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El sector de la automoción está viviendo una indudable transformación en los sistemas de tracción de los vehículos. Esta tendencia, lenta pero firme, incorpora cada vez más tecnología eléctrica y se traduce en la llegada al mercado de vehículos híbridos, híbridos enchufables, así como los primeros vehículos eléctricos, que tienen cada vez más presencia pese no haber alcanzado aún su estado de madurez tecnológica.
La evolución hacia ésta movilidad eléctrica sostenible, está causada por la búsqueda, por parte de los fabricantes, de alternativas para vehículos menos contaminantes, más eficientes y con menor dependencia con el petróleo.
Pero la tendencia a la electrificación de los vehículos no consiste en un simple cambio de motorización y almacenamiento del vehículo. La ocasión se aprovecha para replantear el vehículo globalmente, sus requisitos, usos, interacción con los usuarios, etc. Ya no solo hablamos de vehículo en si, sino de movilidad. Un periodo de transformación tecnológica se está iniciando, un cambio en el paradigma de la movilidad, que poco a poco llegará a los usuarios.
Entonces, ¿Cuáles serán las características de estos vehículos, dentro de este cambio de paradigma de la movilidad? A continuación os presentamos nuestra visión del vehículo del futuro y sus requisitos:
– Eficiencia energética y emisiones
Es inevitable comenzar por el consumo, CO2 y otras emisiones. En este punto entra en juego la evolución tecnológica desde los actuales motores de combustión interna hacia los sistemas híbridos, eléctricos o pilas de hidrógeno. Por otro lado, la mejora de la eficiencia energética también implica la necesidad de adaptar el vehículo a las necesidades del usuario. Quedará obsoleta la utilización de un vehículo de 1200 kg y 1000 km de autonomía para realizar desplazamientos urbanos de una persona y menos de 20km. El uso de vehículos cada vez más ligeros para cubrir estas necesidades de movilidad urbana implica una mejora del consumo muy notable. Los vehículos de ciudad o “City Cars” son un claro ejemplo de esta tendencia.
– Conectividad con el entorno
Los nuevos dispositivos “Smart” (Tablets, telefonos, etc.) están revolucionando la conectividad del usuario con su entorno mediante servicios, aplicaciones, realidad aumentada, etc. Ésta tecnología también está llegando a los vehículos, lo que implica un incremento de su conectividad con el usuario, con otros vehículos, con la ciudad, las redes eléctricas, los peatones, etc. El objetivo es dotar al coche de inteligencia (Smart vehicle) que le permita interaccionar con su entorno y ofrecer notables mejoras en cuanto a la conducción, seguridad y servicios al usuario.
– Sinergia con las futuras Smarts Grids
El uso de tecnologías eléctricas y vehículos con una importante capacidad de almacenamiento de energía, permite pensar en una futura interacción entre el vehículo y la red eléctrica inteligente. Esto es posible mediante un flujo bidireccional de la energía (sistemas V2G), permitiendo más flexibilidad en la regulación eléctrica de la red local. Pero más allá de ésta oportunidad futura, lo importante es entender que el sector de la automoción ya no está solo. Los futuros sistemas de movilidad sostenible sientan en la misma mesa la automoción y el sector de la energía, obligados a entenderse y complementarse.
– Flexibilidad y funcionalidad
Una de las características de los vehículos actuales es la capacidad de adaptarse a cualquier necesidad del usuario. La manera de hacerlo es simple, aunque poco eficiente: se sobredimensiona el vehículo privado en espacio y peso, a pesar del impacto en el consumo energético. Los “City Cars” (con capacidad limitada) y vehículos eléctricos en general (con autonomía limitada) deben encontrar la fórmula para alcanzar esta flexibilidad y funcionalidad para responder a las necesidades de sus usuarios, sin perder de vista el concepto de eficiencia energética. El disponer de dos vehículos (para desplazamiento urbano y extraurbano) no parece una buena opción. La solución pasa por sistemas de vehículo compartido (tipo “car-sharing”) u otras fórmulas tecnológicas en el vehículo o de movilidad global, permitiendo al usuario el acceso a un “servicio” o “producto” que cubra sus necesidades de movilidad.
