A primera vista, el AriaEV No muy diferente, no muy diferente de cualquier otro prototipo eléctrico construido por estudiantes. Coche a batería construido por estudiantes de ingeniería de decenas de universidades cada año. Sin embargo, debajo de sus paneles se esconde un desafío para la industria automotriz moderna: ¿Qué pasaría si los autos eléctricos estuvieran diseñados para ser reparados por sus propietarios?
El proyecto Aria comenzó en 2024, cuando unos 20 estudiantes se reunieron en la Universidad Tecnológica de Eindhoven (Países Bajos) bajo la estructura del equipo Ecomotive de la universidad, que funciona como una pequeña startup. Los estudiantes postulan, son seleccionados y pasan un año construyendo un automóvil en un entorno que refleja la práctica industrial.
El objetivo era hacer que el coche fuera lo más accesible y reparable posible, dijo el portavoz del equipo, Sarp Gurrell. Gurrell, quien se graduó en julio pasado con una licenciatura en ingeniería industrial y actualmente está trabajando en una maestría en Eindhoven, dijo que el Aria EV aún no es legal para circular. Su propósito es demostrar que la reparabilidad puede integrarse en las arquitecturas de vehículos eléctricos desde el principio. Con ese objetivo en mente, el equipo se centró primero en el componente más desafiante y costoso de casi cualquier vehículo eléctrico: la batería.
Diseño de baterías modulares en vehículos eléctricos
La capacidad total de la batería del Aria es de 13 kilovatios-hora (kWh), mucho menos que los paquetes de 50 a 80 kWh comunes en los sedanes y SUV eléctricos del mercado masivo. La escala se acerca más a la de un vehículo urbano liviano o un vehículo eléctrico de vecindario, que es más adecuado para un prototipo construido por estudiantes centrado en la validación del concepto en lugar de viajes de largo alcance por carretera.
Lo que distingue al Aria no es el tamaño de la batería, sino su construcción. En lugar de poner 13 kWh en un único paquete sellado, el equipo dividió la capacidad total en seis módulos más pequeños. Cada módulo pesa alrededor de 12 kilogramos (400 kilogramos o más), lo que es mucho más fácil de manejar que el paquete de baterías monolíticas de un vehículo eléctrico convencional. Esto hace posible que una sola persona mueva, intercambie y reemplace módulos.
Los módulos se encuentran en compartimentos reforzados debajo del piso del vehículo y se aseguran mediante un sistema de pestillo inferior. Cuando el vehículo está completamente encendido, se puede crear un pestillo para liberar mecánicamente un módulo. El enclavamiento integrado desconecta el alto voltaje antes de bajar un módulo. Esta combinación de hardware y software garantiza que el reemplazo a nivel de componentes sea fácil y relativamente seguro, llevando el concepto de «reparabilidad por diseño» a una forma práctica y práctica. Incluso con este diseño cuidadoso, las baterías modulares introducen consideraciones técnicas que deben gestionarse, especialmente cuando se ensamblan diferentes módulos durante la vida útil del vehículo.
Joe Borgerson, coordinador de operaciones de investigación de laboratorio en el Centro de Investigación Automotriz de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus, señala una complicación: mezclar módulos de baterías nuevos y viejos puede plantear desafíos. Borgerson ha pasado los últimos tres años diseñando y construyendo un paquete de baterías desde cero como parte de los EE.UU. Departamento de Energíade Desafíos de la fuerza laboral de baterías. “Nuestro equipo está integrando un paquete diseñado por estudiantes en uno estelar La plataforma del vehículo», afirma, «Lo que me dio una profunda exposición tanto a la filosofía de diseño de los fabricantes de automóviles como a la arquitectura de los vehículos eléctricos de alto voltaje.«
Para complementar el hardware de su vehículo, el equipo de Aria ha desarrollado una aplicación de diagnóstico a la que se puede acceder a través de un puerto USB-C dedicado. Cuando el usuario se conecta a su teléfono inteligente, la aplicación presenta una visualización 3D en la pantalla del teléfono que identifica fallas, identifica problemas, identifica las herramientas necesarias para solucionarlos y proporciona instrucciones de reparación paso a paso. Las propias herramientas se guardan en el coche. El objetivo del sistema es reducir al máximo las barreras para que los usuarios puedan mantener y alargar la vida útil de un vehículo.
