Elaphe: El motor del desarrollo del vehículo eléctrico

Por Catherine Jewell, División de Comunicaciones de la OMPI

Durante más de un siglo los motores de combustión interna han dominado la industria automovilística. Sin embargo, las preocupaciones por el impacto ambiental de la motorización y la seguridad vial están acrecentando el interés por los vehículos eléctricos y el mercado de motores eléctricos montados en las ruedas. La empresa de análisis comerciales Fact.MR estima que durante el período comprendido entre 2018 y 2027 el mercado de motores integrados en las ruedas tendrá una tasa de crecimiento anual compuesta del 30,4%.

Durante los últimos 15 años la empresa eslovena Elaphe Propulsion Technologies, con sede en Liubliana, ha estado a la vanguardia del diseño de motores integrados en las ruedas y desde 2003 ha fabricado sistemas de propulsión eléctricos basados en motores de rueda. El director de tecnología de la empresa, Gorazd Gotovac, conversa con la Revista de la OMPI sobre el papel que desempeñan la innovación y la propiedad intelectual (PI) en la estrategia empresarial de Elaphe y sus aspiraciones para el futuro.

Háblenos de Elaphe y a qué se dedica

Elaphe diseña y fabrica sistemas de propulsión para vehículos eléctricos. Nos centramos en una arquitectura innovadora específica que permite montar nuestros motores eléctricos de alto rendimiento en las ruedas del vehículo, a las que aplican directamente su potencia. Este tipo de propulsión de vehículos es sencillo y eficiente desde el punto de vista energético. También ahorra espacio ya que los motores de rueda eliminan la necesidad de los complejos sistemas de transmisión de los motores de combustión interna o los motores eléctricos tradicionales. Ello permite reconfigurar íntegramente la distribución interna de los componentes del vehículo e introducir soluciones de diseño centradas en las necesidades de los usuarios. El centro de investigación y desarrollo de la empresa y las actividades de fabricación europeas se ubican en Liubliana, y asimismo disponemos de un centro de producción en Hangzhou (República Popular China). Nuestro objetivo son los mercados automovilísticos a nivel mundial y tenemos en marcha una amplia gama de proyectos para diversos sectores del transporte.

Se dice que Ferdinand Porsche fue el inventor del motor de rueda allá por el año 1900. ¿Qué fue lo que motivó el interés de Elaphe en este campo y cómo explica el creciente interés que existe actualmente por los motores integrados en las ruedas?

El trabajo de Ferdinand Porsche ha sido una gran fuente de inspiración, pero podemos afirmar que Elaphe es una de las empresas pioneras en materia de motores de rueda para vehículos de pasajeros. Todo comenzó a finales del decenio de 1980. Nuestro mentor y cofundador, Andrej Deleta, se inspiró en la naturaleza, en particular en la anatomía animal, y asimismo tenía sólidas razones técnicas para creer que sus investigaciones podrían aplicarse a automóviles y otros vehículos en el futuro. La combinación de materiales nuevos y más robustos (por ejemplo, materiales compuestos e imanes permanentes de alta densidad), la convicción de que es posible fabricar una arquitectura de propulsión sencilla, limpia y muy eficiente con muy pocas partes móviles y, lo que es más importante, la visión sobre las posibilidades de modificar el aspecto general de los vehículos, su forma de utilización y la reducción de su impacto ambiental, han sido determinantes para estimular nuestro compromiso con la innovación tecnológica. Los diseños iniciales demostraron la viabilidad del concepto tecnológico, por lo que, evidentemente, el siguiente paso fue la creación de una empresa para el desarrollo de esta nueva e importante tecnología.

¿Cómo funcionan los motores de rueda?

En teoría, se trata de una idea muy sencilla: dos o cuatro motores eléctricos (en función de si el vehículo tiene dos o cuatro ruedas) se integran en las llantas de las ruedas. Cada motor está controlado por una unidad de control de potencia implantada en el vehículo que ha sido desarrollada por nuestra empresa. Esa unidad controla el funcionamiento conjunto de los motores. No existen partes mecánicas, como engranajes, diferenciales o ejes de transmisión; por lo tanto, la arquitectura del vehículo es mucho más sencilla y ligera. Esta tecnología encierra una gran labor de ingeniería. Por ejemplo, el motor debe ser pequeño, potente y ligero; los frenos deben integrarse en el mismo espacio que el motor, el motor debe soportar las condiciones de la carretera y ambientales, y el sistema de control ha de aplicarse a cada motor para lograr la estabilidad dinámica y otros aspectos del funcionamiento del vehículo. Hemos resuelto estos desafíos y a decir verdad el sistema resulta limpio y sencillo.

¿Cómo se utiliza su tecnología?

Nuestra tecnología está siendo utilizada en aplicaciones del automóvil y de otro tipo. Ha sido integrada en diversos vehículos y un número creciente de fabricantes de automóviles están desarrollando vehículos con nuestra tecnología o la están evaluando con vistas a la producción en masa de nuevos vehículos basados en una arquitectura de propulsión en las ruedas.

