No piensas en tus neumáticos a menos que estén pinchados. Es un punto justo. Si ellos ruedan, tú ruedas. Tú compruebas la presión. Quizás mires la profundidad de la banda de rodadura. Ese suele ser el alcance de la relación. El costo y la longevidad son las únicas métricas que importan cuando estás frente al pasillo.
Pero durante más de diez años, los ingenieros y los gigantes de los neumáticos han intentado romper con esa mentalidad. No sólo están mejorando el caucho. Están moviendo el cerebro. Y la fuerza muscular.
Ingrese el motor en la rueda.
No es un concepto nuevo en teoría. Simplemente ha sido difícil lograrlo en la práctica. Empresas como Michelin ven un futuro en el que la rueda trabajará más que nunca. Quieren absorber todo el sistema de propulsión del vehículo en la propia llanta.
La anatomía de un motor en la rueda
La lógica es brutalmente simple. Retire el motor de combustión interna. Es pesado, ineficiente y ocupa espacio. Reemplácelo con al menos dos motores eléctricos. Uno para cada rueda trasera. Quizás cuatro.
Estos no son sólo ejes de transmisión. Son unidades autónomas.
Dentro de ese buje se encuentra el sistema de frenos. Mantiene la entrega de potencia. Reemplaza la transmisión. El embrague. Los eslabones de suspensión. Incluso parte de la geometría de la dirección. Todo esto se mueve hacia adentro. A la rueda.
Esto desplaza el peso no suspendido. Una pesadilla para los ingenieros. Pero ofrece beneficios que los diseños tradicionales no pueden igualar.
Por qué son importantes los motores en las ruedas
Quizás se pregunte por qué no hemos visto esto en todas partes todavía. La respuesta está en la gestión térmica y la durabilidad.
Un motor eléctrico genera calor. Mucho. Pon ese motor dentro de una rueda, rodeado por un neumático que también se calienta, y tendrás un problema de cocción.
Los motores tradicionales se encuentran en el compartimento del motor o debajo del piso. Tienen sistemas de refrigeración diseñados para eso. Una rueda gira a 1000 RPM. El flujo de aire es inconsistente. Entra suciedad. Entra agua.
Así que el desafío no es sólo construir un motor. Se trata de construir uno que sobreviva a los elementos y al mismo tiempo entregue torsión.
“El principio básico detrás de un vehículo equipado con motores eléctricos en las ruedas es simple. El motor de combustión interna… simplemente no es necesario.”
Este cambio cambia nuestra forma de pensar sobre la dinámica de los vehículos. Sin un diferencial central, la vectorización del par se vuelve instantánea. Cada rueda obtiene exactamente lo que necesita, cuando lo necesita. Sin retraso mecánico. Sin pérdida de líquidos.
¿Pero se conduce mejor? Ésa es la pregunta del millón.
Las compensaciones
El peso no suspendido es enemigo del manejo. Cuando se colocan componentes pesados en la rueda, la suspensión tiene que trabajar más. Afecta la calidad de marcha. Afecta al desgaste de los neumáticos.
Los fabricantes están modificando los diseños para mitigar esto. Utilizando materiales más ligeros. Mejores rodamientos. Unidades selladas para evitar la entrada de escombros.
Las métricas de desempeño aún se están probando. ¿Eficiencia? Varía. Algunos prototipos muestran ganancias. Otros muestran pérdidas debido a que los sistemas de gestión del calor consumen energía.
Estamos ante una tecnología que promete una revolución. Pero las revoluciones son complicadas.
¿Vale la pena la compensación? Por ahora, el jurado aún no ha decidido.
Eficiencia del motor en las ruedas
Colocar motores eléctricos en los huecos de las ruedas no es un proyecto de bricolaje. Es una pesadilla de ingeniería que requiere repensar la geometría de la suspensión, la gestión térmica y el peso no suspendido. No basta con arrancar un V8 y meterle un motor. El objetivo no es sólo la propulsión; es integración.
Protean Electric descubrió esto. En 2008, se presentaron en SEMA con una Ford F-150 que había perdido el corazón y ganó cuatro. El V8 estándar había desaparecido. En su lugar: cuatro motores eléctricos en las ruedas. Cada unidad potenciaba más de 100 CV. ¿Cuatro de ellos? Eso es 400 caballos de fuerza en total. La camioneta original no podría soñar con ese tipo de entrega de torque.
