¿Qué es exactamente el motor de rueda misterioso? Resulta que se trata de un sistema que integra en un solo motor las funciones de «propulsión, transmisión y frenado» del automóvil —un motor que se instala directamente en el borde de cada rueda, permitiendo así accionar de manera independiente cada rueda específica. BYD equipa a cada modelo con cuatro motores de rueda independientes y ha bautizado esta innovadora tecnología como «e-4D», lo que significa que, mediante cuatro motores independientes que entregan potencia desde las cuatro ruedas, es posible realizar una rotación completa de 360 grados en el lugar, logrando giros sencillos y sin necesidad alguna de recurrir a mecanismos de dirección convencionales.

Motor en el buje y motor en el borde de la rueda:

Desde una perspectiva estructural:

1. Motor en el buje: El motor en el buje se integra directamente en el interior de la rueda, instalándose con precisión en la ubicación originalmente ocupada por los componentes originales del freno dentro del neumático. Este diseño aprovecha astutamente cierto espacio para alojar el motor, pero al mismo tiempo aumenta naturalmente el peso total de la rueda —lo que se denomina «masa no suspendida». Además, debido a la limitación del espacio disponible, estos motores generalmente no pueden ofrecer una potencia de salida muy elevada; su potencia máxima suele situarse entre 50 y 80 kilovatios aproximadamente. Sin embargo, cuanto mayor es la potencia del motor, más pesada se vuelve la masa no suspendida, lo que puede acabar afectando negativamente al comportamiento dinámico del vehículo, especialmente evidente en las curvas.

2. Motor en el buje: Este tipo de motor no se integra directamente en el buje; en cambio, se instala externamente y transmite la potencia a las ruedas izquierda y derecha mediante ejes de transmisión, logrando así la propulsión. Este diseño guarda ciertas similitudes con los sistemas tradicionales de propulsión centralizada. Sin embargo, a diferencia de los sistemas convencionales, este no depende más de un conjunto de engranajes de diferencial; en su lugar, dos motores independientes proporcionan directamente la fuerza motriz a las ruedas a través de ejes de transmisión. Cabe destacar que todo el conjunto motor se instala en la parte superior del chasis del vehículo, convirtiéndose así en parte de la masa no suspendida. Este diseño no solo mejora notablemente el comportamiento dinámico del vehículo, sino que también aumenta considerablemente la flexibilidad en la disposición del espacio, permitiendo al sistema generar una potencia extremadamente elevada. Por lo general, cada rueda puede generar entre 200 y 300 kilovatios de potencia, mientras que la potencia combinada de todo el vehículo puede alcanzar fácilmente entre 800 y 1.000 kilovatios —un rendimiento de potencia realmente asombroso. En términos prácticos, esta clase de potencia suele ser comparable al desempeño de un superdeportivo equipado con aproximadamente 1.000 caballos de fuerza.

En términos de rendimiento:

1. Motor en la rueda: Solo es adecuado para vehículos de clase A o inferior, ya que no pueden ofrecer un rendimiento de manejo especialmente excepcional para todo el vehículo.

2. Motor en la rueda: Algunos modelos de alto rendimiento —como aquellos que se acercan a la categoría de deportivos, e incluso modelos de clase B o superior— pueden lograr una potencia más elevada, un mejor desempeño en aceleración y una manejabilidad superior.

Aumento o disminución de piezas:

1. Cubo de rueda: un tipo incorpora engranajes reductores internos, mientras que el otro no los lleva. En la actualidad, si deseas obtener una salida de potencia elevada desde un motor eléctrico —especialmente en aplicaciones como automóviles que requieren altas velocidades de giro—, necesitarás sin duda un sistema de transmisión. Sin un sistema de transmisión, sería simplemente imposible aumentar aún más la potencia. Por ejemplo, los motores de baja velocidad comúnmente utilizados en bicicletas eléctricas suelen alcanzar como máximo entre 30 y 40 kilovatios; sin embargo, al combinarlos con un diseño de engranajes, estos mismos motores pueden generar fácilmente una potencia robusta de entre 50 y 80 kilovatios.

