Este conjunto transmisión-caja de cambios para coches eléctricos podría cambiar las reglas del juego | forococheselectricos

Este conjunto transmisión-caja de cambios para coches eléctricos podría cambiar las reglas del juego


En el mundo de la automoción y, en general, en cualquier ámbito de la ingeniería, no es raro encontrarse con algo que ya ha sido pensado o desarrollado años atrás, pero que su replanteamiento supone, en cierto modo, una nueva revolución. En este caso, el diseño de la transmisión de múltiples velocidades Ingear de la firma canadiense Inmotive es, cuanto menos, genial.

El director técnico y ciclista entusiasta Anthony Wong comenzó a reflexionar sobre los cambios de su bicicleta y se preguntó cómo sería si, en lugar de cambiar la cadena a través de los engranajes de típica manera tan manera ruidosa y torpe, existiera una forma de moverlos por debajo de la cadena.

En base a esta idea, el resultado acabó siendo un prototipo de transmisión para coches eléctricos que se espera que alcance la misma eficiencia de un conjunto de engranajes helicoidales de una sola velocidad, si finalmente llega a producción. Inmotive afirma que Ingear puede aumentar la autonomía un 7-15% y la aceleración sobre un 15%.

Ingear no se trata de una transmisión CVT (popularizada principalmente por Toyota) y tampoco necesita embragues o mecanismos de sincronización. Todo eso es reemplazado por una cadena silenciosa BorgWarner Morse Hy-Vo extremadamente robusta, que además de ser silenciosa es capaz de soportar un par elevado. El video a continuación muestra una recreación en 3D del sistema de Inmotive.

Los coches eléctricos de una sola velocidad normalmente cuentan con dos etapas de reducción en su transmisión, seguida por un diferencial convencional que transmite el par a las ruedas. El sistema Ingear reemplaza la segunda etapa reductora y rodea el diferencial, por lo que no se necesita espacio adicional. La cadena transmite el par de una rueda dentada motriz a una rueda dentada arrastrada, y es en la rueda dentada impulsada donde ocurre «la magia,» según afirman desde la empresa.

Se utiliza una tercera rueda dentada como rueda loca para que la cadena forme un triángulo. La zona impulsada cuenta con una rueda dentada más grande que gira a baja velocidad y, dentro de ella, una rueda dentada más pequeña que gira a alta velocidad. La rueda dentada de baja velocidad está fabricada en segmentos retráctiles que pueden moverse hacia los lados, uno por uno, fuera del camino de la cadena. A medida que cada segmento se aleja, la cadena se transfiere sin problemas y en una fracción de segundo al piñón más pequeño, enganchando una marcha alta.

Mientras eso sucede, tanto la marcha alta como la baja se acoplan a la cadena durante varios milisegundos para que no se interrumpa el par, exactamente igual que una caja de cambios de doble embrague o CVT, pero más simple y eficiente. A medida que se realiza el cambio, el motor de tracción principal tiene que reducir o aumentar significativamente la velocidad para que su controlador modifique el par entregado, ya sea positivo o negativo, para garantizar que la transición sea completamente suave.

El sistema puede configurar modos «Sport y Comfort,» dependiendo de cómo esté programado el software. El cambio de marcha se completa en cuestión de milisegundos, en menos de una rotación completa de las ruedas.

El ingeniero jefe del proyecto, Jarek Lutoslawski, se dio cuenta de que era necesario simplificar el diseño para que su producción fuera viable y rentable para la industria del automóvil. En grandes volúmenes, se espera que el último diseño simplificado cueste a los fabricantes de automóviles menos de 115 euros por unidad. La unidad se puede modificar para adaptarse a vehículos de diferentes tamaños, si bien actualmente se ha instalado en un Kia Soul EV para su evaluación.

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Fuente | Autocar

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55 comentarios en «Este conjunto transmisión-caja de cambios para coches eléctricos podría cambiar las reglas del juego»

  1. Lástima que no sea necesaria , porque ningún coche eléctrico lleva marchas .
    Excepto el taycan que tiene … Tan ta ta chan …
    2 marchas

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    • Por eso el Taycan es incluso mas eficiente a 120kmh (donde de verdad importa la autonomía) que a 50 kmh…
      Aunk claro cómo no se le ocurrió a los de tesla debe ser innecesario, jajajaj

      Bienvenidos todos los «inventos» que mejoren la eficiencia a velocidades altas

      Viva la competencia

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        • Qué tiene que ver ?
          En este caso Porsche aportó una idea que mejoró la eficiencia en un caso puntual, no significa que Porsche sea para el pueblo. El sarcasmo lo veo fuera de lugar.

