saltar al contenido

Vehículos eléctricos

La clave del futuro sostenible de la movilidad

Debido a que no consume combustibles fósiles y funciona solo con electricidad, el vehículo eléctrico (EV) se ha convertido en un ejemplo modélico para la movilidad sostenible. Con el empeoramiento del calentamiento global y un creciente número de consumidores optando por vehículos más ecológicos que nunca, pronto llegará un momento en la cuota de vehículos eléctricos en el mercado global supere la de los vehículos de motor de combustión interna (VMCI). Según el informe de Bloomberg NEF de 2019 sobre las perspectivas de los vehículos eléctricos, el 30% de todos los coches del mundo serán vehículos eléctricos para 2040. Con la creciente capacidad de la batería, el desarrollo de la infraestructura de carga y la mejora del rendimiento de conducción, los EV modernos ayudan al medio ambiente y satisfacen el rendimiento que, de hecho, son la clave del futuro sostenible de la movilidad.

FUTURODeclaración: Lograr el liderazgo global en electrificación de vehículos para 2025

El E-GMP completa el Plan de Electrificación

Casi todo el mundo está estableciendo rigurosas regulaciones para acercarse a la “Edad cero del carbono” libre de emisiones, y los fabricantes mundiales están dirigiendo sus trabajos de I+D a dar respuesta a esta tendencia. Los EV, libres de emisiones, han surgido como la principal respuesta en la industria del automóvil.

Hyundai Motor Group ha declarado 2021 como el año en que comienza su viaje hacia el liderazgo mundial en electrificación de vehículos. Según el grupo, para 2025 habrá lanzado 23 líneas de vehículos ecológicos y vendido más de 1 millón de vehículos (es decir, una cuota de mercado del 10%). Se hará un esfuerzo concertado para electrificar los mercados surcoreano, estadounidense, chino y europeo para el año 2030; mercados en desarrollo como India y Brasil tendrán 2035 como objetivo equivalente. 

Estos ambiciosos objetivos son factibles gracias a E-GMP (Electric-Global Modular Platform), la primera plataforma exclusiva para EV de Hyundai Motor Group. Las plataformas diseñadas para los EV tienen importantes ramificaciones en la rentabilidad y la garantía de calidad de los EV, lo que explica por qué muchos fabricantes globales han centrado su capacidad de I+D en el desarrollo de una de estas plataformas. La E-GMP es la culminación de todo el saber hacer de electrificación de vehículos que Hyundai Motor Group ha ido adquiriendo durante estos años. En comparación con las plataformas existentes, que eran meras modificaciones de diseño de las plataformas ICEV, la E-GMP destaca por muchas ventajas: flexibilidad en el desarrollo, un diseño estructural optimizado para los EV, un sistema de batería estandarizado de alta capacidad, mayor autonomía, estética futurista y una revolucionaria amplitud del habitáculo.

El pasado mes de agosto, Hyundai Motor Company dio a conocer IONIQ, la marca de EV exclusiva del grupo basada en la plataforma E-GMP, y anunció los planes para lanzar secuencialmente el IONIQ 5 (un crossover compacto), el IONIQ 6 (un sedán de tamaño medio) y el IONIQ 7 (un SUV grande). Estos nuevos modelos suponen el cumplimiento de la declaración de valor hecha por el grupo en la Feria del Automóvil de Ginebra de 2016, “Libertad de movilidad”, para la cual el grupo había lanzado un proyecto de innovación en movilidad con el mismo nombre: proyecto IONIQ. Ese mismo año, se presentó el modelo IONIQ con la primera gama totalmente ecológica del mundo (HEV, PHEV y EV); más adelante, el IONIQ EV sería coronado como el EV más eficiente en cuanto a energía en EE. UU. en 2019. Siguiendo esta filosofía y herencia de los predecesores, en 2020 se relanzó el IONIQ como una marca dirigida a satisfacer las necesidades de los consumidores que buscan un estilo de vida moderno y ecológico.

