El presidente de ZF asegura que las cajas de cambios para los coches eléctricos son el futuro

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En la época de las cajas de cambios de 7, 8 y más velocidades, los coches eléctricos han irrumpido con su sencillo sistema de una única relación. Esto según un directivo de la poderosa empresa fabricante de cajas de cambios ZF está a punto de cambiar, nunca mejor dicho.

Según este, en la próxima generación de coches eléctricos veremos como llegan modelos dotados con cajas de cambios de 2 velocidades, que estarán seguidas por otras de 3 y 4 relaciones. Al mismo tiempo el directivo de ZF no ve necesario ir más allá de estas cuatro marchas.

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Los argumentos de ZF se basan principalmente en una cuestión de eficiencia. Para el fabricante alemán, un coche eléctrico dotado de una caja de cambios podría ver incrementada su autonomía en torno al 20% respecto a un modelo de las mismas características gracias a la reducción del motor, y a la optimización de las relaciones del cambio.

También indica que una caja de cambios sería indicada sobre todo para una circulación en autovía y carreteras interurbanas, donde el coche logra una velocidad más alta y constante. En cambio en ciudad una caja de 1 o 2 relaciones sería más adecuado. Precisamente el hábitat más habitual para el coche eléctrico.

 

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Sobre los plazos, ZF espera que para 2020 las cajas de cambios estén presentes en diferentes modelos impulsados por sistemas alternativos. Principalmente en configuraciones híbridas, pero también en algunas 100% eléctricas.

El problema es que añadir una caja de cambios supone complicar un sistema que se caracteriza precisamente por su sencillez. Parece más un intento por parte de ZF de mantenerse en un sector donde hasta ahora ha conseguido grandes ingresos, y que es testigo de como el ascenso del coche eléctrico puede poner en peligro a largo plazo su modelo de negocio.

El otro enemigo de este planteamiento son las nuevas baterías, que hará que la ganancia de autonomía sea cada vez menos importante para un conductor que tendrá a su disposición alcances cada vez más y más generosos.

Artículos relacionados | Schaeffler insiste, una caja de cambios en un coche eléctrico permite aumentar su eficiencia

Vía | Wards Auto

 


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Energias renovables

44 Comment responses

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    December 12, 2014

    Hola, sabiendo que los coches eléctricos casi no necesitan relaciones de cambio, si estas cajas automáticas son poco pesadas y baratas, sin duda iría bien, ya que el problema del motor eléctrico(como los de combustión) es su mayor consumo a altas revoluciones y que lógicamente tienen un limite, yo creo con dos relaciones, máximo tres les sobraría para los coches tipo zoe, leaf, etc.., el tesla come aparte, esta claro que estos no quieren perder el negocio, así que se mojen y saquen productos muy competitivos.

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      December 12, 2014

      El motor de combustión aumenta su consumo a medida que aumenta sus rpm porque hay mas compresiones (que restan potencia al motor para generarla posteriormente, por eso mas consumo). A demás de tener muchas mas pérdidas por fricción que aumentan con las rpm del motor.
      El motor eléctrico no tiene esos problemas, ya que las pérdidas por fricción son prácticamente despreciables. Un motor eléctrico consume en función de la potencia que ofrezca, indiferentemente de las rpm a las que trabaje (hay pequeñas variaciones de rendimiento térmico, de un 2-3% pero muy pequeñas, y que precisamente suelen ser mejores a altas rpm).

      Tu confundes el MOTOR con el COCHE. No es lo mismo. El coche eléctrico consume mas cuanto mas rápido va porque con la velocidad, aumenta la potencia de arrastre de los componentes móviles y aumenta la fuerza del aire en contra del avance del coche (y esto último de forma exponencial), por lo que el motor deberá ofrecer mucha mas potencia para mantener un coche a 100km/h que solo a 20km/h. Por eso consume mas.
      Pero la velocidad de giro es prácticamente irrelevante, por eso y por el hecho de que en el motor eléctrico se puede disponer de todo el par motor desde 0rpm y de la potencia máxima desde muy bajas rpm, una caja de cambios es, simplemente, absurda.

      La Lightning LS-218 es un claro ejemplo práctico de ello.