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      • Tesla en los dual motor usa dos relaciones diferentes delantera y trasera, y me parece que así ganan eficiencia sin meter caja de cambios, pero si no recuerdo mal usan preferentemente el delantero para circular.

        En configuraciones con un motor creo que esta caja de cambios sería muy buena idea, porque a pesar del gasto extra que puede suponer tenerla y mantenimiento, ganar en eficiencia es tener que meter menos kWh a la batería, que es menos peso y menos dinero también, así que yo creo que podría compensar.

        Pero bajo mi punto de vista, siempre le he visto más ventajas que desventajas a tener dos relaciones.

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      • Tesla tenía y descartó el uso de marcas en el roadster y rimac también lo planteó y lo descartó para el Nevera (concept two) aunque parece que se lo vendieron a Porsche.

        Yo creo que sistemas como este o del estilo e-cvt de toyota ayudarían a mejorar las autonomías reduciendo el consumo y el peso al no necesitar tanta batería.

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      • Estás equivocado Rafael.
        En Tesla lo saben y es por eso que la relación del motor delantero es diferente a la del motor trasero (por lo menos en los primeros Model S)
        Y cuando se va a velocidad constante, en autovía, se usa el motor delantero, que tiene la relación optimizada para esa función…

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        • Ya lo sé Mark, tengo un tesla y conozco bien como funciona, el que no debe saberlo es Ivanchu que por mucho que se oculte tras un Anónimo…… se le ve plumero.

          Tesla «decidió» que era mejor solución meter 2 motores con relaciones diferentes en ambos hasta el punto que el motor trasero prácticamente no funciona nunca a pesar de que muchos fanboys piensan que dual motor es tracción a las 4 ruedas, jajaja,
          Luego sacaron la versión STD y al llevar 1 solo motor…….

          «Inventos» como este me parecen siempre positivos, a pesar de que muchos jamás llegarán a los coches (bien por costes, bien pk la eficiencia teórica luego no se plasma en la realidad…….)

          Viva la competencia

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          • De lo que no estoy tan seguro es que lo haga en el Model 3.
            Lo digo por el tipo de motor.
            Eso lo hacían con los primeros Model S con motores con gaula demardilla, donde, al no mandar electricidad, no generan ninguna resistencia.

            Con los motores del Model 3 y los actuales del Model S, al tener imanes (si, se que son otra cosa, pero tienen imanes permanentes) no estoy tan seguro que se puedan «desacoplarar.

            Había una marca que desarrolló un sistema que, literalmente, desengancha el eje para que las ruedas puedan girar libres a pesar de tener motores con imanes.

            Alguien que sepa más al respecto podría aclararlo.

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            • @mark2011
              El model 3 lleva 2 tipos de motores, uno de inducción y otro de imanes permanentes, ambos motores al tiempo solo se usan en contadas ocasiones (aceleraciones fuertes, pérdida de tracción y poco más) el 98% del tiempo el coche circula con un solo motor.
              Hablando de memoria, creo recordar que el que usa el 98% del tiempo es el trasero que es el de imanes permanentes

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      • A los de Tesla se les ocurrió montar un motor delante y otro detrás uno con una relación de marcha y otro con otra de tal manera que en aceleración usa el trasero que tiene la relación es más corta y en velocidad punta USA es el delantero que tiene la relación más larga

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    • De hecho todos los coches eléctricos ya tienen cambio de marcha , al menos 1, o sea que si ya hay un engranaje, tan malo es poner dos???

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      • Si existe una sola relación, no se puede llamar cambio, porque no se cambia , se llama simplemente reductora. Una caja de cambio implica la posibilidad de cambiar de relación, aunque solo sean dos marchas.

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    • Pues a mí personalmente por 115 euros me parece un precio excelente para ganar entre un 7 y 15% de eficiencia + un 15% de aceleración.

      Le veo muchas más ventajas que inconvenientes.

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  2. Voy a decir algo que como no conozco a fondo este conjunto, me puedo equivocar.

    Del coche eléctrico me gusta todo, pero, hay dos cosas que son las que más me gustan.
    Su aceleración y su simplicidad.