El hardware era sorprendentemente ligero. Cada motor pesaba sólo 68 libras (31 kilogramos). Nada mal para tanta potencia. Obtuvieron energía de una batería de iones de litio de 42 kWh. ¿Rango del mundo real? Aproximadamente 161 kilómetros (100 millas) antes de que fuera necesario enchufarlo.
¿Por qué detenerse a las cuatro? No es necesario. La arquitectura escala. La mayoría de los turismos sólo necesitan dos motores. Tracción trasera, tracción delantera, no importa. Pero si estás construyendo un todoterreno o un arma de pista, necesitas agarre. Necesita motores eléctricos en las ruedas en las cuatro esquinas para que la tracción total (AWD) funcione de manera efectiva.
Michelin llevó este concepto más allá con su sistema Active Wheel. No se trata sólo de hacer girar la rueda. Se trata de controlarlo.
Cómo funcionan realmente las ruedas activas
La Michelin Active Wheel no es un motor atornillado a un buje. Es es el centro. El motor eléctrico está integrado directamente en el centro del conjunto de ruedas. Esto elimina la necesidad de ejes, diferenciales y semiejes. Eso es peso de la masa no suspendida. Ese es un manejo que no se siente como si estuviera arrastrando una cadena.
El sistema utiliza un motor síncrono de imanes permanentes. Es compacto. Es eficiente. Y permite una vectorización de par independiente. Cada rueda puede girar a diferentes velocidades, aplicar diferentes cantidades de torque e incluso regenerar energía de forma independiente.
Aquí está el truco: Michelin integró la pinza de freno en el mismo conjunto. El motor eléctrico se encarga de la aceleración y el frenado regenerativo. Las pastillas de freno físicas se encargan de las paradas cuando te detienes a baja velocidad o cuando la regeneración llega al máximo. Es un sistema unificado de frenado y propulsión.
Las compensaciones
No es magia. Hay costos.
Primero, peso no suspendido. Aunque el motor es liviano, todavía está sujeto a la rueda. Eso perjudica la calidad de marcha. La suspensión tiene que trabajar más para mantener el neumático en el suelo en caso de baches. Michelin abordó esto con algoritmos de amortiguación avanzados, pero la física es la física.
En segundo lugar, el calor. Los motores se calientan. Las ruedas giran rápido. Eliminar ese calor de la zona de contacto del neumático sin derretir el caucho es un desafío. Michelin utiliza canales de refrigeración líquida directamente en el conjunto de ruedas. Es complejo. Es caro. Funciona.
En tercer lugar, la reparabilidad. Si se revienta una llanta, no puedes simplemente cambiarla. Se trata de conexiones de alto voltaje, líneas de refrigeración y soportes estructurales. Un piso se convierte en un centro de servicios para eventos.
Por qué esto importa ahora
Estamos viendo esta tecnología
La mayoría de los fabricantes tratan estos sistemas de manera diferente, pero la anatomía central se mantiene constante. Considere la rueda activa de Michelin como punto de partida. En la superficie, es sólo una rueda. No sabrías que esconde un motor eléctrico a menos que miraras más de cerca.
Quita el volante. De repente, todo cambia.
Esa pequeña huella sostiene los frenos, una configuración de suspensión activa y la propia unidad motriz. La suspensión no es pasiva. Reacciona en 0,003 segundos. El cabeceo y el balanceo se corrigen incluso antes de que los sientas. Es eléctrico. Es rápido. Es preciso.
Cómo ahorran energía los motores en las ruedas
El frenado regenerativo es estándar en algunos diseños. El sistema captura energía cinética durante la desaceleración. Envía esa energía de regreso a la batería. Esta no es una tecnología nueva. El Prius de Toyota lo usa. El Tesla Roadster lo tenía. El objetivo es simple: ampliar el alcance.
Pero la verdadera historia es la eficiencia.
La energía viaja directamente desde el motor a la rueda. Sin transmisión. Sin medias cañas. Sin diferenciales. La distancia que recorre la energía cae casi a cero. Saltos de eficiencia.
Compare eso con la conducción en ciudad con un motor de combustión interna. Estás viendo aproximadamente un 20 por ciento de eficiencia. La mayor parte de esa energía del combustible desaparece en forma de calor o fricción mecánica. Un motor eléctrico en las ruedas en el mismo tráfico con paradas y arranques alcanza alrededor del 90 por ciento de eficiencia.
Esa es una brecha enorme.
Entonces, ¿cómo mantiene la potencia a pesar de esta ganancia de eficiencia? La respuesta está en la reducción de las pérdidas mecánicas. Cada componente entre la fuente de energía y la carretera consume energía. Al eliminar esa cadena, llega más energía al pavimento.