¿Qué ventajas tienen los motores de rueda con respecto a los motores eléctricos tradicionales?

Los motores de rueda ofrecen numerosas ventajas sobre los motores eléctricos tradicionales. Son ligeros, ahorran espacio, mejoran el comportamiento dinámico del vehículo, permiten la implantación de cadenas de fabricación más sencillas y, en consecuencia, reducen los costos de desarrollo y fabricación de los vehículos. También tienen otras ventajas ambientales. Al utilizar menos piezas mecánicas, los vehículos son más ligeros y el sistema de propulsión en su conjunto goza de una alta eficiencia de conducción ya que utiliza baterías más pequeñas para lograr niveles de autonomía similares.

¿Qué retos han tenido que superar para instalar motores en las ruedas?

Comenzamos diseñando un motor que tenía la máxima relación a nivel mundial entre par motor y peso (a saber, 45 Nm/Kg en el motor L1500). El motor también tiene un tamaño reducido ya que su parte activa solo mide 2 x 6 cm. en sección transversal. El diseño deja espacio suficiente para integrar en la rueda otros componentes, como los elementos de la dirección y los discos y pinzas de frenos. Se trata de un diseño bastante revolucionario dada la potencia de esos motores. Una vez que constatamos su extraordinario rendimiento, nos centramos en hacerlos eficientes, fiables y duraderos. Iniciamos entonces el desarrollo del software y la electrónica de control para proporcionar funciones que superasen las expectativas que tienen actualmente las personas con respecto a sus vehículos. Aunque nuestro motor de rueda es un producto muy sofisticado y seguimos invirtiendo en el diseño electromagnético de nuestro motor eléctrico, la empresa se centra actualmente en el desarrollo de un diseño mecánico innovador, las tecnologías de producción y los conceptos de control.

Actualmente se habla mucho de los vehículos autónomos, ¿cuándo cree que se generalizará su uso?

Ya hay vehículos con diversos niveles de autonomía, por lo tanto, podría decirse que en cierta medida los vehículos autónomos ya son una realidad. No obstante, la plena autonomía es una cuestión más complicada y no creo que nadie pueda dar una respuesta definitiva a cuándo será realidad. Pero tengo la esperanza de que eso ocurra lo antes posible porque, hablando en general, los seres humanos somos pésimos conductores.

¿Sería correcto afirmar que las tecnologías de Elaphe están preparando el terreno para los vehículos sin conductor?

Tenemos el firme empeño de proporcionar tecnología para vehículos autónomos y apoyar su desarrollo mediante nuestra arquitectura de motor de rueda, única en su género, y los algoritmos de control que se utilizan. Esta tecnología ofrece ventajas interesantes. Por ejemplo, la tracción independiente a cuatro ruedas y sin transmisión mecánica proporciona mayor estabilidad y mejora la capacidad de respuesta del vehículo, permitiendo una reacción más rápida a las condiciones de la carretera. La integración en vehículos de nuestra arquitectura de motores montados en rueda ofrece mucha más estabilidad de la que de otra forma podría lograr un conductor en condiciones meteorológicas adversas, como han demostrado nuestros ensayos en condiciones invernales realizados en 2017, 2018 y 2019 en Heihe, en el norte de China. Nuestros motores de rueda detectan el estado de la carretera y generan otros datos de interés que hacen que los vehículos autónomos sean más seguros a la hora de desplazarse.

Tenemos el firme empeño de proporcionar tecnología para vehículos autónomos y apoyar su desarrollo mediante nuestra arquitectura de motores de rueda, única en su género, y los algoritmos de control que se utilizan.

Gorazd Gotovac, director de Tecnología, Elaphe Propulsion Technologies

¿Cuál ha sido la respuesta a la tecnología de Elaphe?

Nuestra tecnología ha sido objeto de gran interés desde que la empresa inició su actividad, pero algunos círculos aún son escépticos sobre el comportamiento técnico de los motores eléctricos integrados en las ruedas. Hemos asumido el objetivo de lograr que se superen esas preocupaciones. La tecnología de Elaphe está ya lo suficientemente madura como para su adopción generalizada por el mercado. Estamos trabajando con marcas líderes de la industria automovilística y el interés por nuestra tecnología está creciendo de manera muy importante. Esto indica claramente el éxito que hemos logrado. Algunos actores de la industria del automóvil están listos para dar el salto y aprovechar las ventajas de nuestra tecnología. Pero nuestra labor aún no ha finalizado. ¡Queremos que todo tipo de vehículos utilicen nuestros productos!

¿Qué papel desempeña la innovación en su empresa?

