El pequeño motor que revolucionará los coches eléctricos: casi 400 CV en menos de 75 kilos

En España ya circulan por las carreteras más de un millón de coches eléctricos, pero la transición ecológica para combatir el cambio climático y las restricciones de acceso al centro de las ciudades auguran una implantación aún mayor en los próximos años. A ello colaboran decisivamente las innovaciones tecnológicas de distintos fabricantes, tanto en las baterías como en los motores, que están permitiendo aumentar la potencia y la autonomía de los vehículos eléctricos mientras se reduce su peso. 

Es algo que queda muy patente en algunos motores eléctricos recientes, como SPX177, un motor con casi 1.000 caballos de potencia en sólo 28 kilos, unas características que lo acercan al mundo de la F1 o la Fórmula E por rendimiento bruto. Sin embargo, hay quien pretende adaptar esa increíble relación entre par y peso a los turismos que cada día podemos ver en las calles. Es el caso del fabricante alemán ZF, que ha presentado este verano un motor eléctrico de reducido tamaño y muy liviano, un 30% más ligero que sus anteriores versiones. 

"Nuestro objetivo era hacer este motor lo más compacto y ligero posible, manteniendo al mismo tiempo una alta dinámica de conducción y aumentando la eficiencia en el funcionamiento en el mundo real", aseguró Otmar Scharrer, Jefe de Desarrollo de Sistemas de Transmisión Eléctrica en ZF, en un comunicado de prensa. "En términos de densidad de par, estamos en lo más alto del podio cuando nos comparamos con los e-drives para turismos disponibles actualmente en el mercado".

Una potencia arrolladora

Este nuevo corazón de futuros coches eléctricos empezará a utilizase a nivel comercial a partir de 2026, pero de momento se ha instalado en un Porsche Taycan llamado EVbeat, el vehículo de pruebas habitual de ZF. El motor, bautizado como EVSys800 por su tensión nominal de hasta 800 voltios, tiene dos componentes decisivos, una electrónica de potencia de carburo de silicio y una caja reductora.

Así es cómo el EVSys800 consigue ser todo un prodigio en la densidad de par, la mejor de la industria actualmente: tiene una potencia máxima de 275 kW (equivalente a 374 CV) y 70 Nm por kilo, a pesar de su diseño ultracompacto y sus 74 kilos de peso, un 30% menos que el anterior motor ZF de potencia equivalente. Además, según los datos del fabricante alemán, el motor consigue una potencia continua de alrededor del 75% de la potencia máxima.

Esto se traduce, una vez instalado en el Evbeat, en un par máximo de 5.200 Nm en las ruedas. Y también, aunque no se conocen las dimensiones exactas del motor, en una reducción del espacio necesario para instalarlo, gracias a una transmisión reductora más estrecha, un nuevo concepto de refrigeración y un revolucionario bobinado del motor.

Para evitar que el motor se caliente en exceso, ZF ha ideado un sistema que permite que el aceite fluya directamente alrededor de las varillas de cobre, el punto donde se genera más calor durante el funcionamiento continuado. Además, la tecnología de bobinado trenzado (braided winding) patentada por la compañía permite reducir el espacio de instalación en 10%. Por ejemplo, el cabezal de bobinado es hasta un 50% más pequeño que con los métodos convencionales, lo que permite ahorrar alrededor de una décima parte del cobre que se suele utilizar en este tipo de motores.

El reductor coaxial del nuevo motor eléctrico de ZF ZF Omicrono

Por su parte, el nuevo reductor coaxial se encarga de transmitir las fuerzas de accionamiento del motor a través de dos juegos de engranajes planetarios, que se ocupan de la relación de transmisión final y cumplen con la función diferencial. Es otro de los elementos clave que permiten reducir el peso total y los requisitos de espacio sin perjudicar la eficiencia, ni aumentar el ruido o las vibraciones. "Con este sistema, podemos satisfacer a la perfección los principales requisitos de nuestros clientes: eficacia, rendimiento y costes", afirmó Scharrer. 

Mejor refrigeración

ZF aprovechó la presentación en sociedad del EVSys800 para anunciar otros adelantos instalados en el EVbeat. Uno de ellos es su nuevo sistema de gestión térmica (TherMaS), que incluye una unidad central y un software inteligente, desarrollados para controlar todos los procesos térmicos tanto de la línea motriz como del habitáculo interior.

Esta novedad también permite reducir significativamente los requisitos de espacio y peso, gracias a una bomba de calor de 800 voltios basada en propano, que además utiliza mucha menos energía que otros sistemas convencionales. El sistema utiliza tres circuitos: el de refrigerante, que está precargado y sellado, por lo que no necesita mantenimiento, y otros dos controlables por separado, en los que fluye el agua protegida contra las heladas. Uno de ellos está diseñado para reducir las altas temperaturas del motor eléctrico si es necesario, mientras el otro se ocupa de regular la temperatura de la electrónica de potencia y carga.

Un técnico de ZF trabajando en el EVbeat ZF Omicrono

A eso también contribuye el software de transmisión inteligente de ZF, capaz de anticipar los puntos de funcionamiento óptimos a partir de los perfiles de conducción individuales. Así, se encarga de aprender del comportamiento de los conductores a través de un servicio en la nube basado en IA. Por ejemplo, si el sistema detecta que el trayecto será corto, el aire acondicionado y la refrigeración del sistema se reducen automáticamente, lo que permite ahorrar energía.

Sobre esta base, el sistema de asistencia también puede dar al conductor consejos directos sobre cómo conseguir la mejor eficiencia. Por ejemplo, se muestra la aceleración y deceleración más eficientes, así como una velocidad máxima optimizada. Es una función muy valiosa sobre todo antes de un viaje largo, ya que permite calcular una autonomía precisa y planificar mejor las posibles paradas.

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