– Puerta para nuevos actores del mercado y negocio
Este es un aspecto básico para el desarrollo de nuevas tecnologías. El futuro “Smart Vehicle” está probablemente condicionado por el éxito de las fórmulas de negocio asociadas. Dejando atrás el modelo mayoritario de “diseño, fabricación y venta/alquiler de vehículo”, así como de combustible; los futuros vehículos deben permitir la entrada de nuevos actores de mercado, ofreciendo servicios y productos que completen el modelo de negocio actual. El éxito del vehículo eléctrico está probablemente ligado a las oportunidades de negocio transversales que éste genere.
Bajo estos principios, desde Altran, hemos trabajado en el desarrollo de un concepto de vehículo multifuncional como un granito de arena más en este proceso de evolución tecnológica: el Altran eMOC (electric Modular Car).
Altran eMOC
El concepto
El concepto eMOC se puede definir como un vehículo eléctrico urbano, con flexibilidad y capacidad de adaptación a otras necesidades del usuario, mediante su extensión con un sistema de módulos. Estos módulos se acoplan al vehículo urbano de base, bajo unas reglas mecánicas, eléctricas y electrónicas estrictas, ofreciendo las siguientes características: más potencia, extensión de autonomía, autogeneración de energía con renovables, más capacidad de carga o de pasajeros, etc.
Altran eMOC
El vehículo base, es un vehículo autónomo de 2 pasajeros diseñado para cubrir las necesidades básicas de movilidad urbana. Destaca principalmente por sus reducidas dimensiones y su sistema de tracción 100% eléctrico, con ruedas traseras motorizadas (in-wheel motors) y un sistema eléctrico integrado en la plataforma del vehículo con un pack de baterías compacto, a base de celdas de Litio-ion, y con un sistema de intercambio de baterías rápido.
Dimensiones eMOC base car & sistema eléctrico integrado en la plataforma
Sus dimensiones y peso ligero (estimado en 500 kg) permiten ofrecer una solución energéticamente eficiente para desplazamientos cortos o medios de 1 o 2 personas. Los módulos permiten extender este uso a trayectos más largos o mayor carga/pasajeros o incluso mejorar la eficiencia energética del conjunto durante el trayecto o en estacionamiento.
Altran eMOC base car & ejemplos de módulos
En el centro del vehículo un dispositivo inteligente tipo “Smart Tablet” o “Smartphone”, permite la configuración correcta de los módulos y al mismo tiempo asegurar un alto nivel de conectividad e interacción entre el vehículo y su entorno o con el propio usuario.
El vehículo de base
El vehículo de base está equipado con dos motores, integrados en las ruedas traseras, permitiendo una potencia conjunta de 25 kW. En paralelo, la capacidad prevista de batería es de 15 kWh, permitiendo 125 km de autonomía en ciclo urbano.
La velocidad máxima está prevista en 80 km/h, con una aceleración de 0-50 km/h en menos de 6s.
Otras características importantes del vehículo son la mencionada conectividad del vehículo con su entorno mediante un dispositivo Smart, así como el sistema eléctrico integrado en la plataforma del vehículo, que permite un sistema de intercambio de la batería sencillo y rápido.
Altran eMOC base car
Los módulos
El concepto de modularidad permite pensar en todo tipo de diseños y extensiones del vehículo para mejorar sus prestaciones, eficiencia o servicios al usuario. En este sentido podemos pensar en diferentes tipos de módulos como:
Módulos de pasajeros: módulos para aumentar la capacidad de transportar pasajeros (2 o 4 personas adicionales)
Módulos de generación de energía: que permiten, mediante energías renovables, cargar las baterías durante el trayecto o en estacionamiento.
Módulos de extensión de potencia o autonomía: añadiendo una motorización adicional en el módulo o bien un sistema de extensión de autonomía (baterías, pila de combustible, ICE range extender, etc.)
Módulos de servicios: dentro de este grupo podemos pensar en todo tipo de módulo, desde carga de equipaje o compartimentos frigoríficos, hasta módulos publicitarios y/o estéticos.
Esta clasificación o lista de módulos no es extensiva. El principio básico del concepto eMOC es la propuesta de una plataforma modular y un sistema de acople estandarizado. En base a esta plataforma y este sistema de anclaje standard, todo tipo de módulo tiene cabida, dando libertad a emprendedores y empresas a realizar sus propias propuestas de extensión modular del vehículo.