“Se dice que un motor eléctrico en las ruedas en el mismo entorno funciona con aproximadamente un 90 por ciento de eficiencia”.
No se trata sólo de ahorrar gasolina. Se trata de recuperar el potencial desperdiciado. El motor no sólo mueve la rueda. Gestiona toda la interfaz entre el coche y la carretera.
La suspensión soporta las cargas verticales. El motor maneja el par. Los frenos manejan la fuerza de frenado. Todo en una unidad compacta.
Suena perfecto sobre el papel. Pero hay compensaciones. La masa no suspendida aumenta. La rueda tiene que trabajar más. La disipación de calor se convierte en un desafío. A continuación abordaremos esas cuestiones.
Cómo los motores en las ruedas brindan torque instantáneo sin retraso mecánico
Quizás le preocupe que al poner tareas mecánicas pesadas en el cubo de la rueda se sacrifique algo fundamental: la fuerza que espera cuando pisa el acelerador. Pero los motores eléctricos no sólo proporcionan energía. Proporcionan torsión. Y te lo proporcionan inmediatamente.
En una transmisión tradicional, se pierde energía a través de engranajes, diferenciales y ejes. Los motores en las ruedas evitan esa pérdida. La fuerza va directamente desde el estator hasta el borde. No hay transferencia intermedia. Cada rueda también tiene su propio conjunto de sensores. Estos sensores leen datos de tracción y carga en tiempo real. Le dicen al motor exactamente cuánto torque se necesita en ese milisegundo específico.
Los tiempos de respuesta son más rápidos que cualquier cosa que pueda encontrar en un automóvil eléctrico de producción actual. ¿Por qué? Porque los sistemas actuales dependen de complejas vías de comunicación eléctrica y enlaces mecánicos que añaden latencia. Las configuraciones en las ruedas eliminan los intermediarios.
Tecnología By-Wire y la muerte de la transmisión
Cuando alojas el motor, los frenos y los actuadores de dirección dentro del volante, el centro del automóvil se convierte en un espacio vacío. En este vacío es donde ocurre la magia del diseño. El motor desaparece. También lo hace la transmisión. ¿El embrague? Desaparecido. Incluso partes de la suspensión pueden integrarse en la amortiguación activa de la propia rueda.
Este cambio del control mecánico al eléctrico es lo que los ingenieros llaman tecnología por cable. Conducción por cable. Freno por cable. Dirección por cable.
Quitar el motor de combustión interna y su hardware asociado permite mejoras estructurales radicales. No estás simplemente moviendo piezas. Está repensando toda la arquitectura del chasis. El concept car Venturi Volage puso a prueba este enfoque. El fabricante de automóviles con sede en Mónaco utilizó motores en las ruedas para crear una plataforma que no necesitaba un túnel central del tren motriz. Estaba más limpio. Encendedor. Más flexible.
La brecha de confiabilidad en los sistemas de motores en las ruedas
Varios fabricantes de automóviles han jugado con este concepto. Michelin presionó fuerte con su programa Active Wheel. Hi-Pa Drive enfocado a aplicaciones de alto rendimiento. Pero hay un problema.
Todavía no tenemos datos de uso generalizado. Quedan dudas sobre la durabilidad. ¿Qué sucede cuando un motor dentro de la rueda queda expuesto al agua, la sal y los escombros del camino durante diez años? ¿Puede soportar el calor generado durante situaciones sostenidas de alta carga? ¿Podrá sobrevivir al impacto de un bache que rompería un eje tradicional?
La seguridad es otro obstáculo. Si falla un freno mecánico, tienes redundancia. Si falla la unidad de control electrónico de un motor en la rueda, usted dependerá completamente de la redundancia de software y de los sistemas de energía de respaldo. No está probado a escala. Hasta que veamos estos sistemas en flotas de vehículos o en conductores diarios durante miles de horas, la charla sobre confiabilidad seguirá siendo teórica.
Aún no se ha decidido sobre la durabilidad a largo plazo de los componentes alojados directamente en el hueco de la rueda.
Por ahora, la tecnología es impresionante sobre el papel. La entrega de par es instantánea. El embalaje es eficiente. Pero no está preparado para todas las condiciones de la carretera, todos los climas ni todas las zonas de confort del conductor. Los obstáculos de ingeniería son importantes. Los beneficios son tentadores.
Nos quedamos mirando a los probadores. A la espera de los primeros informes de fallos del mundo real. O la primera gran historia de éxito. Lo que ocurra primero, la rueda está cambiando.
