Cambio de paradigma en la fabricación de un vehículo eléctrico

Hoy en día, el sector del vehículo eléctrico sigue en pleno proceso de desarrollo. Los fabricantes de vehículos están aumentando los modelos eléctricos que sacan al mercado, conscientes de la importancia de estar bien posicionados en el ranking de ventas de VEs (Vehículos Eléctricos) pero, sobre todo, transformar sus metodologías de diseño y fabricación para adaptarse a la tecnología eléctrica.

Las preguntas clave a plantearse son las siguientes:


  • ¿Qué cambia a la hora de diseñar un vehículo eléctrico con respecto a uno de combustión?.
  • ¿Qué cambia a la hora de fabricar un vehículo eléctrico con respecto a uno de combustión?.
  • ¿Existen implicaciones desde el punto de vista de postventa?.

PREGUNTAS CLAVE:

¿Qué cambia a la hora de diseñar un vehículo eléctrico con respecto a uno de combustión?


Ésta es una de las primeras preguntas a plantearse, para entender el cambio de un vehículo de combustión a un vehículo eléctrico.

Lo primero es el concepto de bastidor. Ahora es necesario diseñar bastidores que, no sólo cumplan con los requisitos estructurales necesarios y que sigan las líneas estéticas que tendrá la carrocería sino, además, que sean capaces de albergar de forma eficiente el pack de baterías (y no adaptar un bastidor convencional para que albergue el pack de baterías). Por este motivo, nace el concepto de denominar “skateboard chassis”

Otro cambio importante es el motor o motores eléctricos que se empleen en el vehículo, pudiendo tener las siguientes configuraciones:
  • Tracción delantera formada por un motor eléctrico central en eje delantero, con caja de cambios (automática) y salida diferencial a ambas ruedas.
  • Tracción trasera formada por un motor eléctrico central en eje trasero, con caja de cambios (automática) y salida diferencial a ambas ruedas.
  • Tracción 4x4 formada por un motor eléctrico central en cada eje, con caja de cambios (automática) y salida diferencial a ambas ruedas, incluyendo la posibilidad de anular uno de los motores en aquellas situaciones en las que no se requiera tracción total y, por tanto, logrando un aumento de la autonomía del vehículo.
  • Configuración de motor en rueda y, por tanto, sin caja de cambios ni diferencial (aunque si virtual), de manera que se pueda implementar una tracción delantera (un motor en cada rueda delantera), tracción trasera (un motor en cada rueda trasera) o tracción 4x4 (un motor en cada rueda del vehículo).
Otro cambio significativo, es la importancia primordial que adquiere la gestión electrónica del vehículo completo. Es decir, es posible gobernar absolutamente todas las funciones del vehículo por medio de softwares de control para cada uno de los sistemas del vehículo (sistemas de tracción, dirección, luces, climatización, frenos, …)

Y, finalmente, cabe destacar una gran ventaja a la hora de diseñar un sistema de tracción eléctrico relativo a la curva par/potencia. Todo motor eléctrico de tracción posee una curva de par nominal y una curva de pico de par. Esto significa que es posible tener, durante unos segundos, un pico de par que permitiría alcanzar prestaciones más altas que las de diseño nominal, en términos de aceleración y capacidad de subida. Por tanto, el o los motores eléctricos del sistema de tracción tendrán una potencia nominal que les permita alcanzar las velocidades de crucero deseadas buscando la máxima autonomía posible y un par máximo (pico) que les permita alcanzar en momentos puntuales, máximos de aceleración para realizar adelantamientos o superar pendientes muy pronunciadas.

Lógicamente, este aumento de prestaciones del motor solo será posible si el pack de baterías suministra a los motores la intensidad de corriente necesaria para ello, sin producirse una merma importante de su energía almacenada. Esto permite, a su vez, la posibilidad de ofrecer al usuario una gama de vehículos con diferentes prestaciones y autonomías, manteniendo el mismo sistema de tracción y el mismo pack de baterías, sin más que implementar una programación específica a la unidad de control del sistema de tracción.