El conjunto
El conjunto de: vehículo de base y módulos, puede dar lugar a configuraciones con 6 ruedas. Para conseguir un buen nivel de maniobrabilidad, el diseño del eMOC incorpora un sistema de dirección electrónico, actuando sobre las ruedas delanteras y las traseras. Al acoplar un nuevo módulo, el dispositivo “SMART”, que permite la interacción entre el vehículo y el usuario, realizará el reconocimiento del módulo y la descarga de las informaciones necesarias hacia su unidad de control para la gestión correcta de la dirección, y esto será en función de la longitud añadida al vehículo global.
El eMOC y sus múltiples configuraciones
Tablet como centro de comunicación entre vehículo, módulo y usuario
Sistema de anclaje de los módulos
El anclaje entre vehículo y módulos es lógicamente un elemento clave para el buen funcionamiento del conjunto. La propuesta eMOC dispone de tres zonas de conexión para ello. Cada anclaje permite no solo el acople mecánico, sino también la conexión eléctrica (acceso a la red de “alta tensión” 150V del vehículo) y electrónica (intercambio de información con el sistema de control del vehículo).
Zonas de conexión externas del vehículo y sistema de anclaje
Para permitir el acceso a la red de alta tensión del vehículo (llamada “alta” por distinción del sistema electrónico de 12V) se ha diseñado un sistema eléctrico, también modular, que posee un bus central de 150V y 9 terminales conectados. Cada uno de los terminales posee un sistema propio de seguridad para la conexión con: la batería principal, la alimentación de inverters/motores y con el acceso del cargador y los diferentes módulos (que pueden absorber o aportar energía). Con esta arquitectura y un control de tensión en cada uno de los terminales, se hace posible el intercambio de energía con los módulos de forma segura.
Arquitectura eléctrica modular del eMOC
A parte de la conexión eléctrica y electrónica, el anclaje entre módulos y vehículo base se asegura con un sistema de conexión mecánico como se muestra en la figura. Este sistema de conexión dispondrá de un doble sistema de seguridad electrónico y mecánico para asegurar el buen acople entre ambos.
Sistema de anclaje entre vehículo y módulos
El eMOC como generador de negocio
El concepto Altran eMOC está diseñado no solo como alternativa de vehículo dentro de los modelos de negocio actuales existentes en el mercado de la automoción. Este concepto pretende ir más allá y proponer una solución de movilidad que, al mismo tiempo, sea un promotor de nuevos mercados y nuevos actores.
Por un lado, como ya ocurre con otros modelos eléctricos urbanos, el vehículo se adapta a los crecientes modelos de negocio de car-sharing o vehículo compartido, y otras fórmulas de movilidad, cuya popularidad está creciendo actualmente. La concepción del vehículo no solo como un producto privado, juntamente con los servicios asociados de mantenimiento, gestión de la recarga y de la energía, etc. Abre las puertas a nuevos modelos de negocio, claves para la implantación de los vehículos eléctricos.
Por otro lado, la característica de modularidad del eMOC también abre las puertas a nuevos actores y nuevos modelos de negocio. Una vez definidos los standards de anclaje y las condiciones de diseño de los módulos, su diseño y fabricación se convierte en una actividad libre, bajo una regulación de homologación por parte del fabricante, en la que nuevas empresas emprendedoras pueden entrar. Cada empresa es libre de diseñar y proponer un módulo que aporte una nueva funcionalidad al vehículo o un nuevo servicio; ofreciéndolo en venta, alquiler o cualquier otro formato.
El eMOC es simplemente el concepto básico de vehículo y las reglas de modularidad, sobre las que construir toda una serie de extensiones compatibles entre los mismos. Es pues, un concepto que apuesta por su propio desarrollo a través de un mercado abierto.
Como líder global en innovación y consultoría en ingeniería de alta tecnología, Altran apoya a las compañías en la creación y desarrollo de sus nuevos productos y servicios. Durante 30 años, el Grupo ha estado ofreciendo servicios a los jugares clave en los campos del aeroespacio, automoción, energía, ferrocarril, finanzas, sanidad, telecomunicaciones… Presente en cada fase del desarrollo de proyectos desde la planificación estratégica de nueva tecnología a la fabricación, Altran es capaz de capitalizar su experiencia en cuatro dominios clave: gestión de ciclo de vida del producto, ingeniería mecánica, ingeniería de sistemas y sistemas integrados y sistemas TI. Con una red global de 17.000 colaboradores (incluyendo 15.000 consultores), en más de 20 países y 500 clientes, el Grupo registró unas ventas de 1.420 millones de euros en 2011.
Por Miquel Mateu, Project Manager del coche eléctrico de Altran, http://www.altran.es/
