Los ejes eléctricos de dos velocidades optimizan la eficiencia de los sistemas de propulsión híbridos con tracción total

La implantación comercial de un eje eléctrico de dos velocidades de 48 voltios responde a las cada vez más estrictas normativas europeas sobre emisiones de flotas de automóviles, sustituyendo las configuraciones mecánicas convencionales de tracción total. Esta innovación técnica integra una unidad de tracción eléctrica secundaria automatizada directamente en las plataformas existentes con motores de combustión interna y sistemas de propulsión bifuel.

Diseño mecánico y engranado sincronizado mediante software
La arquitectura del sistema integra un sistema de propulsión eléctrico trasero de 41 kilogramos diseñado para adaptarse a las dimensiones de las plataformas de vehículos compactos sin requerir modificaciones estructurales importantes en el chasis. Esta configuración modular proporciona una potencia máxima de 31 CV, permitiendo que los vehículos híbridos ligeros recorran hasta el 60 % de los trayectos urbanos en modo totalmente eléctrico y desacoplado. Mediante la gestión dinámica de la distribución de potencia a través de una arquitectura de software específica, la configuración optimiza el uso de la energía en el sistema de transmisión.

Para superar el tradicional compromiso entre el elevado par a bajas velocidades y la eficiencia eléctrica a altas velocidades, la unidad incorpora una transmisión de doble relación. La tracción a baja velocidad se gestiona mediante una relación corta capaz de generar un par máximo de 1.800 Nm en las ruedas, proporcionando la capacidad necesaria para afrontar pendientes pronunciadas y condiciones todoterreno.

Para velocidades de circulación de hasta 140 km/h, el sistema cambia automáticamente a una relación larga. Esta secuencia de cambio se basa en un embrague de garras simplificado accionado mediante algoritmos de sincronización de velocidad controlados por software. Esta solución reduce la complejidad estructural y los costes de producción en comparación con los embragues multidisco convencionales en baño de aceite.

Integración del sistema de propulsión y parámetros de validación térmica
Los subconjuntos eléctricos y mecánicos están configurados para funcionar de forma completamente independiente del motor de combustión principal situado en el eje delantero, estableciendo así un sistema de tracción total descentralizado. Esta configuración elimina la necesidad de un árbol de transmisión longitudinal, una caja de transferencia y un diferencial central. Este método de integración permite una reducción directa del peso y disminuye las pérdidas por fricción en la cadena cinemática.

La unidad de control mantiene la compatibilidad con configuraciones de combustibles alternativos, incluidos los motores bifuel de gasolina y gas licuado del petróleo (GLP). Estas adaptaciones se realizan sin modificar la capacidad de remolque ni la profundidad de vadeo especificadas para el vehículo.

La validación de la resistencia térmica y mecánica se llevó a cabo en un rango de temperaturas comprendido entre -30 °C en zonas de ensayo subárticas y 45 °C en regiones de clima cálido y árido. Este proceso de validación garantiza una entrega continua del par y un control preciso del deslizamiento en condiciones ambientales extremas, protegiendo la vida útil de los componentes y asegurando la normalización de los datos del sistema de propulsión para el diagnóstico a bordo.

Contexto adicional: especificaciones técnicas y comparación competitiva
En el creciente panorama de la electrificación de vehículos de baja tensión, los ejes eléctricos de 48 voltios representan una alternativa de bajo coste frente a las arquitecturas de alta tensión utilizadas en los vehículos eléctricos de altas prestaciones. Esta configuración de 48 voltios y dos velocidades compite conceptualmente con los sistemas híbridos ligeros modulares desarrollados por proveedores Tier-1 como Schaeffler y BorgWarner.

Mientras que BorgWarner ha ampliado su cartera de gestión de par de 48 voltios mediante diferenciales electrónicos transversales para regular el deslizamiento lateral de las ruedas, Valeo se centra en la tracción longitudinal combinando un reductor multivelocidad con una función de desconexión integrada directamente en un único eje secundario.

La mayoría de los sistemas secundarios convencionales de 48 voltios funcionan con una relación de transmisión fija. Estas configuraciones presentan limitaciones físicas evidentes, ya que deben desacoplarse o, de lo contrario, sufren elevados efectos de fuerza contraelectromotriz y pérdidas de eficiencia cuando la velocidad del vehículo supera los 110 km/h.

Gracias a la incorporación de un mecanismo activo de dos velocidades con embrague de garras, esta evolución arquitectónica mantiene toda la disponibilidad de par a bajas velocidades con un máximo de 1.800 Nm, al tiempo que amplía el rango operativo eficiente hasta los 140 km/h. Sin embargo, esta mayor complejidad mecánica introduce etapas específicas de sincronización por software que requieren una gestión extremadamente precisa de la interrupción del par en comparación con las configuraciones convencionales de una sola velocidad.

Adaptado por Sucithra Mani, editora de Induportals, con el apoyo de inteligencia artificial.

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