Kia Motors también está ejecutando la estrategia a medio plazo denominada ‘Plan S’, que cambia su dirección a modelos de negocio basados en la movilidad de siguiente generación y EV. La compañía ha anunciado un plan para aumentar su proporción de ventas de EV a un 20% para septiembre de 2025, y también ha presentado 7 modelos de EV que se pondrán en el mercado a través de lanzamientos secuenciales hasta 2027.

Línea de productos de la marca IONIQ

TECNOLOGÍATecnologías clave de los EV

Principio básico de funcionamiento de un EV

Cuando el conductor enciende el vehículo, la electricidad de la batería de alta tensión arranca el vehículo; los sistemas se activan en modo de espera. Cuando se pisa el pedal de aceleración, el motor gira y produce el par máximo. A continuación, la transmisión EV suministra la potencia a las ruedas de acuerdo con las características del motor.

Principales partes y tecnologías

1. El sistema PE

1-1. Motor

El equivalente del motor de un ICEV, el motor produce la potencia mediante la cual el vehículo puede funcionar convirtiendo la energía eléctrica de la batería en energía mecánica. El motor también sirve como generador durante la reducción, mediante el sistema de frenado regenerativo*.

* sistema de frenado regenerativo: convierte la energía cinética del funcionamiento elástico (por ejemplo, desplazamiento cuesta abajo) en energía eléctrica, que luego se almacena en la batería. El sistema básicamente recupera, o regenera, parte de la energía consumida durante el frenado.

1-2. Transmisión EV

El equivalente de la transmisión en un ICEV, la transmisión EV ajusta el número de revoluciones del motor, de modo que el vehículo eléctrico pueda alcanzar un par más alto. 

*Desconectador de la transmisión EV: el primer mecanismo del mundo mediante el cual el motor y el eje de transmisión se pueden conectar o desconectar según sea necesario. El mecanismo permite el cambio libre entre 2WD y 4WD.

1-3. Inversor

El inversor convierte la alimentación de CC de la batería a la alimentación de CA utilizada para el control de par del motor. El módulo de potencia del inversor viene con semiconductores de carburo de silicio (SiC) que son más eficientes que los semiconductores existentes fabricados con silicio (Si).

*Semiconductores de SiC: Semiconductores de potencia que utilizan avanzado material de carburo de silicio (a diferencia del silicio) para convertir/procesar/controlar la electricidad. Son más robustos, con una mayor conductividad térmica y conservan la energía mejor que los semiconductores de Si de la generación anterior.

2. Sistema de gestión de carga del vehículo (VCMS)

Un componente central del V2L* junto con la ICCU, los VCM supervisan todas las funciones del vehículo relacionadas con la carga.

*V2L (vehículo a carga): Una tecnología que permite que la energía eléctrica de la batería sea utilizada por dispositivos externos. La potencia máxima se establece en 3,5 kW debido a ciertas especificaciones de piezas. Si se utiliza una unidad ICCB (In-cable Control Box), el sistema también puede cargar lentamente la batería de otro vehículo (V2V; vehículo a vehículo).

3. Unidad de control de carga integrada (ICCU)

El ICCU es una actualización del OBC, que solo permite la carga unidireccional desde una fuente externa a la batería. Ahora permite la carga bidireccional. Activa la función V2L mencionada anteriormente.

4. Unidad de control del vehículo (VCU)

La VCU es responsable de controlar la mayoría de las funciones del vehículo que dependen de la electricidad, incluyendo el control del motor, el frenado regenerativo, el control de la climatización, la electrónica del vehículo y la alimentación eléctrica. 

5. Batería de alta tensión

La batería almacena y suministra la energía eléctrica necesaria para alimentar el coche. La inserción de más celdas de batería en la batería incrementa la autonomía del vehículo, pero también hace que el vehículo sea más pesado y más caro. Encontrar el punto intermedio que mejor se adapte al modelo de vehículo es clave. Los avances recientes en la tecnología de las baterías han logrado un aumento gradual de la densidad de energía de las baterías.

