Optimización de motores eléctricos, movilidad ecológica

Los motores eléctricos son la base de la electrificación de los automóviles, y son clave para la transición hacia los vehículos eléctricos y los híbridos enchufables en todo el mundo. Esta transición tiene un peso específico enorme; se estima que, a día de hoy, el mercado mundial de motores eléctricos tiene un valor de unos 105.000 millones de dólares. Y, según las proyecciones, está cifra podría prácticamente duplicarse en los próximos diez años. Este crecimiento tan extraordinario es muy superior al del conjunto de la industria del automóvil. Y más aún si pensamos que los fabricantes están abandonando poco a poco los vehículos diésel y de gasolina, en línea con compromisos climáticos fundamentales, como el de neutralidad de carbono.

Los fabricantes están sometidos a una fuerte presión por atender una demanda creciente de motores eléctricos de alta eficiencia energética, perfectamente optimizados para transformar la potencia eléctrica en potencia mecánica. De hecho, los motores eléctricos son una de las claves para conseguir un transporte más sostenible, una movilidad más respetuosa con el medio ambiente y un futuro con una menor huella de carbono.

La primera pregunta obvia es: ¿hasta qué punto son eficientes los motores eléctricos? ¿Y cómo se puede optimizar su eficiencia?

¿Cuál es la eficiencia de los motores eléctricos?

En cualquier cadena cinemática eléctrica hay tres elementos esenciales: una fuente de energía, un convertidor y un motor. La eficiencia de una cadena cinemática suele expresarse como el par máximo por amperio en cada punto de funcionamiento del sistema. Puede ocurrir que tengamos mucha eficiencia en el motor eléctrico pero poca en el inversor, y pérdidas de potencia entre la batería y el convertidor. Por tanto, la eficiencia de un motor eléctrico depende a su vez de lo eficientes que sean los componentes de la cadena cinemática y de lo bien que se comuniquen entre sí.

Factores críticos para la eficiencia de los motores eléctricos

Los factores que afectan a la eficiencia energética de los motores eléctricos son innumerables; entre ellos, podemos citar la tensión en los terminales, la resistencia en los terminales o la fuerza magnética. Estos factores pueden modelizarse en las primeras fases del desarrollo, para simular cómo se comportará la cadena cinemática en condiciones reales y para anticiparse a posibles problemas. Ahora bien, los modelos deben validarse. También deben emplearse métodos de control para regular las frecuencias de conmutación del inversor, reducir al mínimo las pérdidas de potencia y mantener el sistema dentro de su banda óptima de rendimiento.

Lectura complementaria: Pruebas de eficiencia de máquinas eléctricas e inversores, desde la perspectiva del usuario

¿Cómo se consigue un motor eléctrico más eficiente?

La estrategia más habitual para mejorar la eficiencia de los motores eléctricos consiste en realizar ensayos dinamométricos intensivos para elaborar mapas de eficiencia. En estos ensayos se aplican condiciones muy dinámicas y se obtienen datos en bruto de alta precisión. Los ensayos de cadenas cinemáticas convencionales se limitan a adquirir datos en función del tiempo —no datos referidos a ciclos— y, en general, solo se trabaja con tres fases. En HBM hemos desarrollado una solución avanzada para realizar ensayos de máquinas eléctricas, que funciona como un sistema de adquisición de datos (DAQ) de altas prestaciones. Nuestra solución eDrive permite elaborar mapas de eficiencia con rapidez, con tiempos de medida mínimos en cada punto de consigna. Además, ofrece análisis en tiempo real de parámetros críticos; por ejemplo transformaciones de Park (dq0).

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La solución eDrive es el nuevo paradigma para los ensayos de potencia eléctrica. Está perfectamente adaptada a esta nueva era de motores eléctricos e híbridos, y está ayudando a los fabricantes a elevar su eficiencia hasta nuevas cotas. Consulte más información sobre nuestra solución para ensayos de máquinas y cadenas cinemáticas eléctricas y cómo optimizar la eficiencia.