    Este conjunto, como otros que se han comentado en el foro, y creo, que tienden a complicar el sistema actual del eléctrico, que bajo mi punto de vista, es insuperable, en cuanto a fiabilidad.

    Una caja de cambios con más velocidades, no tiene en un eléctrico, otra función, que ayudarle a superar la velocidad punta. Es decir para que en vez de coger 160 kms/hora, ayudarle a coger los 180. Es un ejemplo.
    El coche ganaría algo en consumo, pero, perdería en fiabilidad, puesto que tendría que llevar otro artilugio con piezas movibles y también más peso.

    Yo si me dan a escoger, cuanto mas simple para mi mejor.

    De todas maneras ya hay eléctricos que con el sistema actual, consiguen buenas velocidades punta.
    ¿Para que complicar algo que es sencillo y funciona bien?.

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    • Primero, estás confundiendo «simplicidad teórica del sistema de tracción» y la estás extrapolando a todo el coche.

      Cuando un coche tiene asientos electricos con siete regulaciones individuales, calefactables, ventilados, manetas automaticas escamoteables, cerraduras electricas, tomas de ventilacion regulables en la pantalla, techos electricos, maleteros electricos, bomba de calor, suspencion adaptativa regulable, volante regulable eléctrico, sensor de lluvia, de luces, cámara de vision nocturna, luces láser, guanteras automáticas y mil cosas más.
      ¿En serio dices que eso es un coche simple?

      Me olvidaba, control electrónico de cada celda individual que tiene la bateria….

      Un coche simple era el Panda de los 80….

      Que tengas una caja de cambios de dos marchas automaticas, cómo esta o una tradicional, no aumenta la «complejidad» del coche.
      Las cajas de cambios simples de dos o tres marchas, son elementos muy simples y duraderos.
      Y está parece que simplifica aún más el sistema.

      En cuanto a la eficiencia, yo le veo la lógica.
      Primero que un motor EV, no es cierto que tiene todo el par «desde 0 revoluciones», y tampoco es cierto que es igual de eficiente a cualquier velocidad.
      A los motores electricos les «cuesta arrancar» y el máximo de parmte lo pueden dar a 100 o 200 RPM, que es muy poco.
      Y si llevas el motor muy bajo de vueltas hay ciertos efectos que no son deseables.
      Por eso llevan una reductora.
      Al llevar dos marchas, permite que el motor se mueva, lo más posible, dentro de su rango óptimo. Más optimo que si no lo tuviera.

      Y todo depende de cómo diseñes el conjunto, para un cierto coche, y que mantenga prestaciones, puedes montarle un motor más pequeño.
      Menos espacio, menos consumo, menos peso (que tal vez se compense con el peso del cambio)
      En el Soul que tienen de prueba, el cambio, si no mal recuerdo, se efectua entre los 70 y los 80 km h, no a 120 km h…

      Y yo sigo con la duda de si en los 4×4 les meten una marcha «baja» para hacer 4X4….

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      • Desde hace mucho tiempo ya no participo casi nada en el foro por las continuas faltas de respeto y cuñadeces varias. Sin embargo, Mark leerte a ti es de lo más sensato y realista, un gusto vamos.

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    • Yo comparto lo que dices, pero si no ocupa espacio casi, el peso es mínimo y precio muy económico lo veo cojonudo.

      No por tener más velocidad punta sino por la eficiencia en autovía.

      Ahora mismo todos los eléctricos del mercado, bueno la mayoría son muy eficientes a 80-100km/h. Pero disparan su consumo una barbaridad a 120-130km/h, que es legal en muchos países los 130.

      Si con este sistema se consigue que el coche gaste a 120 como actualmente a 90. Es una burrada claro que mejoras un 20% la autonomía.

      Hablaríamos que a 120 serían capaz de alcanzar casi la autonomía WLTP. Como que los coches de 80kwh actuales pasarán a tener 100kwh.

      Yo lo veo una idea muy muy buena, veremos en qué queda.

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      • La eficiencia de los eléctricos a 120 km/h está mucho mas condicionada por la aerodinámica que por esa posible caja de cambios.