Los estudiantes de la Universidad Tecnológica de Eindhoven presentaron su prototipo Aria EV en noviembre.Gurril serpiente
El desafío de la modularidad de los vehículos eléctricos
Si bien Aria prioriza la modularidad, la industria más amplia de los vehículos eléctricos tiende hacia sistemas integrados e interdependientes que simplifican el proceso de fabricación y reducen los costos. Esta tendencia también se aplica a los paquetes de baterías estructurales para vehículos eléctricos.
A diferencia de los vehículos eléctricos convencionales, el Aria trata el almacenamiento de energía como un subsistema conmutable. Sigue siendo una cuestión abierta si se ampliará económica y estructuralmente a vehículos eléctricos más grandes y aptos para carreteras. Pero diseñar un vehículo para que sea reparable implica compensaciones que impregnan todos los sistemas del vehículo.
Borgerson dice que dividir los sistemas en unidades extraíbles agrega interfaces: sujetadores mecánicos, conectores eléctricos, sellos y dispositivos de seguridad. Cada interfaz debe sobrevivir a vibraciones, cambios de temperatura y fuerzas de choque. Más interfaces significan masa y complejidad adicionales en comparación con estructuras de baterías estrechamente integradas. Y estos componentes ocupan espacio que de otro modo se utilizaría para almacenar energía.
Matilde D’ArpinoUn profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad Estatal de Ohio cuya investigación se centra en sistemas de propulsión electrificados y arquitectura avanzada de vehículos, señala que las baterías de los vehículos eléctricos ya son modulares internamente (las celdas forman los módulos y los módulos forman el paquete), pero los módulos necesitan validación de que pueden reemplazarse externamente. El aislamiento de alto voltaje, el rendimiento térmico y la integridad en caso de colisión deben permanecer fuertes incluso cuando el almacenamiento de energía se divide en secciones extraíbles. En otras palabras, lo que parece ser una manera fácil de hacer que las baterías sean fáciles de usar, en realidad se traduce en decisiones de diseño a nivel de sistema que afectan la seguridad, la gestión térmica y la estructura del vehículo.
Las leyes sobre el derecho a reparar en Europa y Estados Unidos podrían impulsar a los fabricantes de automóviles a repensar las arquitecturas selladas para baterías y otros componentes. También pueden surgir incentivos económicos de los operadores de flotas o propietarios a largo plazo que se benefician al reemplazar una fracción de un sistema de baterías en lugar de todo el paquete. pero unUtilizar este enfoque requerirá cambios en las cadenas de suministro, los procesos de certificación y los modelos de servicio.
El prototipo Aria no está listo para enfrentarse cara a cara con un vehículo eléctrico de producción, pero demuestra alguna prueba de concepto sobre reparabilidad.Gurril serpiente
Las expectativas de los consumidores también están dando forma a los límites de lo que pueden ser diseños como Aria. En los mercados principales, los compradores prefieren sistemáticamente períodos más largos campo de prácticas y precios de etiqueta más bajos: dos factores que han definido la competencia entre modelos, a saber Chevrolet Bolt EVel Hyundai Ioniq 5y el Tesla modelo 3. La ansiedad por el alcance sigue siendo un fuerte factor psicológico, incluso cuando la infraestructura de carga se expande y la sensibilidad a los precios se intensifica a medida que fluctúan los incentivos gubernamentales. Diseñar para la modularidad y la reparabilidad, como lo hace Aria, en última instancia debe lidiar con estas preferencias de los consumidores. Cualquier costo, peso o complejidad adicional debe sopesarse frente a un mercado que aún premia a los vehículos que llegan más lejos por menos dinero.
Sin embargo, en última instancia, Aria inserta una prioridad diferente en la ecuación: la reparación como un requisito central de diseño. Que esa preferencia se generalice dependerá menos de si se puede diseñar o no, y más de si los reguladores, los fabricantes y los consumidores deciden que así sea.
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