      Pero seamos claros, ¿que esperas que declare el presidente de una empresa que fabrica cajas de cambios? ¿Que no la necesitan y a partir de ahora se dedicarán a fabricar bastoncitos para los oídos? Venga ya…

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        December 12, 2014

        Yo no confundo nada, el consumo de un coche es de su motor, y extras, o me vas a negar que un motor eléctrico a mayores revoluciones gasta igual?, pienso que me opinión sobre el tema esta clara, no saques las cosas de contexto, piensa un poco, tu respuesta tiene incoherencias!

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          December 12, 2014

          Si lo que dice mas abajo diego es real(yo eso lo desconozco), entonces retiro lo anteriormente dicho, ya que fauket tiene razon, esta claro que soy “ignorante” es esto.
          Gracias

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          December 12, 2014

          Te he dado una explicación baste clara y libre de incoherencias. Las incoherencias las expones tu en tu comentario. Con total respeto, compañero, léete mi comentario con mas paciencia, por favor, porque está claro que no lo has entendido en absoluto.

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            December 12, 2014

            No tranquilo, todos pensamos que sabemos mucho, pero en mi caso la realidad es que no, es solo como hobby, sin duda es un tema casi de coches electrico es nuevo y a veces opinamos cosas sin contrastar, ese fue mi error, no hay problema por mi parte por tu comentario, me lo tome a mal, sin mirar que en realidad no era asi.
            Sin duda estos de ZF tienen el miedo en el cuerpo, y haran lo que sea para convencer a los fabricantes, alguno picara, la realidad es que quizas si que de algo mas de autonomia, pero sera real?, o solo sobre el papel?, por que ese cambio tendra un efecto negativo en la potencia dada por el motor, a parte del peso extra y las posibles averias.

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        December 13, 2014

        Te equivocas en un punto. La eficiencia de un motor eléctrico sí que se ve influido por las RPM a las que trabaje. Quizás de una forma no tan exagerada como en un térmico pero definitivamente la diferencia es muy superior a ese 2-3% que dices. A muy bajas RPM (cuando arrancas por ejemplo) la eficiencia puede caer por debajo del 30%

        http://forococheselectricos.com/foro/index.php?topic=222.0

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        December 14, 2014

        Estoy en parte de acuerdo contigo…

        La aproximación que haces a la eficiencia de los motores de combustión interna me parece muy simplista e incluso diría que errónea. Los motores no sólo no son más eficientes conforme se acercan al ralentí sino que por lo general lo son menos. Las pérdidas por bombeo y rozamiento interno son sólo una pequeñisima parte de la constelación de factores que afectan a la eficiencia de combustible de un motor, entre otros el llenado y vaciado del cilindro, la homogeneidad de la mezcla, el cruzado de válvulas, el adelanto de encendido… En general, y haciendo otra aproximación simplista por mi parte ignorando otros factores como la carga del motor, la temperatura de los gases de entrada, del motor… se podría decir que por lo general la eficiencia máxima de combustible se encuentra más cercana de la mitad del régimen de funcionamiento que de cualquiera de los dos extremos.

        En lo que se refiere a motores eléctricos, es verdad que por regla general los motores de inducción tienen un rendimiento muy elevado… pero ni mucho menos constante. Hay que tener en cuenta que una variación de sólo un 5% en el rendimiento de un motor de 300KW produce 15KW en forma de calor que hay que evacuar, y esto ya comienza a no ser despreciable ni trivial. A este respecto Musk ya se ha manifestado al respecto diciendo que el problema hoy en día no es la densidad energética de los motores eléctricos sino su refrigeración.
        Estoy de acuerdo en que no tiene demasiado sentido poner una caja de cambios a un coche eléctrico… ahora bien, el P85D lleva dos relaciones de transmisión diferentes en ambos ejes y no es casualidad… hay varios artículos interesantes al respecto en internet…

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      December 13, 2014

      Eléctrico + Caja de cambios = Mantenimiento/ rotura + pérdida de eficiencia + mayor peso + desgaste. Si lo que ganas en rendimiento lo pierdes en peso no se ve la parte positiva.

      Que viene el lobo!

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    December 12, 2014

    Hahahahahahahaha!!! Mi próximo coche será eléctrico, pero no pienso comprarme ninguno que lleve cambio de marchas. Incluso antes uno chino que uno con marchas.

