¿Qué es la tecnología de propulsión eléctrica "tres en uno"?

El sistema de propulsión eléctrico es uno de los tres sistemas fundamentales de los vehículos eléctricos y constituye el principal sistema de propulsión. Sus características son fundamentales a la hora de determinar los indicadores clave de rendimiento del vehículo, ya que influyen directamente en su potencia, su eficiencia y la experiencia de conducción en general.

Tecnologías del sistema de propulsión eléctrico «tres en uno»

El término “tres en uno” (3 en 1) se refiere a la integración del motor eléctrico, el controlador del motor y el reductor en una sola unidad. Esta integración tiene como objetivo reducir el peso y el volumen, al tiempo que aumenta la densidad de potencia y de par. Además, ofrece importantes ventajas en cuanto a NVH (ruido, vibraciones y asperezas) y EMC (compatibilidad electromagnética). Desde el punto de vista de la potencia y el ahorro, esta integración se considera una ventaja significativa.

A medida que la tecnología de los vehículos eléctricos sigue avanzando, se prevé que la tendencia hacia el diseño integrado marque el rumbo del futuro de su desarrollo.

Estructura del sistema de transmisión «tres en uno»

El sistema de propulsión eléctrica «tres en uno» está compuesto por un motor de propulsión, un controlador del motor (MCU) y un reductor (caja de cambios). Estos componentes están interconectados con el resto de sistemas del vehículo a través de mazos de cables de alta y baja tensión y conductos de refrigeración.

Objetivos de desarrollo del sistema de propulsión eléctrica «tres en uno»

El desarrollo del sistema de propulsión eléctrica se rige por los requisitos que plantea el vehículo en su conjunto. Entre los principales objetivos de desarrollo se incluyen:

• Alta eficiencia: Para que el vehículo pueda recorrer una mayor distancia con la misma capacidad de la batería.
• Larga vida útil: El objetivo es alcanzar una vida útil de 15 años o más.
• Bajo mantenimiento: Lo ideal sería un funcionamiento sin necesidad de mantenimiento.
• Rendimiento: Alcanzar la aceleración, la velocidad y la pendiente de subida máximas que cumplan con la normativa vigente.
• Diseño compacto: Tamaño reducido y diseño ligero.
• Fiabilidad: Funcionamiento robusto, resistente a las altas temperaturas y a las vibraciones, y protegido contra el agua y el polvo.
• EMC: Minimizar la radiación electromagnética y garantizar una buena compatibilidad electromagnética.
• Bajo nivel de ruido: Garantizar un funcionamiento silencioso.

Sistema de transmisión 3 en 1 de Brogen para camiones de gran tonelaje

Brogen suministra un sistema de transmisión 3 en 1 de alta gama para camiones pesados. A continuación se muestra una imagen del producto y sus especificaciones.

	Artículo	Parámetros
Motor	Plataforma de tensión continua (V)	637
	Potencia nominal/máxima (kW)	200/300
	Par nominal (N·m)	1300
	Velocidad nominal/máxima (rpm)	1469/2800
	Nivel de protección	IP67
	Forma de refrigeración	Refrigeración por agua
Controlador del motor	Tipo de motor aplicable	Motor síncrono de imanes permanentes
	Rango de tensión aplicable (VDC)	400-750 V
	Tensión nominal (VDC)	637
	Capacidad nominal/máxima (kVA)	233/406
	Entrada de alimentación de baja tensión rango de tensión	18-36 V
Caja de cambios	Relación de velocidad	8.507/4.943/2.994/1.876/1.216/1
	Presión de cambio neumático (bar)	8-10

Tendencias de desarrollo de la tecnología del sistema de transmisión «tres en uno»

1. Plataforma y modularización

Este enfoque reduce la complejidad del vehículo y de sus componentes, lo que se traduce en un ahorro de costes. Por ejemplo, un fabricante de automóviles podría introducir un sistema de propulsión eléctrica basado en una plataforma electrónica con componentes altamente integrados, que ofrezca una gama de productos adaptados a diferentes necesidades de potencia y modelos de vehículos.