Como empresa tecnológica, nos basamos en la innovación para consolidar nuestra ventaja competitiva. La innovación es el eje central de nuestra empresa. El concepto de nuestra arquitectura de motor de rueda es innovador en sí mismo y supone un avance significativo sobre la base de la labor que realizó Ferdinand Porsche en el decenio de 1900. Lograr el mismo nivel de rendimiento y fiabilidad que un motor de combustión tradicional del siglo XX ha supuesto un reto y es ahí donde nuestra innovación ha desempeñado un papel importante. Pero además, nuestros logros para superar esos retos han abierto nuevas oportunidades a la producción de componentes innovadores y la creación de algoritmos que permitan a nuestro sistema alcanzar su plena potencialidad.

¿Qué papel desempeña la propiedad intelectual (PI) en la empresa?

La PI siempre ha sido una parte fundamental de nuestra estrategia empresarial. Normalmente, la utilizamos como mecanismo defensivo para asegurar la libertad de acción en este mercado. Más recientemente, la PI también se ha convertido en el elemento central de nuestra estrategia de financiación. La expansión de la empresa ha hecho que nuestra capacidad de atraer inversores y obtener recursos financieros dependa de la protección de la gran cantidad de PI que hemos desarrollado en virtud de nuestras innovaciones, que anteriormente tratábamos como secretos comerciales.

¿Cuál es su experiencia en el uso del Tratado de Cooperación en materia de Patentes (PCT) y, en su opinión, cómo debería evolucionar el sistema de patentes?

Elaphe ha utilizado mucho el PCT por varios motivos. El procedimiento es sencillo y permite obtener un informe de búsqueda que puede complementar nuestra propia investigación sobre el estado de la técnica. En un entorno dinámico en el que constantemente se generan innovaciones, el marco temporal del proceso del PCT nos ofrece cierto grado de libertad para aplazar decisiones estratégicas hasta el momento en que el mercado y la información sobre el producto sean más claros y se pueda evaluar más fácilmente el beneficio económico de solicitar una patente. Estamos satisfechos con el PCT, pero en el ámbito europeo nos gustaría que estuviera en funcionamiento el sistema unitario de patentes. Ello permitiría obtener importantes ahorros de costos y que el proceso de innovación fuera más asequible.

¿Son importantes las alianzas para su empresa?

La cadena de suministro del sector automovilístico aglutina una enorme cantidad de conocimientos sobre el diseño y la fabricación de piezas, por lo que nuestras alianzas son muy importantes. Evitamos así reinventar componentes y tecnologías que otros pueden producir de manera mucho más eficiente. Nuestro motor de rueda consta aproximadamente de 80 piezas de las que unas 50 son componentes ya existentes en el mercado y fabricados por otros. Muchas de las piezas restantes se desarrollan en colaboración con el proveedor. A menudo ello implica realizar pequeñas modificaciones a los productos existentes. Por lo tanto, las alianzas ofrecen muchas ventajas tanto a Elaphe como a sus asociados. A estos les permite abrirse paso en un nuevo mercado y disponer de un flujo de ingresos regular, aspectos que serán muy importantes cuando nuestra tecnología comience a desplazar a tecnologías automovilísticas más antiguas. Las asociaciones con proveedores de componentes son también muy importantes por su influencia en el diseño de nuestros sistemas. Por ejemplo, los fabricantes de sistemas de frenos, suspensiones, llantas de ruedas y otros componentes aportan conocimientos inestimables. Y por supuesto, la adopción de acuerdos apropiados en materia de PI es importante para asegurar que esas alianzas sigan siendo operativas sin problemas.

¿Cuáles son los planes para el futuro de Elaphe?

Queremos ser la empresa de referencia en materia de motores de rueda. El potencial de la tecnología ha sido ya confirmado por el mercado por lo que somos muy optimistas en que seremos un importante proveedor mundial para los vehículos eléctricos.

¿Qué aspecto cree que tendrán los vehículos eléctricos dentro de 10 años?

Es una pregunta pertinente. Creo que el vehículo cambiará para adaptarse a los nuevos usos que la conectividad aporta al sector. Eso supone abundante espacio para los pasajeros y pantallas, interiores personalizados, funciones definidas mediante software y funciones de seguridad avanzadas automatizadas, al menos para una conducción automatizada parcialmente. Estamos convencidos de que se utilizará un sistema de propulsión eléctrico de alto rendimiento con funcionalidades que satisfagan las necesidades de los usuarios.

¿Qué mensaje puede dar a los jóvenes aspirantes a inventores?

Muchos les dirán “eso no puede hacerse” porque han oído que alguien lo intentó y fracasó en el empeño. No dejen que eso frene sus aspiraciones. Hagan aportaciones creativas y pongan a prueba sus ideas con la mayor rapidez posible. Analicen las pruebas disponibles, examinen por qué fracasó una tecnología determinada y usen esa información para poner a prueba sus ideas. Después de todo, en algún momento del pasado se consideró que la tecnología que actualmente damos por hecha “no era viable”.