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    December 12, 2014

    Cuanto pesa esa caja de cambios, 100 kilos ???, pues le pones 100 kilos de baterias y ya tienes más de ese 20% de autonomia.

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    December 12, 2014

    Creo que con las nuevas baterías de grafeno, que tarde o temprano estarán ya instaladas en los vehículos eléctricos, ya no va a ser necesario incluir una caja de cambios, pues es un elemento muy pesado y aumenta la complejidad mecánica. Estoy de acuerdo con el comentario que ha hecho benjamín; si se añade un elemento que pesa 100 Kg. pues es mejor hacerlo con algo activo como una ampliación de baterías y no con uno pasivo, como lo es la caja de cambios. Pero en todo este asunto no esta en juego la tecnología de los vehículos eléctricos sino el intento de la forma de introducirse las empresas con las antiguas tecnologías de los vehículos a combustión en los eléctricos, para no quedarse fuera del mercado. Es una batalla que en mi opinión la tienen perdida, pues el concepto de vehículo a combustión esta totalmente contrapuesto al eléctrico y la única salida que veo a las empresas que hasta ahora han estado fabricando componentes para vehículos a combustión es adaptarse al eléctrico, pero esto supone una enorme inversión, que en estos tiempos de crisis solo salvaran las empresas mas solventes.

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    December 12, 2014

    El consumo al altas revoluciones en EV prácticamente no varia es casi lineal. El motor no esta en aceite y apenas tiene resistencia. Tendría un beneficio mínimo y perjuicio en peso, mantenimiento y precio… NINGUN SENTIDO.

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      December 12, 2014

      +1. Más claro imposible.

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    December 12, 2014

    Pues conmigo que no cuenten, yo prefiero que lo dejen tal como esta, esta es una manera de marear la perdiz, con tal de complicar las cosas en fin.

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    December 12, 2014

    Kodak murió por no adaptarse a la fotografía digital y lo tenia mucho más fácil que ZF con el coche eléctrico.

    pero a los térmicos les queda todavía mucha vida, transportes por carretera, maquinaria pesada.

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    December 12, 2014

    Que ZF, esté preocupada y prometa cosas es una buena señal, de que el coche eléctrico avanza y ponga nerviosos a los antiguos caciques que han perpetuado su negocio más allá de lo imaginable.

    Ver crecer los cargadores de Tesla en sus dominios y en sus narices, no debe de estar sentándole muy bien.

    Como buen alemán sentado en la poltrona de la industria automovilística obsoleta, se dedica a lanzar augurios ¡para….2.020!. Estos no se enteran o no quieren enterarse de que este tren ya está en la estación y no espera.

    Además cualquiera que vea el gráfico de rendimiento de un motor eléctrico, comprueba que es muy complicado que ZF sea capaz de cumplir lo que dice, por no decir imposible.

    Incluso si consiguiera algo que no todo, desde luego yo además prefiero la opción de Benjamín, el peso de la caja de cambios traducido a batería, menos mecanismos, más seguro y lo más probable que más barato.

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    December 12, 2014

    Benjamin una caja de cambios manual de 5 velocidades “la standard” en un coche tipo leon pesa unos 20kg no 100kg como tú dices y segundo poner más baterias no es la solución la bateria con los kms se degrada y vale dinero extra, la caja de cambios si es de un fabricante de calidad como el grupo Vag te dura sin problemas toda la vida util del vehiculo 300.000km por lo menos. Aunque fuera un 10% el ahorro si compensaria poner una caja de cambios compacta de 3-4 velocidades.

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      December 12, 2014

      Angel, le veo mucho más futuro a lo que ha hecho Tesla poniendo 2 motores eléctricos, uno para cortas (salida y baja velocidad) y otro para largas relaciones ( alta velocidad ) logrando además tener un vehículo con tracción 4 ruedas.

      De esta forma tan sencilla y ligera, obtienes un tracción total con 2 marchas.

      Fabricantes como ZF y compañía les auguro un futuro muy negro, a todo lo mas, autobuses y camiones, para el mercado particular, el Electrico no necesita caja de cambios.