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    • @galan
      Si tuvieras un eléctrico te darías cuenta que la eficiencia que realmente importa es la del tramo 110-125 kmh, que desafortunadamente es donde cojean el 95% de los eléctricos.
      A mi que un BEV tenga una de 500km en ciudad me importa un bledo porque en ciudad es prácticamente imposible que hagas más de 100km/dia (excepto profesionales)
      Ahora bien si ese mismo coche de 500km en ciudad resulta que solo hace 350 en autovía pues si me importa porque tengo que parar a recarga mas veces
      Si lo extrapolamos a la sostenibilidad, ese 10% de eficiencia extra a velocidades altas haría que se redujera el consumo de kwh de manera brutal, lo que multiplicado por millones de BEVs circulando harían un planeta bastante mas sostenible

      A veces lo mas simple es lo mejor pero otras veces no tanto

      Viva la competencia

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  3. Una de cosas que más me gusta del eléctrico es su simplicidad, que necesidad hay de esto? …introducimos una pieza de desgaste que hay que cambiar una operación de mantenimiento que hay que realizar… 115 € que se convertirán en 300 mágicamente y que después cuando vayas al taller te clavaran otros 200 por la mano de obra, no gracias… trabajo en el mundo del recambio y tengo un eléctrico a buen entendedor pocas palabras bastan.

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  4. Antonio, te has confundido en la descripción del sistema…

    «La zona impulsada cuenta con una rueda dentada más grande que gira a baja velocidad y, dentro de ella, una rueda dentada más pequeña que gira a alta velocidad. La rueda dentada de baja velocidad está fabricada en segmentos retráctiles que pueden moverse hacia los lados, uno por uno, fuera del camino de la cadena.»

    Lo correcto es: «La zona impulsada cuenta con una rueda dentada más grande que gira a ALTA velocidad y, dentro de ella, una rueda dentada más pequeña que gira a BAJA velocidad (Ambas están unidas al mismo eje). La rueda dentada de ALTA velocidad está fabricada en segmentos retráctiles que pueden moverse hacia los lados, uno por uno, fuera del camino de la cadena.»

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    • Mark, me parece que esta vez te has confundido tú. La rueda dentada pequeña es la entrada de potencia, y el eje de salida es el que contiene las dos ruedas dentadas que se intercambian, pues bien, cuando se usa la rueda dentada grande de salida, el eje de salida gira mas lentamente que cuando se usa la rueda dentada pequeña, es como las bicicletas, piñón pequeño para velocidad y piñón grande para subir cuestas. resumiendo esto «La zona impulsada cuenta con una rueda dentada más grande que gira a baja velocidad y, dentro de ella, una rueda dentada más pequeña que gira a alta velocidad. La rueda dentada de baja velocidad está fabricada en segmentos retráctiles que pueden moverse hacia los lados, uno por uno, fuera del camino de la cadena.» esta bien.

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  5. Como bien se dice la «simplicidad» mecánica del motor eléctrico es una de sus claves y es cuestión de tiempo que el motor se instale en las ruedas.

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    • El problema es que entonces aumenta lo que se llama el «peso no suspendido», es decir, el peso que no está colgando del sistema de suspensión, perjudicando muchísimo la eficacia de la suspensión y empeorando la estabilidad. En general siempre se intenta que ese peso sea el mínimo posible

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  6. Sobre el papel excelente. Sobre la animación también.

    Minima mecánica, de alguna forma es básicamente añadir una rueda dentada y un tensor a una correa dentada que ya puede existir en varios motores.

    Ahora es cuestión de verlo montado y comprobar sus ventajas en la realidad.

    Buena solución para ahorrar en baterias, ya sea por extensión de autonomía, reducción de peso o aumento de la durabilidad.

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  7. Mark2011, los cuatro por cuatro electricos no necesitan reductora.
    Son mucho más eficientes que los de combustión, pero, sin reductora.

    Un coche eléctrico, tiene todo el par motor desde el primer momento en que le aceleras.

    A un coche le puedes poner todos los artilugios complejos que quieras, pero, si lo sabes y puedes escoger, escogerás el modelo que mas te guste.

    Yo no escogeré un sistema de transmisión diferente al actual que tienen los eléctricos.

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    • Galan, por supuesto que cada uno elige lo que más le gusta.
      Pero me parece un contrasentido hablar de «simplicidad» mecánica, cuando en realidad un coche eléctrico tiene una complejidad electrónica y de accesorios, que un sistema así no agrega nada.
      Porque cuando se habla de un eléctrico parece que hablamos de un Panda.

      Y la mayoria de averías que se ven en esta página, de todas las marcas de coches que hay, son en toooodo lo demás que trae un coche….