6. Sistema de carga múltiple de 400/800V

Este sistema patentado, aplicado a la plataforma E-GMP, es el primer sistema de carga en el mundo que permite una perfecta carga múltiple entre 400V y 800V. El sistema de carga de 800 V requiere 18 minutos hasta el 80 por ciento de la capacidad, lo que proporciona 500 km de autonomía; una carga de solo 5 minutos puede producir 100 km. El sistema también admite la carga rápida continua de 400 V, en cuyo caso utiliza el motor y el inversor para convertir la tensión de 400 V a 800 V antes del almacenamiento en la batería.

TECNOLOGÍA CLAVEMaximización de la eficiencia energética

Sistema de bomba de calor con reciclaje de calor residual

Reutiliza el calor residual de los componentes electrónicos para calentar el habitáculo

La reducción de la autonomía en invierno ha sido durante mucho tiempo un problema en la conducción de un VE: cuando la temperatura cae, aumenta la resistencia en la batería, lo que lleva a la reducción de la autonomía por debajo de los niveles normales. Además, a diferencia de los ICEV, que pueden utilizar el calor del motor para la calefacción del habitáculo, los EV deben utilizar la energía eléctrica de la batería para hacerlo, lo que tiene como resultado una mayor pérdida de autonomía.

Hyundai Motor Group trató de resolver estos problemas mediante el desarrollo de un sistema de bomba de calor con reciclaje de calor residual, un paso adelante hacia la creación de un vehículo verdaderamente ecológico. El nuevo sistema de bomba de calor se instaló por primera vez en 2014 en el Soul EV, y redujo la pérdida de autonomía en invierno en un destacable 19% para el EV IONIQ. Además, en parte gracias al sistema de bomba de calor, el Kona EV alcanzó el primer puesto en la prueba de autonomía en invierno realizada por la Federación Noruega de Automóviles (NAF).

Para ser justos, la gran mayoría de fabricantes utilizan sistemas de bomba de calor similares. Pero hay una variación significativa en la pérdida de autonomía en invierno por marca y modelo de vehículo. El sistema de bomba de calor de Hyundai Motor Group utiliza, no solo el calor del aire exterior, sino también el calor residual de los componentes electrónicos del vehículo (por ejemplo, el motor, OBC, módulo EPCU/PE, batería y cargador lento) para calentar el habitáculo. En esencia, esta capacidad de “reciclaje” coloca el sistema de bomba de calor del grupo por delante de sus competidores.

El corazón de la seguridad del EV

Gestión de la batería y sistemas de corte de alimentación

Con frecuencia, los EV son erróneamente considerados peligrosos por aquellos que, a menudo injustificadamente, temen las descargas eléctricas o la radiación electromagnética. Los EV modernos se construyen con diversas medidas de seguridad para evitar el daño a sus componentes electrónicos (y, por extensión, a los pasajeros). La protección estructural de la batería frente a descargas físicas, la prevención de fallos de funcionamiento de los componentes que dañen la batería y la garantía de la seguridad del puerto de carga son ejemplos de estas medidas.

Protección estructural del módulo de la batería

La mayoría de las características estructurales de seguridad trabajan para proteger la batería de alta tensión frente a descargas físicas externas.

Se ha aplicado a la película separadora del interior de la batería, que sirve para separar los materiales del ánodo y el cátodo y permite que solo el ion de litio pase a través de pequeños poros, un fino revestimiento de cerámica como medida de protección frente a impactos. Se eligieron baterías tipo “pouch” para proteger la batería del calor externo, y las juntas laterales en todos los lados de la batería se han reforzado con materiales que amortiguan los golpes. Las baterías para los EV basados en E-GMP soportan una carga ultrarrápida de 800V, cuya alta tensión es inherentemente más propensa al peligro. Pero gracias a su estructura de canal de refrigeración dividido, el sistema de batería de alta tensión puede mantener su seguridad incluso en caso de fugas de refrigerante.