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        December 13, 2014

        Ahí le has dao, colega. Con 2 motores con distintas relaciones puedes tener 3 modos de funcionamiento: Un motor, el otro, o los dos simultaneamente. Los de ZF lo tienen crudo…

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        December 13, 2014

        Estoy totalmente de acuerdo con JJ. Una caja de cambios podría mejorar algo la eficiencia del conjunto (lo del 20% en condiciones reales lo dudo), pero dos motores con distintas relaciones como ha hecho Tesla es la solución idónea, pues soluciona el problema de las marchas y añade tracción 4×4 para terrenos complicados sin añadir piezas que se desgastan.
        Para más info sobre la eficiencia de los motores eléctricos el foro:

        http://forococheselectricos.com/foro/index.php?topic=222.0

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          December 14, 2014

          Me cambio de bando Benjamín. Me sumo a la propuesta de JJ. Dos motores con dos relaciones y 4×4 es lo ideal. Solución Tesla. No caí en esa solución cuando escribí el otro mensaje. Y mira que me gusta esa solución por su brillantez.

          Por tanto si tengo que aumentar el peso con caja de cambios, prefiero dos motores, que la caja y si no son dos motores prefiero más batería, y en último lugar la caja de cambios, y si es opcional no la quiero.

          Y aunque no esté obligado a aumentar el peso, lo haría voluntariamente introduciendo los dos motores que creo debería ser un standard en los coches eléctricos, para aumentar autonomía, rendimiento y seguridad.

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            December 14, 2014

            Puestos a pedir, lo mejor seria un motor en cada rueda, donde según el sistema de gestión moverian 2, 4 motores dependiendo de la situación, ahorrarias espacio, y al moner motores más pequeños consumirias menos, ademas de que la recuperación de energía sería más eficiente, de esta manera podrías usar 2 maleteros completamente o tener espacio para más baterias.

            Los requisitos energéticos de los motores serian tambien menores, pero esto de momento no lo plantea ningún fabricante de coches, en las bicis eléctricas ya se esta haciendo instalado el motor en las ruedas.

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              December 14, 2014

              Los motores en rueda plantean un serio problema: el peso no suspendido. Este peso no suspendido (es decir que no esta en contacto con el suelo a través de una correcta amortiguación) empeora de forma notable las prestaciones, agilidad y comodidad del vehículo, además de que aumentan las inercias y por tanto puede incrementar el consumo en situaciones de frenado-aceleración (ciudad). Sólo lo veo práctico en caso de motores pequeños y ligeros. Para motores más grandes (Tesla) lo conveniente es meter el motor en el chasis

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              December 14, 2014

              Para hacer un símil, es como jugar un partido de futbol con botas de obra, esas que llevan puntera metálica…

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    December 12, 2014

    Pues yo no se los demás, pero volver a un coche con marchas, como que no, espero que al menos sean cajas automáticas

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  11. Avatar
    December 13, 2014

    Vamos a enfocar el tema de otro modo. Supongamos que es cierto que se aumenta el 20% la autonomía con la caja de cambios. (Un 20% me parece muy exagerado, si llega al 10% ya me parecería mucho, pero vamos a ver que sale). Así que en 10 años recorremos 200.000 km. Unos 20.000 km al año. Osea, nos ahorramos un 20% del total que son 40.000 km. Si resulta que el coste de un eléctrico es de 1.5€ a los 100 km, eso nos da que en 10 años nos hemos ahorrado 600€ en electricidad. Wow! ¿Cuál es el precio de la caja de cambios?

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      December 14, 2014

      Pues deben ser muy baratas….piensa en un fiat panda nuevo a 6000 e…y cuanto puede costar la caja de cambios de 5 relaciones…..400/500 eur?….y si fuera de dos marchas….a lo mejor no pasaba de 150 eur….
      Y que conste que yo ya no quiero cajas de cambio en los cohes..como no sean automaticas , CVT, o algo asi…
      Pero ese consumo tan elevado de los motores electricos a altas revoluciones (que ha dado para grandes discusiones en este foro, que yo no puedo argumentar porque no soy tecnico electrico))…da que pensar…
      Y por cierto….el consumo en los lectricos no va relacionado con la portencia del motor? Mi nuevo ZOE me gasta unos 19/20 KW/h (esperemos que sepa mejorarlo con el tiempo… con sus 88 CV, mientras el Tesla ,model S con 435 CV gasta lo mismo…..? aun a la misma velocidad, el Tesla pesa mucho mas , su motor es mucho mas grande, con mas inercias supongo, mayor consumo para dar la misma entrega de potencia,,,supongo..Alguien me lo puede explicar?
      Gracias
      PD (hasta que no consiga superar los 200 km de autonomia no estare contento….pero de momento estoy lejos….)

