Un nuevo eje eléctrico para vehículos eléctricos de tercera generación llega al mercado europeo
La Unión Europea ha establecido unos objetivos ambiciosos para reducir las emisiones de CO2 de los automóviles en un 55 % y las emisiones de las furgonetas en un 50 % de aquí a 2030. El aumento de la adopción de vehículos eléctricos (VE) es fundamental para lograrlos. Sin embargo, existen varios escollos como, por ejemplo, el desarrollo de nuevos componentes, sistemas y arquitecturas para la nueva generación de VE que satisfagan las expectativas de los usuarios finales con respecto a su coste, practicidad en viajes largos y comodidad. Para abordarlos, el equipo del proyecto FITGEN, financiado con fondos europeos, trabajó en el desarrollo de un eje eléctrico funcionalmente integrado. «En concreto, nuestra meta era desarrollar, prototipar y probar varias tecnologías esenciales para el desarrollo de VE de nueva generación», explica Michele De Gennaro, coordinador del proyecto. Estos componentes son un nuevo motor eléctrico de imanes permanentes de alta velocidad, un nuevo inversor diseñado con la última generación de interruptores de alimentación de carburo de silicio para lograr una elevada eficiencia y una nueva transmisión adecuada para el motor de alta velocidad. «Los componentes se han diseñado para integrarse física y funcionalmente, compartir un circuito de enfriamiento común y alojarse en una nueva arquitectura de energía de 6 fases resistente a fallos que utiliza un convertidor CC/CC a bordo para lograr un funcionamiento flexible a 400/800 V y permitir una carga superrápida del vehículo», explica De Gennaro.
Desarrollo de un eje eléctrico funcionalmente integrado
Los resultados de FITGEN convierten al eje eléctrico en un producto de última generación. Por un lado, superó el objetivo inicial de alcanzar 18 000 rpm para la velocidad del motor al demostrar 23 000 rpm de velocidad de rotación máxima y mantener 27 600 rpm en la prueba de sobrevelocidad. «Las revoluciones por minuto máximas alcanzadas superan en un 28 % a la mejor tecnología disponible de su clase en el mercado en el año 2022 y permiten superar la marca del índice de potencia gravimétrica de 6 kW/kg», afirma De Gennaro. Esta última prestación es un tercio mejor que la tecnología de vanguardia de 2022. «Estos rendimientos se han logrado utilizando solo 1,35 kg de imanes de neodimio, hierro y boro, es decir, un 40 % menos que la tecnología de vanguardia actual, lo cual supone una reducción fundamental en costes y elementos de tierras raras», agrega De Gennaro. Además, el inversor logró una tasa de potencia volumétrica de 35 kW/l, el doble de la tecnología de vanguardia actual, y un rendimiento máximo del 99 %. «Además de estos resultados específicos para los componentes, el equipo FITGEN logró mejorar su rendimiento una vez integrados: el eje eléctrico se instaló en un FIAT 500e y demostró un consumo de energía específico para la distancia de 135 Wh/km cuando funcionaba a 400 V y de 123 Wh/km cuando funcionaba a 800 V, superando así el punto de referencia en un 10-15 % en términos de eficiencia energética», comenta De Gennaro.
Comercialización de las tecnologías FITGEN
El equipo del proyecto prevé que las tecnologías desarrolladas en el marco de FITGEN lleguen al mercado entre 2025 y 2030. Estas incluyen piezas individuales o componentes integrados en otros productos o como un producto integrado. «A largo plazo, preveo que FITGEN actúe como un facilitador para el sector automovilístico en su conjunto», destaca De Gennaro. En cuanto a los próximos pasos, De Gennaro concluye: «Queda mucho por hacer y FITGEN solo es el punto de partida. Desde la perspectiva del consorcio, hay indicios que apuntan a que el motor electrónico de FITGEN podría convertirse pronto en un producto, así como que el demostrador de FITGEN, que integra un eje eléctrico de 6 fases, se utilizará como plataforma para desarrollar un algoritmo de control de motor eléctrico resistente a fallos, que englobe la lógica de la conducción autónoma». El trabajo del proyecto y sus resultados van más allá del desarrollo de VE y su repercusión en el mercado. Un importante fabricante de equipos originales del sector aeronáutico ha manifestado su interés en la cartera de tecnologías de FITGEN para su línea de aeronaves de aviación general.
Palabras clave
FITGEN, eje eléctrico, vehículos eléctricos, VE, motor eléctrico, inversor, emisiones de CO2