2. Tipo de eje: Por lo general, nuestro diseño de motor puede operar a altas velocidades de entre 15.000 y 20.000 rpm, lo que permite una salida de potencia relativamente alta. En vehículos con tracción en dos ruedas, esta configuración incluye un motor, una unidad de control electrónico y una caja reductora—lo que elimina por completo el diferencial tradicional. En su lugar, la potencia se transmite directamente a las ruedas izquierda y derecha mediante engranajes. En comparación, los vehículos con tracción en cuatro ruedas requieren la instalación de *dos conjuntos* de este sistema, sustituyendo completamente el diferencial anteriormente utilizado para regular las velocidades desiguales de las ruedas. De este modo, el diferencial ya no soporta ninguna carga mecánica; en su lugar, la función de distribución del par motor es realizada por un sistema electrónico.

3. ESP: No se reducirá; aún será necesario monitorear el par y la velocidad de rotación.

4. Suspensión neumática: Dado que los motores en las ruedas no requieren un solo motor para su accionamiento, los dos semiejes pueden, en la práctica, funcionar de manera independiente. Esto permite un diseño de suspensión aún más avanzado sin afectar la instalación del sistema de suspensión neumática.

Ventajas del motor en la rueda:

1. Movilidad: Cada rueda está accionada de forma independiente, lo que le confiere una excelente capacidad para transitar por terrenos difíciles. Responde rápidamente a los cambios en el par motor; por ejemplo, si una rueda pierde repentinamente el contacto con el suelo, las demás partes del vehículo seguirán funcionando con estabilidad. Incluso en condiciones extremas, la estabilidad y la potencia de salida del vehículo apenas se ven afectadas.

2. Dirección: Gracias al accionamiento del motor, cada rueda puede girar en sentido horario y antihorario, y su velocidad es libremente ajustable —lo que permite, en teoría, que el vehículo logre un radio de giro extremadamente pequeño. En esencia, esto equivale a trazar un círculo perfecto.

3. Seguridad y estabilidad: Permite un ajuste rápido de la estabilidad del vehículo, facilitando así realizar derrapes con facilidad incluso a altas velocidades. Incluso en condiciones de alta velocidad, si se produce un pinchazo repentino en una rueda delantera, el sistema detectará inmediatamente la inclinación de la carrocería y ajustará al instante la velocidad y el par de cada motor, restableciendo rápidamente el equilibrio del vehículo y asegurando que éste siga avanzando suavemente hacia adelante sin perder el control.

Desventajas del motor en el buje:

1. Precio elevado, solo apto para modelos de gama alta

2. El control es bastante desafiante — incluso una falla repentina en la dirección de las ruedas delanteras puede hacer que el vehículo se desvíe de su trayectoria, lo que podría generar problemas de seguridad.

3. En cuanto al diseño, en realidad se ha añadido un componente adicional, lo que hace que el volumen total aumente ligeramente. Incluso si se utiliza una carcasa estándar, si aún se sigue empleando aluminio, es posible que al final sea necesario recurrir a una aleación de magnesio —e incluso integrar más allá silicio carburo— para lograr un diseño más compacto, lo cual inevitablemente elevará los costos.

Valor de la bicicleta:

Los modelos de gama alta BYD Yangwang están equipados con tecnologías de vanguardia completamente desarrolladas de forma independiente. El conjunto de rueda incorpora un solo motor eléctrico capaz de generar una potencia de aproximadamente 200 kilovatios; cuando los cuatro motores trabajan en conjunto, la potencia total del vehículo alcanza casi 800 kilovatios. Para lograr un diseño compacto y altamente eficiente, este sistema utiliza módulos de control electrónico basados en carburo de silicio. Además, cada conjunto de rueda está equipado con un bloqueo diferencial doble, situado tanto en la parte delantera como en la trasera, lo que permite que ambos motores se bloqueen de manera sincronizada o bien accionen de forma independiente cada rueda de un lado. Asimismo, el bloqueo central también está integrado en el diseño general. Según cálculos realizados, el costo de esta configuración ronda los 20.000 yuanes por lado (incluyendo 2 motores y 2 unidades de control electrónico), mientras que el costo total de ambos conjuntos —delantero y trasero— supera fácilmente los 40.000 yuanes.

El precio de los dispositivos electrónicos de potencia de carburo de silicio ronda entre 4.000 y 4.500 yuanes, el costo del motor es aproximadamente de 3.000 a 3.500 yuanes, y los restantes 1.500 yuanes se destinan a la caja de cambios.

Control eléctrico: Sin duda, BYD suministra por cuenta propia carburo de silicio, ya que los costos de producción interna de la empresa son significativamente más bajos —tanto en lo que respecta a los módulos como al encapsulado de los dispositivos.