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      • Avatar
        December 14, 2014

        No sé cuánto costaría esta caja de cambios, pero las normales algunas valen 500€ y otras 3.000€. Lo único que sé es que las experiencias reales con cajas de cambios en eléctricos no dan ese 20%. Las cajas de Schaeffler en un e-Golf reducen el consumo un 6% y Tesla con el sistema de doble motor y distintas relaciones, si no recuerdo mal, aumentaba un 7% la autonomía. Con estas cifras, los 600€ de ahorro se quedan en 200€. A mi me suena igual que cuando las marcas te dicen que un coche consume 3,5 L/100 y luego, en condiciones reales esto sube a 4,5 o 5 L/100 en el mejor de los casos.

        Una caja de cambios implica más coste, complicar el sistema, perder suavidad en la conducción y añadir ruido al eléctrico. Resulta que el famoso ruido de los Fórmula e, no proviene del motor, sino de los engranajes de la caja de cambios. La pregunta es: ¿compensa añadir una caja de cambios?

        Respecto a los consumos de los eléctricos no sé mucho, pero te voy a decir una obviedad: influye la potencia del motor, el peso, la aerodinámica, el tipo de conducción y la carretera por la que se circula. El Model S tiene mejor aerodinámica que el ZOE, pero consume algo más, 22-23 kw/h.

        Enhorabuena que ya disfrutas de conducir un eléctrico!

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  12. Avatar
    December 13, 2014

    Absolutamente de acuerdo Marc.

    O se dedican a vender otra cosa o ya pueden ir pensando en despidos y reducción de producción.
    En pocos años lo veremos.

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  13. Avatar
    December 13, 2014

    Soy ingeniero técnico en telecomunicaciones. En mi carrera no se estudian en profundidad los motores eléctricos por eso he buscado información y mira por donde he ido a parar aquí mismo. A foro coches eléctricos.

    Mirar esto: http://forococheselectricos.com/2011/11/motor-electrico-versus-motor-de.html

    Fijaros en la gráfica de colorines al final del artículo. Con ella se puede sacar la conclusión de que si queremos trabajar en la zona mas eficiente del motor deberíamos hacerle trabajar revoluciones medias-altas. En contra de lo que yo intuía, que el coche en autovía perdería eficiencia, es al contrario. Es en bajas velocidades (revoluciones) donde pierde eficiencia (fijaos en la zona azul oscuro de la gráfica). Atención, hay que darse cuenta de que segun la gráfica la eficiencia estaría a un mínimo del 85% en bajas velocidades. Precisamente a bajas velocidades el coche necesita menos potencia para moverse. Para entendernos, a 30 km/h supongamos el coche demanda al motor 30kw para moverse sin embargo a 120Km/h necesitaría por ejemplo 70Kw. De forma que al 85% de eficiencia a 30km/h perderíamos el 15% restante de energía o sea que pediríamos a la batería 35,2 Kw, 5,2Kw mas. Con caja de cambios podríamos pasar a un 95% en el mejor de los casos según la gráfica y en este caso consumiríamos 31,57KW, 1,57Kw mas. Ahora hay que tener en cuenta la ineficiencia que añadiría la caja de cambios por rozamientos y batir la valvulina etc. con lo que la brecha de eficiencia disminuiría. En este cálculo he tenido en cuenta el peor de los casos, que realmente la diferencia sería mucho menor. ¿Vale la pena añadir la caja de cambios? En mi opinión, con los datos de que dispongo, realmente NO.

