Diseñar el vehículo eléctrico del futuro
Los vehículos eléctricos (VE) cobran cada vez mayor importancia en el esfuerzo mundial por lograr la neutralidad climática. Reducir el número de vehículos que circulan con combustibles fósiles (y mejorar la eficiencia de los vehículos eléctricos) puede contribuir a reducir las emisiones de carbono. Además, los precios asequibles, junto con los avances tecnológicos, han favorecido que los VE sean una opción cada vez más atractiva y viable para muchos consumidores.
Mejora del rendimiento de los VE
Con todo, la adopción generalizada de los VE se ha visto obstaculizada por las reticencias de los consumidores y por diversos problemas tecnológicos. Estas cuestiones técnicas se han relacionado a menudo con el rendimiento del vehículo, la dinámica de movimiento y la estrategia de frenado. El proyecto ACHILES se creó para afrontar estos retos y hacer que los VE tengan cada vez más viabilidad comercial. «El proyecto ACHILES se centró en mejorar un vehículo existente, el Audi Q2, definiendo la arquitectura y la estrategia de control de distintos subsistemas —explica el coordinador del proyecto, Omar Hegazy, catedrático de la Universidad Vrije de Bruselas en Bélgica—. Estos subsistemas incluían los frenos, el chasis, la batería y la unidad de tracción, con motores eléctricos recién desarrollados».
Avances tecnológicos logrados
El equipo del proyecto desarrolló y creó prototipos de nuevos componentes innovadores para cada uno de estos subsistemas. A continuación, estas innovaciones se integraron y probaron en un vehículo de ACHILES. Se lograron importantes resultados en la mejora de los cuatro subsistemas. Hegazy comenta: «Cada uno de estos avances tecnológicos supone un cambio de paradigma por sí solo, pero juntos pueden reducir significativamente el peso, la complejidad del sistema y el coste de un VE. También pudimos mostrar cómo pueden aumentar la fiabilidad y el confort del usuario, así como la seguridad». La primera innovación es un nuevo algoritmo de vectorización del par motor que mejora notablemente la dinámica del vehículo. La estabilidad global se incrementó más de un 10 % gracias a una mejor dirección. Hegazy explica: «La segunda innovación es un nuevo diseño del concepto de rueda equipada con frenado por cable y que incluye un nuevo concepto de freno de fricción». Las pruebas demostraron que las emisiones de partículas de los frenos podían reducirse como mínimo un 50 % utilizando el disco de material compuesto de matriz metálica de aluminio instalado en el vehículo de ACHILES. Los frenos de fricción de aluminio también permitieron reducir el peso total en unos 19 kg. Hegazy añade: «La tercera innovación es un control por desfase, que disipa intencionadamente el exceso de energía de frenado en caso de que las baterías estén totalmente cargadas, lo cual también ayuda a reducir el peso del sistema de frenos. El motor eléctrico recién desarrollado permite además una elevada disipación del calor». Por último, la cuarta innovación es una plataforma informática centralizada que integra las funcionalidades de conducción eléctrica. De este modo se reduce el número de unidades de control electrónico y redes, y se cumplen todos los requisitos de seguridad y protección necesarios. «Esto puede servir de apoyo para los controladores de dominio centralizados necesarios para aplicar conceptos de alta automatización y autonomía, un requisito clave para la movilidad inteligente y que puede reducir el peso del sistema de control en hasta un 20 %», señala Hegazy.
Inspiración para la investigación futura sobre VE
Hegazy y su equipo esperan que la integración de los cuatro conceptos de ACHILES en los VE con el tiempo ayude a reducir el coste total de propiedad, aumente la autonomía y mejore la aceptación por parte de los usuarios y la penetración en el mercado. «De cara al futuro, nos gustaría ver que los cuatro avances tecnológicos se han perfeccionado y optimizado para la producción en serie. Y, en segundo lugar, esperamos que el proyecto ACHILES pueda inspirar y guiar futuros esfuerzos de investigación y desarrollo destinados a mejorar el rendimiento, la eficiencia y la seguridad de los VE», concluye.
Palabras clave
ACHILES, VE, vehículo eléctrico, carbono, emisiones, frenos, chasis, unidad de tracción
