Sistema eAxle de Bosch

Debido a las estrictas normativas de contaminación, que tienen como objetivo mejorar la calidad del aire en las ciudades, desde hace unas décadas la tecnología enfocada en la electrificación de los vehículos está siendo ampliamente implantada en los vehículos por buena parte de los fabricantes más reconocidos, tanto en los vehículos híbridos como en los vehículos eléctricos a baterías. Esta tecnología incorpora un gran número de novedades, no sólo por el hecho de disponer de dos tipos de motores para gestionar la tracción en el caso de los vehículos híbridos, sino también por todos los nuevos conceptos y componentes que éstos han tenido que incluir para hacerla factible (motores eléctricos, cadena cinemática, generadores de corriente, baterías de alta tensión, reducción de emisiones, etc) así como las diferentes variantes que de ellos se han derivado. 

Unidad de accionamiento eAxle de Bosch

El sistema eAxle de Bosch es una solución para el accionamiento eléctrico del vehículo compacta, respetuosa con el medio ambiente y atractiva, destinada tanto a automóviles híbridos como a automóviles eléctricos a baterías. El sistema eAxle de Bosch se caracteriza porque el motor eléctrico, la electrónica de potencia y la transmisión se agrupan en una unidad compacta que acciona directamente el eje del vehículo. Esto ayuda a que los grupos de propulsión eléctricos sean menos complejos y más sencillos. Además, el grupo motopropulsor resulta más barato, más compacto y más eficiente.

Ventajas del sistema eAxle de Bosch:

- Grupo motopropulsor compacto: El motor eléctrico, la electrónica de control, la etapa de potencia y la transmisión forman un solo grupo motopropulsor.
- Sistema de alta eficiencia: Este sistema asegura un rango de autonomía alto o, lo que es lo mismo, una baja demanda de energía para la capacidad de las baterías.
- Gran rango de versatilidad entre 50 y 300 kW: Ofrece sistemas que pueden ser escalables a un amplio abanico de aplicaciones destinadas a diferentes tamaños y tipos de vehículos.
- Coste atractivo: Gracias a la combinación en una sola unidad de la etapa de potencia, la electrónica de control, el motor eléctrico y la transmisión, es posible ahorrar costes en concepto de componentes dispersos y cables de conexiones que resultan caros.


Arquitectura y componentes

1. La electrónica de control incluye la etapa de potencia, este componente tiene la misión de transformar la corriente continua de la batería en corriente trifásica mediante un inversor compuesto por transistores de última generación. Además, cuando el sentido del movimiento se invierte y son las ruedas las que accionan el motor eléctrico mediante la energía cinética del vehículo (durante las deceleraciones), la etapa de potencia es capaz de rectificar la corriente generada por el motor para recargar la batería de tracción mediante un puente rectificador de diodos.

2. El motor eléctrico es un motor de alto rendimiento que funciona con corriente alterna trifásica y transforma la energía eléctrica de la batería en energía mecánica para accionar la transmisión del vehículo. También puede transformar la energía mecánica procedente de las ruedas en energía eléctrica a modo de generador.

3. La transmisión contiene los engranajes del grupo reductor que transforman la velocidad de giro del motor eléctrico en el par motor requerido por los palieres de la transmisión.

La correcta combinación de estos elementos incorporados en una única unidad de accionamiento otorga al vehículo un alto nivel de eficiencia motriz, en comparación con otros sistemas donde estos componentes se encuentran dispersos en diferentes componentes del vehículo y su tren de rodaje.

Aplicaciones del sistema eAxle de Bosch

Por otro lado el sistema eAxle de Bosch ha sido pensado para satisfacer un amplo abanico de aplicaciones automovilísticas y puede ser escalado a diferentes modelos de vehículos ofreciendo sistemas cuyas especificaciones técnicas pueden abarcar el siguiente rango:

- Una potencia de salida escalable entre 50 – 300 kW.
- Un par motor de salida escalable entre 100 – 600 Nm.
- Un régimen de giro máximo escalable entre 1 – 16.000 rpm.
- Un peso contenido en 90 kg aproximadamente para una potencia de salida de 150 kW.

Estas características se deben gracias a unas posibilidades de fabricación muy flexibles.

Múltiples aplicaciones en una sola solución

Versatilidad del grupo motopropulsor modular

Dado que el motor eléctrico y la electrónica de potencia están unidos de forma permanente entre sí, esto conforma un grupo motopropulsor  eléctrico es muy versátil, lo que permite su aplicación en diversas configuraciones de trenes de rodaje.

