MeM 014: E-machine, aumento de Potencia y Performance

La diferencia entre un vehículo normal y un híbrido es la capacidad que este último posee de utilizar una fuente de energía adicional al motor de combustión interna, ya sea en serie o en paralelo.

 

En la mayoría de los casos esta fuente es eléctrica. Algunos fabricantes hasta buscan soluciones híbridas de aire.

Los vehículos híbridos poseen baterías diseñadas especialmente que permiten almacenar energía eléctrica para luego transformarla en energía mecánica mediante el uso de un motor/generador eléctrico llamado E-machine.

  • De esta manera, la potencia suministrada por la E-machine se le suma a la suministrada por el motor de combustión interna.

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Un elemento versátil

La E-machine puede utilizarse en forma conjunta o separada al motor de combustión interna de acuerdo a la estrategia deseada.

En función del peso, las limitaciones en el diseño y la estrategia a seguir determinada por el fabricante del vehículo, la capacidad de la batería se dimensiona de acuerdo a los distintos tipos de uso/conduccion posibles:

  • Boost, ayuda al motor de combustión interna durante las fases de aceleración.
  • 100% electric drive, muy útil en el caso de conducción en centros urbanos donde los embotellamientos obligan a detener el vehículo continuamente.

Las emisiones de gases nocivos se reducen considerablemente ya que el uso de un sistema híbrido permite apagar el motor en momentos que no se lo necesita, sobre todo en fases de ralentí o en pendientes negativas (al bajar un camino de montaña).

Por otra parte, los fabricantes de autos deportivos encuentran en los sistemas híbridos un aliado importante a la hora de aumentar la potencia (aumentando sólo algunos kg de peso) y las performances.

Un ejemplo de esto es lo que se llama “torque filling” para limitar el torque suministrado por el motor de combustión interna en el momento de pasar de marcha. Otro caso es a bajas rpm donde el motor de combustión interna encuentra muchas dificultades para obtener un aumento de torque.

Por último, los vehículos que son completamente eléctricos, donde tenemos la E-machine como única fuente de suministro de potencia mecánica, presentan claras ventajas con respecto a los vehículos equipados con motores de combustion interna. Como por ejemplo:

  • mejor sensación/confort de manejo
  • alto par motor a bajas rpm
  • baja emisión sonora
  • mínimo mantenimiento

 

Un arranque más fácil

Debido a su comportamiento lineal, la E-machine es ideal para poner al vehículo en movimiento.

No hay nada peor que la sensación en el momento de arrancar, sobre todo cuando el conductor no posee experiencia las rpm aumentan, el embrague patina. A veces hasta se puede incluso sentir el olor del mismo.

Los sacudones bruscos y, a veces, la caída repentina de rpm que pueden llegar a detener el motor son cosas que claramente hay que evitar si lo que se busca es confort y suavidad de marcha.

 

La E-machine provee una sensación de manejo (aceleración) suave, continua, lineal y un par motor constante a bajas rpm.

 

Las performances de una E-machine quedan determinadas en dos zonas de funcionamiento. La primera donde la potencia aumenta en forma lineal a las rpm y la segunda donde la potencia se ve degradada con el aumento de las rpm.

La zona de potencia lineal se ubica a bajas rpm y se la observa en color verde en el diagrama. Es en esta zona donde se ubica el torque o par máximo, que además se mantiene prácticamente constante con el aumento de las rpm. Es así que la potencia es lineal.

En la zona de potencia degradada, el torque disminuye con el aumento de las rpm y esto da como resultado una potencia constante.

 

Par y potencia en una E-machine

Los lineamientos que tienes que tener en mente a la hora de hacer el primer diseño.

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Una vez que estas dimensiones básicas fueron definidas de acuerdo al espacio disponible en el vehículo y el voltaje/corriente a suministrar, se debe dar lugar a la segunda etapa.

El verdadero “know-how” de cada fabricante de E-machine, al mismo tiempo que las máximas dificultades/limitaciones en cuanto a recursos necesarios, desarrollo y costos estan relacionadas al diseño de los siguientes puntos:

  • número de polos electrónicos
  • tipo de bobinado
  • juego libre entre rotor/estator
  • temperatura de funcionamiento del rotor y estator – sistema de enfriamiento
  • construcción del estator

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Ubicación diversa

La E-machine puede ubicarse en los ejes de transmisión de potencia a las ruedas, en el volante motor, así como también en la caja de transmision. El diseño, espacio disponible en el vehículo, performance (par y potencia), distribucion del peso del vehículo en los ejes delantero/trasero, así como la estrategia híbrida que se desee adoptar determinarán el lugar donde la E-machine deberá ser ubicada.

 

No importa cuantas E-machines equipan al vehículo ni dónde están ubicadas, los principios de funcionamiento que las rigen serán los mismos en todos los casos.

 

Una mejora en el confort junto con una reducción significativa de las emisiones de gases de escape y de consumo de combustible son los objetivos fundamentales de cualquier sistema híbrido.

La E-machine es la solución técnica que muchos fabricantes automotrices encontraron a la problemática del cuidado del medioambiente. Hoy en día, casi todos los fabricantes ofrecen variantes híbridas de sus modelos, sobre todo en los países donde las reglamentaciones ambientales exigen un cuidado especial.

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