Carcasa del motor: algunas son adquiridas externamente, mientras que otras están fabricadas internamente.

Engranajes reductores: engranajes de fabricación casera, así como empresas que los imitan, como Chongda y Shuanghuan.

Es muy probable que los componentes de segundo nivel sean fabricados íntegramente en el interior, mientras que los componentes de tercer nivel provengan en su mayoría de compras externas.

Distribución empresarial:

1. Huawei: Ya comenzamos a desarrollar conjuntos de transmisión en rueda en 2020, y actualmente ya hemos terminado la fase de prototipo B. Sin embargo, dado que nos centramos en sistemas para ruedas destinados principalmente a marcas de gama alta, al parecer aún es difícil encontrar modelos adecuados para integrar estos productos.

2. BYD: Ya desde las primeras etapas del despliegue de patentes —desde 2018— ha logrado una ventaja notable.

3. Schaeffler: Está llevando a cabo investigaciones en paralelo con BYD y ya completó las pruebas y la puesta a punto del vehículo entero en Europa a finales de 2019. Además, han desarrollado de manera independiente un algoritmo de control para la gestión del vehículo completo.

4. Tesla: Actualmente estamos desarrollando una versión con tres motores del Model S Plaid. En esta versión, la tracción trasera utiliza motores en las ruedas, mientras que la tracción delantera está impulsada por motores de corriente continua. La clave estará en coordinar el control del diferencial electrónico con el sistema de dirección — aunque, en teoría, instalar motores en las ruedas en el eje delantero aumentaría la complejidad del control del sistema en su conjunto. Por ello, hemos optado por equipar únicamente el eje trasero con motores en las ruedas.

5. Volkswagen: También cuenta con un modelo totalmente eléctrico cuya tracción trasera utiliza motores en las ruedas, mientras que la tracción delantera está impulsada por motores de corriente continua. Esto simula en realidad una configuración con dos motores.

Desafíos en la fabricación de componentes para motores de rueda en vehículos eléctricos:

1. Desde un punto de vista lógico: el ámbito de aplicación incluye los vehículos de clase D —es decir, aquellos cuyo precio no es bajo y que plantean cuestiones relacionadas con la definición del cliente—; por lo tanto, avanzar a nivel de vehículo completo suele ser más fluido que hacerlo a nivel de componentes.

2. Tecnología de componentes: Alta integración — Dominar las tecnologías clave «tres eléctricas» es fundamental.

1) En cuanto a la potencia, esto incluye controladores de motores basados en carburo de silicio, cuya frecuencia de conmutación de los IGBT suele ser de aproximadamente 10 kHz. Sin embargo, la frecuencia de conmutación del carburo de silicio puede llegar hasta 20 kHz — e incluso, en ciertos casos, hasta 30 kHz. Una mayor frecuencia de conmutación incrementa significativamente el voltaje instantáneo, lo que afecta directamente al diseño de la tensión de resistencia del motor.

2) Los motores de alta velocidad con velocidades superiores a 15.000 rpm implican problemas de equilibrio dinámico y NVH, además de plantear enormes desafíos en la fabricación;

3) Los componentes de alta potencia requieren baterías con una capacidad de descarga elevada. Por lo general, las baterías estándar para gestión térmica operan a tasas de descarga de entre 3 y 5C —lo que significa que una batería de 100 kWh puede entregar como máximo 500 kW de potencia. Sin embargo, cada motor en el eje de la rueda necesita 200 kW, por lo que cuatro motores suman un total de 800 kW (200 kW × 4). Por ello, es imperativo contar con baterías capaces de descargarse a una tasa de 8C. Actualmente, el desarrollo de este tipo de baterías resulta bastante desafiante, principalmente debido a la dificultad de reducir eficazmente la resistencia interna de la batería y controlar adecuadamente el calor generado. Si la capacidad de almacenamiento energético de la batería se incrementara hasta 200 kWh, bastaría con una tasa de descarga de 4C para satisfacer la demanda, lo cual pone claramente en evidencia el importante equilibrio entre densidad energética y capacidad de descarga.

4) Además: rodamientos, lubricación y refrigeración, algoritmos de control, EMS, etc.

Ventajas de BYD:

En cuanto a la gestión térmica: al desarrollar el sistema híbrido de cuarta generación, hemos logrado implementar una tecnología de enfriamiento de las celdas de batería basada en refrigerante —que actualmente constituye la forma de enfriamiento más eficiente.