2. Alta integración

Esto implica pasar de estructuras totalmente separadas a una carcasa común para el motor y el reductor y, finalmente, a una carcasa común para el motor, el controlador y el reductor. Este diseño reduce el número de piezas, el volumen y el peso, lo que permite reducir los costes.

3. Alta velocidad y alta densidad

Los motores de alta velocidad permiten ahorrar en los costosos materiales de los imanes permanentes y reducir el tamaño del motor, lo que resulta beneficioso para mejorar la densidad de potencia y par y reducir los costes de fabricación.

4. Entrada y salida coaxiales

El sistema de engranajes planetarios coaxiales, en comparación con el sistema de engranajes de ejes paralelos, ofrece ventajas en cuanto a su tamaño compacto, lo que contribuye a maximizar la densidad de potencia y par del sistema.

5. Reductor integrado de varias velocidades

La solución actual para el sistema de propulsión eléctrica integrado «tres en uno» suele incluir un reductor tradicional de una sola velocidad y dos etapas. Sin embargo, un sistema de transmisión de varias velocidades puede ampliar el rango de alta eficiencia del motor, reducir el consumo de energía y, potencialmente, aumentar la autonomía.

Ventajas del sistema de propulsión eléctrica «tres en uno»

• Plataformización: Los productos de la plataforma, disponibles en diferentes series, se adaptan a distintos pesos, potencias y pares de los vehículos.
• Alta eficiencia: La eficiencia global del sistema de propulsión según el ciclo NEDC, incluido el reductor, puede alcanzar los 88%, con eficiencias máximas que superan los 92%.
• Alta integración: El volumen de montaje se reduce en 30% y la densidad de potencia alcanza los 1,9 kW/kg.
• Alta velocidad: La velocidad máxima puede alcanzar las 16 000 rpm.
• Bajo nivel de ruido: El ruido en campo cercano del conjunto no supera los 85 dB.
• Rendimiento en materia de NVH: El rendimiento en materia de NVH se garantiza controlando la precisión del engranaje y mejorando la resistencia de la carcasa.
• Potencia: Cumple con los requisitos de rendimiento energético de diversas clases de vehículos.
• Fiabilidad: Simplifica las interfaces y mejora la fiabilidad general.

Desventajas del sistema de propulsión eléctrico «tres en uno»

• Retos relacionados con el NVH: Las altas velocidades pueden provocar problemas de ruido, vibraciones y dureza (NVH).
• Refrigeración y selección de rodamientos: El funcionamiento a alta velocidad plantea dudas sobre los sistemas de refrigeración y la elección de los rodamientos.
• Complejidad de EMC: El diseño integrado aumenta la complejidad de la compatibilidad electromagnética.
• Colaboración en el desarrollo entre distintos componentes: El sistema integrado puede complicar el desarrollo colaborativo entre los distintos componentes.

Diseños internos integrados del sistema de propulsión eléctrica «tres en uno»

• Conexión directa del terminal de control eléctrico, lo que elimina la necesidad de líneas trifásicas; conexión directa del motor y del mazo de cables de la señal de control eléctrico, lo que elimina el cableado externo.
• El motor y el controlador comparten un conducto de agua, lo que reduce la necesidad de tuberías de conexión externas.
• La carcasa del motor y la del reductor están integradas en una sola unidad.
• El eje del rotor del motor y el eje de entrada del reductor cuentan con un sistema de guía y retorno de aceite para mejorar la lubricación de las estrías.
• La placa de control y la placa de accionamiento se han integrado en una única estructura de placa.
• El IGBT y el condensador se disponen en una configuración apilada para reducir el tamaño de la MCU.
• Mejoras en el mecanizado de los engranajes y una reducción de la distancia entre ejes de 30 mm.
• El diseño integrado “oculto” del motor de aparcamiento.

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