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Aunque la mayoría de los vehículos que circulan por nuestras calles y carreteras emplean motores de combustión, hay un creciente número de vehículos eléctricos que disfrutan de la confianza de los usuarios. El incremento de la movilidad eléctrica propicia mejoras en la calidad del aire, permite reducir la sonoridad de las ciudades y, por tanto, hace más agradable el día a día de los ciudadanos.
No se pueden obviar sus incomodidades, como su elevado precio respecto a un coche de combustión y una menor autonomía, o una falta de suficientes puntos de recarga que permitieran un uso más fluido, aunque esto no es una pega propia del vehículo, sino de las infraestructuras. Pero hoy no estamos aquí para hablar de eso, sino para contarse cómo es y cómo funciona el motor eléctrico de un automóvil.
¿Qué es un motor eléctrico de coche?
Lo primero que debemos tener presente es que, al no haber combustión interna en el motor, el funcionamiento dinámico de los coches eléctricos es mucho más suave que en los vehículos de combustión, y además carecen de la complejidad técnica de los motores de combustión. En un motor eléctrico hay menos elementos mecánicos en funcionamiento, y por tanto menos mantenimiento, y en este sentido el coste es claramente inferior en un eléctrico.
De una forma sencilla podemos decir que el motor eléctrico, que puede ser de diferentes tipos, recibe energía procedente de la batería y la aplica directamente sobre la transmisión, de una forma directa y simple, aunque no está carente de tecnología, porque si por algo se caracterizan los motores eléctricos de automóvil es por ser tecnológicamente muy avanzados.
¿Cómo funciona el motor eléctrico de un coche?
Un motor eléctrico necesita de energía eléctrica para funcionar, y esta se encuentra almacenada en la batería, que es el corazón del vehículo. Para que esa energía se convierta en movimiento a través del motor, el coche precisa de diferentes sistemas para activarlo.
El motor induce los campos magnéticos para impulsar el rotor, que es el encargado de producir la potencia motriz que crea el movimiento. Al mismo tiempo, el propio motor genera la electricidad que el coche necesita emplear en diferentes aplicaciones, como la iluminación y los diferentes sistemas electrónicos con los que cuenta. Esta generación de electricidad se puede producir por diferentes procesos, simplemente con el funcionamiento del motor, pero también de un modo regenerativo, al frenar o desacelerar, aprovechando la energía cinética del movimiento de las ruedas, lo que permite recuperar parte de la energía consumida, mejorar la autonomía y alcanzar una mayor eficiencia energética.
El motor eléctrico dispone de diferentes sistemas que entran en funcionamiento. Por un lado, tiene el regulador, que es el encargado de gestionar los flujos de corriente existentes entre la batería (o baterías, porque a veces hay más de una) y el motor, flujos que discurren en ambos sentidos, por cierto. El regulador, además, necesita de un sistema de refrigeración porque su actuación tiende a un sobrecalentamiento.
Además, cuenta con un inversor que se encarga de transformar la corriente continua procedente de la batería en corriente alterna para mover el motor eléctrico. Cuenta con un interruptor electrónico que se encarga de cambiar la polaridad de manera constante. Al mismo tiempo, dispone de un rectificador que se encarga de realizar el proceso en sentido inverso, permitiendo que las baterías almacenen la energía generada por el motor eléctrico cuando el coche está en modo regenerativo.
Completando el proceso de ese flujo de energía en circulación, dispone de un transformador, que es necesario debido a la diferencia de voltaje existente entre el motor y la batería. Para poder combinarlo, el transformador rectifica las frecuencias de ambos elementos, que en el motor suelen ser de 600 V, y en la batería, de 200 V.
En lugar de caja de cambios, el motor eléctrico cuenta con un reductor y un diferencial, que actúan como caja de cambios. Es un conjunto de engranajes asociados al eje del motor que reduce la velocidad de giro de este (reductor) para distribuir la fuerza entre los palieres (diferencial) que la transmiten directamente a las ruedas.
Finalmente, para gestionar todos estos elementos y que actúen de forma óptima, está el controlador, un sistema que coordina todos los elementos técnicos del vehículo, desde las indicaciones directas del conductor por medio de los mandos (volante, acelerador, freno) hasta los datos ofrecidos por los diferentes sensores distribuidos por el vehículo. El controlador sincroniza todos los datos y se encarga de que el funcionamiento sea óptimo.
Tipos de motores eléctricos usados en coches
Básicamente, tenemos cuatro tipos diferentes de motores eléctricos, cada uno con sus características y peculiaridades que hacen que se empleen en un determinado uso:
- Motor síncrono de reluctancia conmutada o variable
En este motor, la corriente se conmuta a través de bobinas que se encargan de crear un campo magnético giratorio. Los polos del rotor se atraen y crean un par que lo alimenta. Se caracterizan por ofrecer un alto par y potencia, aunque son bastante económicos.
- Motor síncrono de imanes permanentes
Son, a su vez, de dos tipos, de flujo radial o de flujo axial, dependiendo de si la posición del campo magnético de inducción es perpendicular al eje de giro del rotor o puede integrarse en las ruedas. Es un motor de alto rendimiento, poco peso y tamaño contenido, y su rotor tiene una velocidad constante.
- Motor sin escobillas de imanes permanentes
En este tipo, los imanes se sitúan en el rotor y se alimentan secuencialmente de cada fase del estator. Los suelen emplear los coches híbridos, y aunque no resultan económicos y son poco potentes, su robustez, falta de sonoridad y nulo mantenimiento los hacen muy atractivos para los fabricantes.
- Motor asíncrono o de inducción
En este caso, el giro del rotor no va a la misma velocidad de giro del campo magnético producida por el estator. Es un motor de coste muy contenido, poco ruido y escasas vibraciones.
Ventajas y particularidades de los motores eléctricos
No cabe duda de que las grandes ventajas de los motores eléctricos residen en su menor mantenimiento, por lo que el mayor desembolso económico en la compra de un vehículo eléctrico termina compensándose con un menor coste de la energía y un muy reducido gasto en mantenimiento.
El motor eléctrico no sufre los desgastes de las partes móviles de un motor de combustión (pistones, segmentos, bielas, válvulas, cigüeñal…), ni tampoco carga con las posibles averías de elementos como la caja de cambios, ni precisa del periodo de mantenimiento de piezas como embrague, filtros de aire y aceite, sistema de distribución, de alimentación…
Eso no quiere decir que un vehículo eléctrico esté libre de mantenimiento, porque cuenta con elementos comunes con un coche de combustión, básicamente la parte ciclo (suspensiones, frenos, neumáticos), pero desde el punto de vista mecánico, el coche eléctrico ofrece muchas ventajas.
Tampoco hay que obviar que, tecnológicamente hablando, el motor eléctrico es más complejo, de ahí en buena medida el elevado coste de los coches con este tipo de propulsión.