Sobre la batería: Este modelo híbrido está equipado con un motor de 160 kilovatios con tracción delantera y otro motor de 200 kilovatios con tracción trasera. La capacidad total de la batería del vehículo es de 40 kilovatios-hora, y soporta una tasa de descarga de 8C. En este aspecto, BYD demuestra un desempeño excepcional: anteriormente, cuando utilizaba baterías de litio ternarias, su tasa de descarga podía alcanzar casi 15C, manteniendo al mismo tiempo un rendimiento eficiente incluso con una salida estable de aproximadamente 12C. Por otra parte, al emplear baterías de fosfato de hierro y litio, la tasa de descarga suele situarse entre 8 y 10C, y la salida estable siempre supera los 8C.

Entre las dos categorías de baterías de BYD, una se denomina de energía y la otra de potencia. Las baterías de energía presentan una alta densidad energética, mientras que las baterías de potencia tienen una tasa de descarga significativamente más alta. La formulación química de estas dos tipos de baterías es diferente; en particular, cabe destacar que el costo de producción de las baterías de potencia suele ser mayor.

Es muy probable que BYD YANGWANG adopte baterías de fosfato de hierro y litio; en cambio, las baterías de litio-manganeso son poco probables, ya que elevarían significativamente los costos.

Escenarios de aplicación:

La solución de BYD exige que el precio de venta del vehículo alcance al menos 500.000 yuanes para que este producto sea viable. Al mismo tiempo, algunas soluciones de Tesla y Volkswagen podrían comenzar con tracción delantera y un sistema de propulsión centralizado, para luego pasar gradualmente a la tracción en las ruedas —lo que podría hacer realidad modelos con un rango de precios alrededor de 300.000 yuanes.

Modelos de la serie Yángwàng:

El código interno es 1234: en el que, 1 representa el todoterreno resistente ya lanzado, 2 y 3 son coupés de dos puertas, y 4 es un SUV urbano.

Parámetros: El vehículo debe tener una autonomía de 1000 kilómetros, acelerar de 0 a 62 millas por hora (0 a 100 kilómetros por hora) en solo aproximadamente 2,9 segundos, y alcanzar una velocidad máxima superior a 260 kilómetros por hora.

BYD cuenta internamente con dos disposiciones de patentes muy elogiadas: una es la disposición en forma de U, y la otra es la disposición en forma de trapecio.

1. La característica principal de la R1 es su disposición en forma de escalera: dos cajas de cambios se encuentran en el centro, mientras que los dos motores están colocados justo al lado de las cajas de cambios —una configuración que recuerda vagamente una escalera. La unidad de control electrónico está instalada en la parte superior tanto de los motores como de los engranajes reductores, lo que hace que todo el conjunto parezca relativamente alto. Sin embargo, debido a que este diseño incluye un semieje que se extiende directamente desde el engranaje reductor, la altura total del dispositivo aumenta considerablemente. A pesar de ello, los dos semiejes que salen hacia ambos lados desde el eje central son excepcionalmente largos. Esta disposición resulta especialmente adecuada para vehículos todoterreno, ya que estos vehículos generalmente no cuentan con sistemas de suspensión independientes, sino que emplean diseños de suspensión más robustos y con mayor recorrido; por ello, la configuración en forma de escalera constituye una opción ideal para este tipo de aplicaciones.

2. El conjunto R2-R3 adopta una disposición en forma de U: dos motores se ubican en el centro, mientras que los otros dos se alinean enfrentados a ambos lados. Los motores situados a la izquierda y a la derecha están dispuestos en línea recta. Al mismo tiempo, las dos cajas reductoras se instalan respectivamente a ambos lados de los motores, y la unidad de control electrónico se integra astutamente en el espacio en forma de U —eliminando así la necesidad de colocarla en la parte superior del conjunto y reduciendo eficazmente la altura total del dispositivo. Sin embargo, esta disposición conlleva una reducción en la longitud de los semiejes. Este diseño compacto no solo disminuye el área total ocupada, sino que también simplifica la complejidad del giro de las ruedas y del movimiento vertical durante las maniobras de viraje del vehículo. Combinado con las excelentes prestaciones a alta velocidad ofrecidas por la tecnología del carburo de silicio, este diseño logra aumentar notablemente la densidad de potencia, integrándose a la perfección en el diseño del sistema.

Actualmente, estas dos iniciativas se están impulsando de manera simultánea y sus progresos son básicamente coincidentes.