El inversor convierte la corriente continua suministrada por la batería en la corriente alterna requerida por el motor eléctrico. A través de su control electrónico y la supervisión del motor eléctrico, el inversor proporciona una fuente de alimentación fiable bajo la demanda del grupo motopropulsor. El motor eléctrico, al ser excitado el rotor compuesto por imanes permanentes, convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Durante las deceleraciones el motor se convierte en generador y carga la batería transformando la energía mecánica en eléctrica.

Especificaciones técnicas para el eCity Truck concept electrificado:

- Hasta 160 kW de pico de potencia
- Hasta 540 nm de pico de par motor.
- 85 kg de peso.

Ventajas del grupo motopropulsor modular:

- Conectado a un circuito de refrigeración líquida
- Sistema de alta eficiencia
- Diseño modular y escalable a diferentes aplicaciones y tamaños
- Peso reducido y optimizado del módulo motopropulsor
- Alta densidad de par motor y potencia
- Atractiva relación entre precio y prestaciones.

Componentes auxiliares para la movilidad elécrica de Bosch

El departamento de movilidad eléctrica de Bosch (Bosch Drive Movility Department) también desarrolla otro tipo de componentes necesarios en el vehículo eléctrico o híbrido para combinarlos con el sistema eAxle.

A continuación se describen el resto de componentes auxiliares que desarrolla Bosch para la movilidad elécrica:

- El sistema motopropulsor eAxle modular: Compacto, eficiente disponible a un precio atractivo. Este componente ya ha sido descrito en el apartado anterior.

- El Depresor de frenos iBooster: Se trata de una bomba eléctromecánica para crear la depresión necearia en el servofreno que garantice una buena asistencia, ya que en el caso de los vehículos eléctricos e híbridos no hay la posibilidad de crear depresión suficiente para que funcione el servofreno.

- La unidad de control del vehículo eléctrico/híbrido: Se trata de la unidad de control maestra que coordina las funciones de todos los sistemas implicados en la propulsión y la seguridad activa del vehículo para que funcionen en armonía y consonancia con el módulo del grupo motopropulsor eAxle. Todos estos sistemas forman una red multiplexada en el vehículo que integra la comunicación del sistema de propulsión del vehículo con otros sistemas como: el control de frenos (ABS), control de la estabilidad (ESP), la dirección electromecánica (EPS), la gestión de la batería de tracción (BMS), el inmovilizador del vehículo (IU), el navegador (GPS), etc.

- La unidad para la estabilidad del vehículo (ESP): Se trata de la unidad que coordina el sistema de frenos específico para el vehículo eléctrico o híbrido con el sistema antibloqueo de frenos y el control de la estabilidad. Además, los vehículos eléctricos e híbridos necesitan combinar un sistema de frenos híbrido constituido por la fuerza de frenada del motor eléctrico en modo de generador y la fuerza de frenos hidráulica aplicada en las pinzas de freno sobre los discos.

- El sensor de recorrido del pedal de frenos: El sistema de frenos de los vehículos híbridos y eléctricos necesitan constituir una fuerza de frenada que comprende parte hidráulica y parte eléctrica (motor/generador de tracción). Para que la unidad de control de frenos sepa la magnitud de cada una las fuerzas que constituyen la fuerza de frenos total necesita averiguar las condiciones y el tipo de la frenada. Para ello, es de crucial importancia analizar la velocidad y la fuerza con la que el conductor presiona el pedal de frenos. De este modo, si la frenada no es rápida estamos ante una frenada pre-calculada por el conductor, donde la componente eléctrica del generador puede ser de hasta un 90% (para mejorar la eficiencia del vehículo). Y si la frenada es rápida, estamos ante una frenada de emergencia no pre-calculada, donde prima la componente hidráulica de la fuerza de frenada con el objetivo de forzar la intervención del sistema antibloqueo de frenos (ABS). Esta información la aporta el sensor de recorrido del pedal de frenos. Además existen sensores de presión hidráulica en los módulos del sistema de frenos.

Ventajas de la propulsión eléctrica

1º) Para el fabricante.
- Sin emisiones de CO2 locales.
- Cumplimiento conforme a la legislación del medio ambiente actual y futura.
- El motor eléctrico de alto rendimiento aumenta el rango de autonomía y/o reduce la necesidad de baterías de gran capacidad en el vehículo.
- Diseño individual del motor eléctrico para cada aplicación.
- Buena relación coste – beneficio gracias a un diseño individualizado y a la versatilidad del sistema modular.

2º) Para el conductor:
- Sin consumo de combustible.
- Mejora de las prestaciones del vehículo y aporta una conducción más divertida gracias a la entrega del par motor disponible al instante en cada aceleración.
- Mejora del confort de marcha gracias a una conducción silenciosa mediante la propulsión eléctrica.