Cuando conduzcas un vehículo eléctrico por primera vez, es posible que tu coche no tenga ni siquiera una palanca de cambios que te permita cambiar de marcha. Pisa el acelerador (no el «pedal del gas»), y no sentirás ninguna transmisión que cambie de marcha. Entonces, ¿los vehículos eléctricos tienen transmisión?
La respuesta depende de a quién preguntes. Busca en sitios web de automoción de renombre y encontrarás diferentes respuestas, desde «sin transmisión» hasta «una especie de transmisión» y «una transmisión de una sola velocidad«. Aquí aclararemos los hechos y llegaremos al fondo de lo que impulsa tu vehículo eléctrico.
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¿Qué hace una transmisión?
Primero conviene definir lo que hace una transmisión. Una transmisión es una máquina que transmite potencia, así que en el sentido más estricto de la ingeniería mecánica, todo coche tiene una transmisión.
La transmisión de un vehículo transmite la potencia de rotación de la fuente de energía, ya sea un motor eléctrico o un motor de combustión interna (ICE), a través de un conjunto de engranajes a un diferencial, la unidad que hace girar las ruedas. Pero en el lenguaje común, mucha gente piensa que la transmisión es la parte de un motor que cambia las marchas de baja velocidad a alta velocidad o de adelante a atrás, como en «transmisión manual» y «transmisión automática». Ahí es donde las cosas se enturbian.
Una transmisión convencional
En un coche de gasolina, un motor de combustión interna debe girar a una serie de velocidades para que no se cale (porque gira demasiado lento) ni se sobrecaliente (porque gira demasiado rápido). Ese rango está aproximadamente entre 500 y 7.000 revoluciones por minuto (RPM). Para compensar esa limitación, la transmisión ajusta la relación entre el giro del motor y el de las ruedas cambiando entre marchas más bajas y más altas.
La rotación de la marcha más baja es más lenta que la del motor, lo que permite que éste funcione a un número de revoluciones lo suficientemente alto como para no calarse. La marcha más baja gira lentamente porque es la más grande en tamaño, lo que transfiere más fuerza pero menos velocidad a las ruedas, ya que la marcha tiene que hacer avanzar el vehículo desde un punto muerto.
La marcha más larga, por el contrario, es la más pequeña y funciona en «overdrive», es decir, gira más rápido que el motor, lo que permite que el coche se desplace a gran velocidad sin que el motor se sobrecaliente. En un vehículo de transmisión manual, al accionar el embrague se desacopla una marcha para que puedas cambiar a otra. Una transmisión automática hace lo mismo, pero sin la intervención del conductor.
¿Qué son los caballos de potencia?
La potencia de un motor se define por la velocidad y el par. La velocidad se define como el ritmo al que gira el motor, mientras que el par es la cantidad de fuerza de rotación que emite el motor. Cuando un motor con un suministro constante de energía gira rápidamente, pierde par. Cuando gira más despacio, el par aumenta.
¿Cómo funciona un motor EV?
Entre las características distintivas de los vehículos eléctricos está la aceleración silenciosa, instantánea y suave. Esto se debe a que la propulsión en un vehículo eléctrico funciona de forma diferente. Como sus nombres sugieren, la principal diferencia entre los vehículos eléctricos y los de gasolina es la fuente de combustible. Cuando pisas el acelerador de un vehículo eléctrico, la electricidad se envía desde la batería al motor eléctrico, haciéndolo girar rápidamente.
La mayoría de los vehículos eléctricos tienen un único motor de CA (corriente alterna) conectado a una caja de cambios. Lo que hay en la caja de cambios es lo que algunos llaman una transmisión, ya que en realidad es un conjunto de engranajes que transmite la rotación del motor a la rotación de las ruedas. Pero es más preciso llamarlo reductor de engranajes de una sola velocidad, ya que los múltiples engranajes de la caja de cambios están siempre conectados entre sí y, por tanto, todos giran al mismo tiempo.
La unidad de reducción de engranajes reduce las RPM del motor a las RPM más razonables de las ruedas en una proporción de aproximadamente 10 a 1. Por lo tanto, no hay embrague, ni desconexión de marchas, ni cambio de marchas de diferente tamaño según las necesidades del vehículo, es decir, no hay transmisión.
¿Hay marcha atrás?
Debido a que el motor de un vehículo eléctrico suele utilizar corriente alterna, no es necesaria la marcha atrás. El motor simplemente gira en sentido contrario.