El sistema de batería de la plataforma E-GMP utiliza la estructura de canal de refrigeración dividido, que puede garantizar la seguridad del sistema incluso en caso de fugas de refrigerante

Cuatro rigurosas pruebas de validación de la batería EV

Prueba de choque: comprueba si la batería arde o explota con un choque trasero
Prueba de resistencia al agua: comprueba si la batería es resistente al agua
Prueba de inmersión en agua salada: comprueba si la batería se incendia o explota cuando se sumerge en agua salada 
Prueba de fuego: comprueba si la batería explota al exponerse al fuego

Diseño a prueba de fallos de la batería

La batería de un EV interactúa con los demás componentes electrónicos del vehículo para su funcionamiento, por lo que un fallo de funcionamiento de un componente puede “propagarse” a la batería. La función a prueba de fallos existe para evitar que se propaguen daños de otras partes a la batería. Cuando se detectan anomalías en la batería, la alimentación de la batería se activa o se corta automáticamente a través de un relé (interruptores eléctricos que abren y cierran circuitos en determinadas condiciones). 

Características de seguridad del puerto de carga

¿Es peligroso cargar un EV bajo la lluvia? No precisamente. Nuestros EV incorporan el sistema de 4 etapas para la prevención de descargas eléctricas. Cuando se pulsa el botón de la pistola de carga, el flujo eléctrico se corta inmediatamente para evitar que se dañe el área del conector; las entradas de líquido no deseadas, como la lluvia, se descargan a través del orificio de drenaje del interior del puerto de carga; el sistema de carga solo inicia la carga después de un retardo establecido tras la confirmación de la conexión correcta al puerto de carga; y finalmente, al insertar el cargador en el puerto, el área del conector está sellada herméticamente para evitar que se filtre líquido no deseado durante la carga.

TECNOLOGÍATecnologías centrales de E-GMP

E-GMP es la primera plataforma exclusiva de vehículos eléctricos de Hyundai Motor Group que, a través de la modularización y la estandarización, puede responder más rápidamente a las necesidades cada vez más diversas del mercado. La plataforma permite a los vehículos eléctricos maximizar la fuerza de la característica de rendimiento de conducción estable respecto a su segmento. También garantiza la seguridad del pasajero en una carrocería duradera, sin mencionar la amplitud hasta ahora desconocida en un vehículo con motor de combustión interna (ICEV, Internal Combustion Engine Vehicle). La experiencia de carga más rápida y eficiente, así como la capacidad de la batería de servir como un puerto de carga para los electrodomésticos de camping, también hacen que la plataforma cambie el estilo de vida del consumidor en movimiento. 

Estas innovaciones fueron posibles en gran parte gracias al sistema PE, la unidad modular compacta y eficiente del motor y la batería cuya capacidad de batería se puede modificar fácilmente para satisfacer las necesidades concretas de los modelos de automóviles de destino. Actualmente, Hyundai Motor Group colabora con varios fabricantes competentes de baterías para perfeccionar la plataforma, que, según el grupo, servirá como el punto de inflexión que nos llevará más allá de los vehículos eléctricos a la nueva era de la movilidad autónoma e inteligente.


E-GMP

TECNOLOGÍA CLAVE1. Maximización del rendimiento de conducción de vehículos eléctricos

El sistema PE

E-GMP proporciona el sistema PE, desarrollado para maximizar el rendimiento de conducción de los vehículos eléctricos. El sistema PE, que equivale al sistema de transmisión del ICEV, consta del motor, la transmisión EV, el inversor y la batería.

Se puede decir que el sistema tiene cuatro características principales. Primero, es compacto. Con el motor, la transmisión EV y el inversor incorporados en un solo cuerpo, el sistema elimina el desperdicio de espacio redundante, reduciendo así el peso del vehículo. La cantidad de piezas para fabricar la batería también se redujo en comparación con las baterías existentes, y este módulo de batería compacto ayuda aún más a E-GMP a optimizar la estadística de la autonomía del EV, que siempre es importante.

