Por el creciente interés en el uso y fabricación de vehículos eléctricos que reemplacen a los autos de combustión, es necesario el desarrollo de sistemas que contribuyan al buen funcionamiento de estos. Por ello, con la finalidad de tener un buen control de las ruedas, investigadores de la Facultad de Ciencias de la Electrónica (FCE) diseñaron un diferencial electrónico para automóviles eléctricos urbanos.

“Típicamente en un vehículo a combustión el control de las ruedas de la tracción se realiza a través de un diferencial mecánico, lo que permite que las llantas cambien de velocidad (una gira a mayor velocidad que otra) y así se evita que el auto se derrape al girar en una curva”, explicó Jesús Manuel Muñoz Pacheco, profesor investigador de esta unidad académica.

Indicó que este tipo de transmisión mecánica no sería eficiente en un vehículo eléctrico, debido a que representaría un peso excesivo y la batería del auto no duraría mucho. “Por ello buscamos soluciones que permitieran reducir el espacio físico y el peso de forma considerable, a través de un sistema completamente electrónico”.

Este diferencial está construido con componentes electrónicos de estado sólido que se pueden acoplar directamente a los motores eléctricos de un vehículo, este hecho aporta grandes ventajas ya que es posible controlar  de forma independiente las ruedas del coche y así proveer mecanismos de  seguridad al conducir en ambientes complicados como lluvia, arena, nieve, etcétera.

“Con un diferencial mecánico las ruedas tienen que ir hacia un mismo lado, mientras que con uno electrónico no tenemos esta limitante, ya que este va acoplado directamente al motor que las controla, lo que permite que su acción sea más rápida y las llantas puedan ser dirigidas de forma independiente, lo cual es muy útil al conducir en los ambientes antes mencionados”, precisó.

Dio a conocer que esta idea surgió a partir de una vigilancia tecnológica realizada en nuestro país, lo que permitió identificar las necesidades que faltaban de cubrir en el mercado, “nos dimos cuenta de que no existe alguna empresa mexicana que fabrique diferenciales electrónicos y es ahí donde encontramos una gran área de oportunidad”.

Por su parte, Fermi Guerrero Castellanos, profesor investigador de la FCE, mencionó que como parte de los componentes del diferencial electrónico, en esta facultad se diseñaron algoritmos de control capaces de recrear las mismas funciones que un diferencial mecánico, pero sin las desventajas relacionadas con el peso y el desgaste.

“Los algoritmos están implementados en un FPGA, un dispositivo electrónico programable, lo que posibilita tener el control de las dos ruedas en el vehículo”.

Para la generación de estos sistemas se necesitó de una extensa  investigación, así como de varias simulaciones por computadora y pruebas de aceleración de los motores, en las que se utilizaron los modelos matemáticos de un vehículo eléctrico.

A su vez, Gerardo Mino Aguilar, secretario de Investigación y Estudios de Posgrado de la FCE, señaló que este trabajo forma parte del proyecto “Vehículo eléctrico urbano energéticamente eficiente”, financiado por Conacyt, en el que participan dos empresas, una mexicana y una extranjera, así como la Universidad Politécnica de Cataluña, en España, y la BUAP.

Mencionó que la idea del proyecto es desarrollar un control global de un vehículo eléctrico, así como un sistema de energía que incluya tecnologías modernas, tanto de baterías como de super capacitores, por lo que cada instancia involucrada trabajará en un desarrollo específico.

Este proyecto representó, asimismo,  la participación de estudiantes y becarios de la FCE, de licenciatura y posgrado, quienes hicieron reportes técnicos y tesis relacionadas con este.

Tanto el diferencial electrónico como  los algoritmos de control cuentan con un registro de solicitud de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial. En el mediano plazo, se espera que esta tecnología esté disponible para los fabricantes de automóviles eléctricos.

A pesar de los buenos resultados, los académicos continuarán con el análisis de los algoritmos de control para garantizar la seguridad de los conductores, así como con las pruebas de cada uno de los subsistemas desarrollados. Pronto, trabajarán en un sistema de dirección asistido que permita al vehículo estacionarse de forma autónoma.