Un motor de corriente alterna puede girar entre cero y 10.000 RPM o más. (El motor de un Tesla Model S Plaid 2021 puede girar hasta 23.308 RPM, una de las razones por las que puede acelerar hasta 200 millas por hora). Esto proporciona a los VE mucho par motor en una amplia gama de velocidades, con un «punto dulce» entre suficiente par motor y suficiente velocidad en el rango de 30-40 mph. La energía pasa directa y casi instantáneamente del motor a las ruedas a través de la caja de cambios, en lugar de hacerlo a través de una transmisión, y la transición de una velocidad a otra no tiene que cambiar de una marcha a otra, lo que permite una aceleración suave y silenciosa.
La ausencia de transmisión reduce la fricción (y, por tanto, el desgaste) que supone engranar y desengranar varias marchas. La transición fluida también mantiene mejor el impulso del vehículo que el cambio de marchas, que es una de las razones por las que los vehículos eléctricos son mucho más eficientes en el uso de la energía.
En general, un vehículo eléctrico convierte por término medio el 77% de la electricidad almacenada en su batería para hacer avanzar el coche, mientras que un coche de gasolina convierte entre el 12% y el 30% de la energía almacenada en la gasolina de su depósito. Gran parte del resto se desperdicia en forma de calor. La transmisión de energía desde el motor de un VE a sus ruedas tiene una eficiencia de entre el 89% y el 98%, dependiendo del vehículo, mientras que en un coche con motor de combustión interna, el mismo proceso desde el motor a las ruedas sólo tiene una eficiencia de entre el 14% y el 26%.
¿Pueden los VE tener varias marchas?
Cualquier vehículo, ya sea de motor de combustión interna o eléctrico, necesita más par que velocidad para impulsar el coche desde un punto muerto, y más velocidad que par una vez que el vehículo ya tiene impulso. Entonces, ¿no se beneficiarían los VE de las marchas múltiples? Sí, pero a costa de un sistema más complejo que requiere más piezas, más peso, más mano de obra y una mayor cadena de suministro, es decir, más costes para el consumidor, tanto de entrada como de mantenimiento.
Algunos Ev. más nuevos, como el Audi e-tron GT y el Porsche Taycan, tienen varias marchas, lo que les permite enviar más par a las ruedas para aumentar la aceleración. El proyectado Jeep Magneto tendrá incluso una transmisión manual con varias marchas. Los coches de carreras, como los de la Fórmula E, también tienen tan sólo dos: una para el par motor y otra para la velocidad de crucero, con el cambio de una a otra a unos 50 km/h. (El próximo Tesla Semi sólo tendrá una Transmisión variable continua
Algunos vehículos con motor de combustión interna y vehículos híbridos tienen transmisiones continuamente variables (CVT), una forma de transmisión automática que acelera sin problemas de una velocidad a otra, utilizando poleas en lugar de engranajes. Recientemente se han introducido sistemas de CVT para vehículos eléctricos, que pueden aumentar el par motor a velocidades más bajas para adaptarse a vehículos y cargas más pesados. Esto elimina la necesidad de que los ingenieros de los vehículos eléctricos encuentren un «punto dulce» de compromiso entre el par y la velocidad. Prometiendo una mayor eficiencia, los sistemas CVT pueden permitir a los vehículos eléctricos aumentar su autonomía, una preocupación clave de los potenciales compradores de VE. Algunos vehículos eléctricos resuelven este problema disponiendo de varios motores con diferentes relaciones de transmisión para ofrecer más o menos par, según las necesidades del vehículo, con una electrónica que cambia los electrones de forma más eficiente a los diferentes motores, en lugar de una transmisión que cambia las marchas de forma menos eficiente. El Lucid Air de alto rendimiento está disponible en las versiones dual o trimotor, por ejemplo, al igual que muchos vehículos Tesla. Y a diferencia de los engranajes de un vehículo con motor de combustión interna, los múltiples motores de un vehículo eléctrico pueden utilizarse simultáneamente, dando al vehículo tanto velocidad como par, mayor tracción o mayor agilidad. Las camionetas eléctricas Rivian tienen incluso motores independientes en cada rueda, lo que permite que la camioneta realice «giros de tanque«. El futuro de los vehículos eléctricos es un futuro abierto, con nuevas formas de propulsión todo el tiempo. Elon Musk incluso promete que la próxima iteración del Tesla Roadster tendrá un «sistema de propulsión de gas frío de SpaceX«. Abróchense los cinturones y permanezcan atentos. Múltiples motores en lugar de múltiples marchas
Abróchate el cinturón