¿Qué cambia a la hora de fabricar un vehículo eléctrico con respecto a uno de combustión?


Un vehículo eléctrico posee menos piezas que un vehículo de combustión, por cuanto se elimina todos los sistemas de admisión y escape del motor, así como el sistema de inyección de combustible, pero se incorporan nuevos sistemas relativos a la alimentación eléctrica de los motores (pack de baterías), sistemas de control de dichos motores (controladores, drivers o inverters), sistema de carga del pack de baterías y se aumenta la capacidad del sistema de refrigeración (además del motor o la caja de cambios automática, es necesario refrigerar el pack de baterías, los inverters y el cargador).

En los vehículos de combustión, el elemento principal a instalar es el grupo motor/cambio, pero en un vehículo eléctrico, es el pack de baterías el componente clave. Esto significa que hay que modificar el layout (distribución) de planta y el orden de montaje para decidir en qué momento se monta el pack de baterías en el vehículo y, por tanto, se comienza a trabajar en tensión (una vez conectado el pack al sistema eléctrico del vehículo).

El trabajar en tensión, implica unos sistemas de seguridad eléctrico específicos para todos aquellos puestos que ensamblan el pack de baterías (por un lado) y los que tienen la función de instalarlo en vehículo (por otro) y proceder a su conexión eléctrica con bastidor y con el resto de sistemas eléctricos.

¿Existen implicaciones desde el punto de vista de postventa?


Por supuesto que existen y, a día de hoy, son las más preocupantes. Postventa significa poseer las herramientas adecuadas para diagnosticar y reparar un vehículo de forma rápida y eficiente (técnica y económicamente).

Para ello se necesitan que los profesionales de postventa tengan la formación específica necesaria en vehículo eléctrico (tanto desde el punto de vista técnico, como el relativo a la seguridad eléctrica) y dispongan de los medios físicos adecuados a un vehículo eléctrico.

Si bien es cierto que los fabricantes están impartiendo la formación necesaria a sus técnicos dentro de su red de concesionarios (creando la figura de técnico especialista en vehículo eléctrico) y adaptando sus instalaciones para disponer de zonas específicas de trabajo en tensión, la red de talleres generalistas se está quedando atrás. Esto implica la necesidad de realizar un esfuerzo formativo considerable para capacitar a estos técnicos en el trabajo con vehículos eléctricos e iniciar esa formación en los centros de FP donde se imparte la rama de automoción.

Aunque, actualmente, los vehículos de combustión poseen una carga electrónica muy elevada, donde la gestión del grupo motor/cambio está gobernada íntegramente por la unidad de control de motor, los vehículos eléctricos contienen un sistema electrónico mucho más complejo (tanto en términos de control como en términos de seguridad eléctrica). La consecuencia inmediata es que se necesita una mejor capacitación de los técnicos de taller en material de gestión electrónica y una documentación mucho más detallada de los fabricantes respecto al funcionamiento y lógica de control de sus sistemas, para ser capaz de detectar cuales son las averías que afectarán a este tipo de vehículos.

CONCLUSIONES:


Hoy en día, la introducción del vehículo eléctrico es una realidad, donde tanto empresas como particulares van renovando gradualmente el parque de vehículos.

Esta nueva tecnología implica un cambio de pensamiento a la hora de diseñar un vehículo eléctrico, a la hora de su fabricación y desde el punto de vista de su mantenimiento y reparación (postventa), que converge en una reconversión de los profesionales de este sector.

Esta especialización permite justificar, entre otros aspectos, un mayor coste de producción frente a terceros países con costes de personal inmensamente más bajos, como también lo es su grado de especialización en vehículos eléctricos.


Artículo escrito por David Alonso, ingeniero industrial, para la edición digital de la revista Dínamo Técnica.
Puedes conocer más a través del curso sobre vehículo eléctrico que el autor imparte en el Instituto Iberoamericano de Ingenieros de la Energía (3IE).

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