Incorporación de motor, transmisión EV e inversor en una sola unidad

Segundo, es eficiente. El motor ahora es mucho más eficiente, lo que permite que el vehículo viaje más lejos con la misma capacidad de batería. Las bobinas que se encuentran dentro del motor tienen la “tecnología de bobinado en horquilla”, que hizo que la generación de energía fuera más eficiente, y el método de enfriamiento se cambió a un sistema de enfriamiento por aceite más rápido y eficiente mediante el cual el aceite refrigerante utilizado en la transmisión EV se enfría y se rocía directamente sobre el motor.

Visualización del sistema de refrigeración del motor

Además, los módulos de potencia del inversor ahora están equipados con semiconductores de potencia de carburo de silicio (SiC) altamente eficientes para maximizar la autonomía del vehículo, y las ruedas delanteras recibieron el primer sistema de desconexión reductor del mundo que permite que el vehículo cambie libremente entre los modos de conducción 4WD (tracción a las cuatro ruedas) y 2WD (tracción a dos ruedas).

Tercero, es cómodo. Los desarrolladores de E-GMP exploraron muchas formas de hacer que la carga de vehículos fuera lo más sencilla posible. El resultado de esa exploración es la incorporación del sistema de carga ultrarrápida de 800 V que, junto con la carga principal de 400 V, conforma el sistema de carga múltiple de E-GMP. La mayoría de las estaciones de carga actuales utilizan una carga de 400 V, pero la carga de 800 V está avanzando considerablemente, especialmente en algunas partes de Europa. E-GMP de Hyundai Motor Group es el primer sistema de carga múltiple del mundo que, mediante el uso del motor integrado y el inversor, es capaz de admitir cargas de 800 V o 400 V sin necesidad equipos adicionales o ajustes manuales. Su carga ultrarrápida de 800 V requiere 18 minutos hasta el 80 por ciento de la capacidad y solo 5 minutos para proporcionar una autonomía de conducción de 100 kilómetros.

Finalmente, es divertido de conducir. La diversión es obvia en el sistema de motor de “alta respuesta” en 4WD. E-GMP se proporciona con un motor de alto rendimiento en la rueda trasera y otro motor en la rueda delantera, lo que permite la tracción a las cuatro ruedas (4WD). El motor se colocó más bajo de lo habitual, al igual que la batería, y esta eficiente distribución del peso y el diseño de bajo centro de gravedad permiten que los vehículos con E-GMP giren en curvas cerradas y corran a altas velocidades de manera más estable. Además, el enlace múltiple de las ruedas traseras (que anteriormente solo estaba disponible en los segmentos medianos a grandes) y el eje de transmisión integrado (IDA, Integrated Drive Axle) completan el E-GMP mejorando considerablemente el rendimiento de R&H (conducción y maniobravilidad).

El diseño de E-GMP posibilita la función 4WD.

2. Protección de pasajeros y batería

Asuntos relacionados con la seguridad

E-GMP divide la plataforma en zonas independientes, cada una de las cuales es responsable de una determinada tarea de seguridad. Primero, la “zona de absorción de energía”, que se extiende desde la viga trasera hasta el montaje trasero del falso bastidor, se diseñó para invitar a la deformación de la carrocería y el chasis para mitigar mejor el impacto externo. Por el contrario, la “sección del soporte inferior”, que abarca el montaje trasero del falso bastidor y el salpicadero, se diseñó para evitar la carga de impacto y proteger mejor el módulo PE y la batería de alto voltaje en el área del chasis.

Finalmente, la “zona de protección de la batería”, que abarca el salpicadero y la batería de alto voltaje, cuenta con un refuerzo de acero de resistencia ultraalta para proteger la batería. Primero, para proteger a los pasajeros, el habitáculo se diseñó en la estructura de distribución de carga del pilar A para resistir la deformación; la unión del falso bastidor delantero y la parte inferior del guardabarros se reforzó en la misma línea. Para mejorar la seguridad en pequeños choques de superposición, se instaló una nueva estructura de barra transversal que conecta las partes derecha e izquierda del habitáculo del motor, y se amplió la sección transversal de los largueros laterales para aumentar su rigidez.

