas de control. De este modo sabemos que cuando incorporemos nuestra unidad el control al coche, ésta va a funcionar en situaciones de conducción real”, asegura el investigador.

Contar con este gemelo digital, además, les está permitiendo trabajar en paralelo en diferentes modelos muy complejos, ”ahorrando un 15% de tiempo”. 

El proyecto comenzó en diciembre de 2018 y la primera fase de validación se completará a finales de este año. Será en 2022 cuando finalice. 

El objetivo final es conseguir un vehículo más ligero, más eficiente energéticamente produciendo menos emisiones, más dinámico y más seguro gracias al innovador reparto de potencia, que además permitirá aumentar la autonomía en más del 11%.

Además de Audi y Tecnalia, en el proyecto también están involucrados la Vrije Universiteit Brussel como entidad coordinadora; Ikerlan; Fraunhofer Gesellschaft; y Continental, que contribuye con el innovador sistema de frenos.

Elaphe es la empresa que desarrolla los dos motores en rueda y el sistema fuera de fase para la asistencia en la frenada regenerativa; y TTTech, conocida por sus tecnologías de red embarcadas orientadas a la inteligencia artificial, es la responsable del desarrollo del hardware de la plataforma central de control.