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  8. Yo creo que es una solución ingeniosa, y diría que mucho, dos relaciones de desarrollo, son simplemente, el doble de buenas que una sólo. Faltaría por ver si es fiable y duradero, pero no parece que sea excesivamente complicado y no es en absoluto caro. A mí también me gusta la bici y ahí se hace especialmente patente como los desarrollos optimizan el aprovechamiento de la energía.

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  9. Desde la ignorancia,¿ no serían más eficientes los motores eléctricos si se configuraran de inicio con una velocidad máxima de 130 Km/h ?

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  10. Creer que defender la simplicidad mecànica de un eléctrico es estar en contra de tecnologías que pueden aumentar las capacidades del vehículo pero en cambio creer que la climatización de las baterías no va en contra de esta simplicidad? Si quereís simplicidad comprad un eléctrico que se componga de una batería, un inversor y un motor y ya está, ni software de control de la batería, ni climatización, ni control electrónico del par, etc etc

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  11. Como bien dicen por aquí, ¿tan complejo os parece una caja de dos marchas cuando hay 4 pantallas, puertas eléctricas, asientos con 20 ajustes y un montón de electrónica? Yo he tenido coches con problemas eléctricos, electrónicos y de sensores pero a ninguno se le ha roto la caja (y eso que eran de 5 y 6 relaciones).

    A veces parece que muchos seguidores del EV y que en un principio están abiertos a nuevas tecnologías no quieren que les cambien el paradigma.

    Otra cosa es que el diseño de esta caja sea humo, pero el tiempo y el beneficio económico dirán si sale rentable ponerlas a los eléctricos para aumentar el rango a velocidades de autopista y conseguir el rango real. Si esto ayuda a disminuir el tamaño de la batería y por ende el precio, bienvenido sea, ojalá pronto poder jubilar mi tdi por un EV.

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    • Totalmente de acuerdo, quejarse de algo sin haber probado antes su eficacia y su fiabilidad…
      Otra cosa es lo del hidrógeno, que aunque pueda tener algunas aplicaciones, no hay por donde cogerlo.

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  12. Hola. Tal vez llego tarde, pero tengo entendido que el motor del Tesla model 3 y su motor de reluctancia síncrono combina dos tecnologías, una que no precisa imanes y la otra sí, precisamente para resolver el tema del torque y el tema de la conducción «a vela». Pero tal vez estos ingenios púramente mecánicos podrían incluso hacer que prescindamos de imanes permanentes y tierras raras, que no está mal. Me equivoco?. Si hay algún ingeniero por aquí (evidentemente yo no lo soy) tal vez podría puntalizar mi comentario.

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  13. No lo acabo de ver. Es complicar algo que a mi modo de ver que realmente no lo necesita. A no ser que seas de los de pique en el semáforo y quieras salidas de 0 a 100 en tres seg. En un eléctrico el cambio es útil a velocidades mas altas de las velocidades legales. De hecho en el Taycan creo que cambia a 150 km/h.
    Y en fondo es un cambio de bicicleta un poco mas sofisticado. Y tendrás una cadena que mantener… un selector de cambio de ajustar…

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    • Si no recuerdo, el Tycan cambia sobre los 90 km h…
      Y es uno de los motivos del resultado de la EPA, que la mayor parte del test va un poco por debajo de esa velocidad.

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      • Yo diría que era a mas velocidad. De todos modos, si en la formula e que tiene puntas de mas de 200 v que realmente necesita una buena gestión de la energía, todo y que al principio varios coches llevaban marchas, poco a poco han ido adoptando la mono marcha y meter en las levas la regeneración. Es porque la regeneración, bien usada, es mas eficaz que el beneficio que puede llegar a dar, un cambio en un eléctrico.

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  14. Todo con tal de agregar una parte que toque hacerle mantenimiento y cambiar partes de desgaste y hacer del carro eléctrico un carro de combustible que necesitas cambiar partes de desgaste, como sea el negocio de las piezas

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  15. El hecho de que un motor eléctrico encuentra innecesario dejarse llevar por las relaciones lo encuentro ilógico, pues tus piernas necesitan bajar al engrane de potencia en una bicicleta cuando hay una subida. Creo que demandaría menos kilowatts en el arranque, por lo que la autonomía sería cuestión fuera de discusión. Pero no son tontos. Seguro al probarse con una CVT y sin ella, dando el mismo resultado, se elige eliminarla. Aunque insisto; no lo creo. Aclaro. Ningún coche eléctrico he tenido.

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