La evolución de la tecnología también ha cambiado elementos tan esenciales de un vehículo como puede ser la caja de cambios, esta vez para el que es el cambio de marchas en el coche eléctrico. Una transmisión que no funciona de igual manera que en un automóvil convencional, principalmente porque no las necesitan. Ahora bien, ¿cómo es el proceso de esta mecánica en los de nueva generación?
La transmisión para realizar el cambio de marchas es un elemento indispensable de un vehículo, que está formada también por el embrague, el árbol de transmisión, el grupo cónico-diferencial y los palieres como integrantes principales. Las primeras cajas de cambio datan de las primeras dos décadas de los años 1900, allí cuando surgieron los iniciales engranajes epicíclicos.
Los coches eléctricos no necesitan varias marchas
Este era un sistema por el que se encontraron muchas ventajas para conducir un vehículo de aquellas características. Con el paso del tiempo, poco a poco fueron aflorando diferentes técnicas y formatos que hicieron que la entrega de potencia fuese totalmente accesible para los vehículos de esos tiempos.
Eso dio paso a continuos avances, como dispositivos hidráulicos (del de Fottinger de 1927) o el primer cambio Hydromatic-Automatic instalado en los Oldsmobile, en 1940. Todo esto llevó al resultado hacia un mundo dominado por la tecnología automotriz, dejando de lado entonces a las mecánicas, que son las que hoy se emplean.
Sin embargo, para lo que tiene que ver con el coche eléctrico, este aspecto sobre el cambio de marchas es totalmente diferente. De hecho, lo podríamos resumir todo en que los vehículos electrificados de nueva generación no usan caja de cambios porque no los necesitan.
Bien es cierto que han aparecido las primeras soluciones para equipar a estos coches con marchas de más de una velocidad. Pero, por lo general, estos no la equipan, y mucho menos la utilizan. Entonces, ¿por qué los coches eléctricos sólo tienen una marcha? ¿Cómo funciona?
Por qué sólo tienen una única velocidad
Probablemente, una de las mayores diferencias que sabremos encontrar entre la mecánica de un vehículo tradicional y uno de nueva generación. Olvídate de los cambios de cinco, seis o siete velocidades que se dan en los de combustión interna porque en el coche eléctrico todo se reduce a una.
La respuesta puede intuirse. Y es que la transmisión con varias marchas en realidad es una compleja solución que los ingenieros tuvieron que implementar para solucionar varias limitaciones asociadas a los motores de combustión. Una de esas limitaciones son las revoluciones del motor (en un convencional entre 1.000 y 6.000 rpm). Eso hace que las marchas sean necesarias en ellos para multiplicarlas de forma escalonada.
En el caso de un eléctrico, el cambio de marchas no tiene tanta importancia. Sobre todo porque esas revoluciones por minuto al que se enfrenta el de combustión son mucho más altas frente al electrificado. Estos, en cambio, son capaces de girar mucho más rápido (normalmente 12.000 rpm, pero los más potentes pueden llegar hasta 20.000 rpm).
Por lo que también suben o bajan de revoluciones mucho más rápidamente. No necesitan marchas adicionales y, aunque las tuvieran, ello no se traduciría en un ahorro de energía significativo. Con una sola marcha pueden circular en ciudad a punta de acelerador o bien por autopista.
Sistema de uso
Por otra parte, un motor eléctrico no se puede calar. Por tanto, el embrague es totalmente inútil en este sistema. A la pregunta de por qué un coche eléctrico sólo tiene una marcha, lo podemos responder también en que añadir un cambio de marchas de 5 o 6 relaciones supondría añadir más peso, lo que supondría una complejidad innecesaria al tiempo que se reduce la eficiencia de ese motor eléctrico.
La realidad es que, como hemos visto, no precisan de elementos de transmisión tan elaborados como los vehículos de combustión. Esto es así, básicamente, porque los motores eléctricos entregan todo el par disponible desde el primer momento. Los motores de combustión por su parte tienen elementos mecánicos, lo que conlleva fricciones y fuerzas que deben vencerse para poder ponerse en movimiento.
Ello tolera que estas mecánicas funcionen de manera óptima en un rango limitado de revoluciones. Por ello, los ingenieros debieron idear un sistema que permitiese mantener al motor en ese rango de revoluciones independientemente de la velocidad del coche. El resultado es un ingenio, bastante simple, que es lo que hoy conocemos como el cambio de marchas de una única velocidad.
Su fuerza se da en el mismo momento en el que se acelera. Es por ello que uno de los consejos más prácticos que se tiende a recomendar habitualmente a los usuarios más neófitos que hagamos la conducción con suavidad. Al mismo tiempo, es ese funcionamiento el que nos transporta hasta otro punto muy bien aventurado para los que son los coches de nueva generación, principalmente los 100% eléctricos.
Funcionamiento
Y es que, para aumentar las prestaciones del motor, son muchos los que tienen la velocidad limitada electrónicamente entre los 130 y 170 km/h. Eso hará por mejorar la aceleración al tener una relación de transmisión mayor. Para su funcionamiento, partimos de la base del mismo motor eléctrico.
Como mencionábamos anteriormente, el coche eléctrico tiene con los nulos cambios de marcha una ventaja importante sobre los vehículos tradicionales. Lo vemos, en su mayor parte, porque pueden permitirse prescindir de una transmisión con diferentes marchas gracias al enorme arco operativo de los que son los motores eléctricos.
Los mismos que además cuentan la ventaja de poder ser usados desde sus máximas revoluciones hasta cero sin que se detengan o calen. En ello, son muchos los fabricantes que lo afrontan diseñando la única relación de transmisión para el uso en ciudad. Por este motivo también muchos de los eléctricos a la venta limitan su velocidad máxima. A partir de ahí entran dos elementos: el convertidor y el condensador.
Convertidor
Así, en el grupo del motor eléctrico se encuentra el estator que sostiene el rotor. Este se alimenta de la fuente de electricidad (batería) y esto crea un movimiento circular controlado que se transmite a las ruedas. Es lo que hará porque el automóvil consiga después la fuerza requerida, tanto a bajas como a velocidades más altas.
Para aumentar esa velocidad, en lugar de un convertidor de par convencional, es el motor eléctrico el que se acopla al sistema de transmisión. Esto elimina por completo ese sentimiento de alargar los cambios que se genera con las cajas continuamente variables.
Condensador
Gracias a este pequeño condensador eléctrico dentro de la transmisión, el coche puede incluso recuperar energía cuando se desacelera. También suele realizar esta misma como apoyo extra al momento de arrancar velozmente. El sistema, que controla tanto la transmisión como el motor eléctrico, siempre intenta garantizar un equilibrio óptimo entre eficiencia y rendimiento.
Con este fin, el sistema puede controlar la velocidad libremente y el par del motor eléctrico. Finalmente, la fuerza inicial que se da es instantánea. Es por ello que la aceleración es mayor que en un vehículo de combustión.