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  14. Avatar
    December 13, 2014

    las cajas de cambios al museo prehistórico, jugueteando con la frecuencia de conmutación de los FETs y con un avance del motor activo hasta 70º tienes mejor resultado y sin llevar un ladrillo ultracaro de esos en el coche. que manía con perpetrar los errores de la automoción…

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  15. Avatar
    December 13, 2014

    Para empezar, que no engañen a nadie y cambiemos el chip, un coche eléctrico no funciona como uno térmico. La caja de cambio no reduce consumo ni otorga más autonomía. Lo que hace es generar mayor aceleración a velocidades altas. Por lo tanto, cajas de cambios para V.E. en modelos de competición puede ser o para “nostalgicos”. Para el usuario normal, ni está ni se la espera.

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    • Avatar
      December 13, 2014

      Una caja de cambios puede mejorar las cifras de eficiencia y de prestaciones en un coche eléctrico, pero con desventajas. Como comenté arriba la solución ideal es usar dos motores con distintas relaciones cada uno, al estilo Tesla

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        December 14, 2014

        Y una pregunta sobre los dos motores con diferentes relaciones…No provocara un desgaste brutal de los neumaticos (y sobre el resto de la mecanica, por supuesto) que los dos ejes vayan a diferentes relaciones…? es solo una pregunta…si alguien experto me puede contestar…

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        • Avatar
          December 14, 2014

          Los dos motores son un gasto bastante grande, cada motor de esos debe costar cerca de 10.000€ y cada ESC unos 5.000€, para coches donde el precio final no es problema, pues bien claro.

          Supongo que cuando actuan los dos llevara una especie de centralita que los sincronice, teniendo en cuenta las diferentes relaciones y por tanto haciendolos girar a las vueltas pertinentes para que las RPMs de las ruedas sean iguales.

          Que un motor rinda 310KW no quiere decir que vaya a darlos siempre, es mas no los dara casi nunca, si no descargaria la bateria en minutos. Mi coche diesel tiene 92CV y en 12 años que llevo con el estoy seguro que nunca use mas 60 o 70CV y para eso puntualmente.

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        • Avatar
          December 14, 2014

          No. Los dos motores distintas relaciones pero los dos ejes no están conectados mecánicamente entre sí. Es decir mientras un motor va a 100RPM el otro puede ir a 500RPM por poner un ejemplo, pero las cuatro ruedas giran a la misma velocidad. El primer motor no recibiría corriente por estar en un punto de baja eficiencia y el segundo sí.

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          • Avatar
            December 14, 2014

            Quise decir que los dos motores TIENEN distintas relaciones.
            La única conexión mecánica que hay entre ambos ejes es el suelo, el encargado de que las 4 ruedas giren a la misma velocidad, excepto cuando alguna rueda derrapa…

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        • Avatar
          December 14, 2014

          Lo que ignaciofvidal plantea ocurriría si tuviésemos un único motor conectado a las 4 ruedas, pero teniendo cada eje una relación distinta. De esta forma las ruedas delanteras tendrían una velocidad y las traseras otra, provocando que derrapasen constantemente al acelerar. El caso de Tesla es distinto, son dos motores y cada uno va a unas RPM distintas

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  16. Avatar
    December 14, 2014

    Gracias…
    Aunque tambien los debe haber mas baratos…. mi futuro ZOE vale eso entero…el motor debe ser barato…, Por cierto , que he visto que es bobinado y no de imanes….no se la diferencia pero parece que es mas antiguo, a la vez que tiene la ventaja de servir como cargador…creo haber entendido…

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  17. Avatar
    December 14, 2014

    Si los hay mas baratos, es que los motores que usa Tesla son de 300KW o por ahi, uno de 40KW tendra que ser mas barato logicamente. Los motores de rotor bobinado son los de toda la vida, supongo que seran estos vamos, son motores asincronos de induccion o de jaula de ardilla, son asincronos porque la velocidad de el rotor lleva un poco de retraso sobre la velocidad de los campos magneticos del estator pero funcionan practicamente igual que los sincronos de imanes permanentes o BLDC, dicen que pesan un poco mas al llevar esas bobinas en el rotor???.

    Lo que no tiene nada que ver es con lo de servir de cargador, esa parte pertenece a la ESC, igual que convierte DC de la bateria a AC para el motor, tambien convierte AC de la red a DC para cargar la bateria. Aunque hay cargadores que ya suministran DC directamente???

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