Híbridos y Eléctricos

INFORME DE IDTECHEX

Gestión térmica del motor de un coche eléctrico: tecnologías del presente y del futuro

Los fabricantes optan por diferentes estrategias de gestión térmica de los motores eléctricos, en función de su tecnología y de incluir la climatización de la batería, la electrónica de potencia e incluso el habitáculo del coche eléctrico.

Sistemas actuales y futuros para la gestión térmica de motores de los coches eléctricos. Informe de  IDTechEX.
Sistemas actuales y futuros para la gestión térmica de motores de los coches eléctricos. Informe de IDTechEX.

Los pronósticos aseguran que el mercado de vehículos eléctricos superará los 1.000 millones de dólares en 2030. Para lograrlo, es necesario superar los temores de los consumidores potenciales, preocupados sobre todo por la autonomía, el coste y la fiabilidad. Si bien muchas de estas dudas se relacionan con la batería, hay otro componente fundamental en un coche eléctrico: el motor, cuyo rendimiento y eficiencia están muy relacionados con la gestión térmica.

Los fabricantes optan por diferentes tecnologías para los motores eléctricos. Los motores síncronos de imanes permanentes incorporan, incrustados en su rotor, imanes compuestos por tierras raras, como el disprosio, el gadolinio o el neodimio, elementos, en su mayoría, importados de China, escasos, caros y difíciles de reciclar. No necesitan excitación externa, ni escobillas, para generar el campo magnético en el rotor y hacerlo girar cuando se expone al campo generado externamente en el estátor. Esto los hace más compactos y sencillos y se traduce en una elevada potencia para un volumen y peso relativamente pequeños. Su mayor inconveniente es que su precio puede ser muy variable al recurrir a las tierras raras para su fabricación. Esta es la razón por la que algunos fabricantes han optado por motores de inducción o motores de rotor bobinado, eliminando la necesidad de usar tierras raras. Sin embargo, la tendencia más habitual es la adopción de motores de imanes permanentes que usan menos tierras raras sustituyéndolas por otros materiales magnéticos.

Evolución del uso de motores electricos de imanes permanentes

Evolución del uso las diversas tecnologías de motores eléctricos. Fuente IDTechEx.

Independientemente de la elección del tipo de motor, todos generan calor y su dispersión es crítica. El aumento de la temperatura de los devanados de cobre da como resultado una resistencia elevada y una eficiencia reducida. Un motor que no funciona de manera eficiente reduce el rendimiento y afecta a la autonomía final del vehículo. Además, en los motores de imanes permanentes se corre el riesgo de desnaturalizar el material magnético si se supera de forma habitual la temperatura crítica. y dañar los componentes cercanos a provocar un incendio.

El mecanismo de enfriamiento también varía según el fabricante y la aplicación. En vehículos pequeños, como las motocicletas eléctricas, al montar motores exteriores, puede ser suficiente un sistema de refrigeración pasivo por aire diseñado adecuadamente. Cuando el motor se encuentra más encerrado, se suele recurrir a sistemas de refrigeración mediante circuitos cerrados empleando glicol que se bombea alrededor del motor. También se emplean aceites que se inyectan en el motor para mantener las temperaturas de operación y lubricación óptimas. Pero un factor importante en el futuro es cómo el sistema de enfriamiento puede interactuar con el resto de las estrategias de administración térmica en el vehículo. Empleando el mismo refrigerante para las baterías y para los motores, se reduce la complejidad y el coste del sistema, y además de que el exceso de calor del motor se puede usar para calentar las baterías o el habitáculo, en condiciones ambientales frías.

La evolución del mercado de los motores y sus refrigerantes

Por esta razón, están surgiendo nuevas tecnologías que emplean refrigerantes alternativos, materiales de cambio de fase o incluso inmersión dieléctrica . La forma en que evolucionarán dependerá del tipo de motor, su construcción y su composición. A medida que los fabricantes se empleen plataformas eléctricas dedicadas y abandonen las adaptaciones de los vehículos de combustión interna, algunas estrategias prevalecerán, mientras que otras se desvanecerán.Informe IDTech EX Thermal Management for Electric Vehicles 2020-2030

Informe IDTechEX: Thermal Management for Electric Vehicles 2020-2030.

Las estrategias de gestión térmica para motores eléctricos, tanto las actuales como las emergentes son uno de los aspectos que trata IDTech EX en su informe Thermal Management for Electric Vehicles 2020-2030. La consultora trata los diferentes enfoques adoptados por los fabricantes, las tendencias actuales y las tecnologías futuras. Además, en los diferentes sistemas de gestión térmica de los motores, el estudio tiene en cuenta las baterías y la electrónica de potencia, dos componentes extremadamente importantes cuando se consideran los diferentes enfoques para climatizar el tren de tracción.

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