Obviamente, la batería también requiere una protección especial en caso de accidente. Se aumentó la aplicación de material estampado en caliente en la parte delantera y los laterales de la batería, y se aplicó aluminio extruido dentro del precinto lateral para proteger aún más la batería. La placa trasera de la carcasa de la batería se fabricó con aluminio y el centro de la carcasa se unió firmemente a la carrocería del automóvil, lo que permitía una estructura con capacidad de absorción de impactos eficiente.

E-GMP es elegante, con un voladizo corto y una distancia entre ejes más larga que contribuyen a un diseño acorde con los vehículos eléctricos modernos. Pero sus evoluciones también cumplen los estándares de seguridad globales cada vez más rigurosos, sin mencionar la amplitud para lograr nuevos estilos de vida automotrices. 

3. Movilidad incorporada a la vida diaria

Estilo de vida UX

El EV “45 Concept” de Hyundai, ganador del codiciado premio iF Design Award 2020.

La capacidad de E-GMP para la flexibilidad de diseño también puede ofrecer nuevas experiencias de estilo de vida automotriz para los pasajeros. El corpulento motor de combustión interna ha sido reemplazado por un motor compacto, y el voluminoso sistema de control de climatización se ha trasladado al habitáculo del motor (o, para ser exactos ahora, al habitáculo de PE) en tipo split para ocupar ese espacio. El suelo se ha aplanado, con la batería colocada más abajo y el túnel central eliminado, de manera que el espacio liberado resultante era suficiente para garantizar grandes espacios para las piernas en todos los asientos y, especialmente, en los asientos traseros. 

Sin embargo, esta estructura de suelo plano podría significar algo más que solo espacio para las piernas. Debido a que esencialmente permite la reorganización de los propios asientos, los diseñadores tienen la libertad de buscar diseños de interiores sin precedentes que coincidan con la finalidad del vehículo y las necesidades de estilo de vida de los consumidores de destino; en otras palabras, el pionero de nuevas formas de experimentar la vida en movimiento puede seguir rápidamente la electrificación de los vehículos.

Imagínese convertir su vehículo en un “espacio solo para humanos”, con una gran variedad de dispositivos digitales inteligentes; incluso podría convertirlo en una oficina móvil. El mejor ejemplo de este potencial es el “45 Concept”, el vehículo totalmente eléctrico de Hyundai con un espacio interior moderno y acogedor. Con materiales de madera, textiles y cuero, el espacio del habitáculo rezuma calidez hogareña, un lugar donde uno puede tomar un respiro y descansar.

HISTORIALas crónicas del desarrollo de los EV de Hyundai Motor Group

1991Sonata EVEl primer EV de Corea fue pionero para otros vehículos ecológicos
2010Desarrollo de ‘BlueOn’El primer EV de alta velocidad de Hyundai Motor Company, basado en el i10, se suministró a organizaciones gubernamentales y municipios seleccionados.
2011Producción masiva del ‘Ray EV’El primer EV de alta velocidad de Corea se está produciendo en masa
2014Presentado el primer ‘Soul EV’ de Kia MotorsEn 2020, el Soul EV convertiría en el primer ganador coreano de la WCA con el título de “World Urban Car”.
2016Se desarrolló ‘IONIQ’La gama de modelos ecológicos incluía la gama completa de EV/HEV/PHEV.
2018Se presenta el SUV eléctrico compacto ‘Kona EV’ de Hyundai Motor CompanySe registró una autonomía de 1.026 km con una sola carga en una prueba de conducción en Eurospeedway Lausitz (Jul. 2020)
2020Garantizando el liderazgo mundial en la electrificación de vehículosPlataforma exclusiva para EV desarrollada con soporte de carga ultrarrápida
2020Lanzamiento de ‘IONIQ’, la primera marca exclusiva EV, basada en la plataforma E-GMP de Hyundai Motor Company
2021Se activará totalmente la gama Genesis Electric
2025Se habrán vendido más de 560.000 vehículos eléctricos de batería a nivel mundial