Renault desarrolla la tecnología híbrida enchufable E-Tech 4x4

Renault ha desarrollado la tecnología híbrida enchufable E-Tech 4x4, basada en la motorización E-Tech full hybrid de 200 CV, implicando una serie de cambios profundos en el desarrollo. El proyecto también se ha beneficiado del apoyo entusiasta y apasionado de diferentes expertos en ingeniería, incluyendo varios talentos españoles.

El 18 de junio de 2023, en el Salón Internacional de la Aeronáutica y el Espacio de Le Bourget , tuvo lugar la presentación de Rafale E-Tech full hybrid 200 CV. Luca de Meo, CEO de Renault Group, presenta al nuevo buque insignia de la marca con estas palabras: “Con Rafale volvemos a conectar a Renault con uno de sus viejos sueños, que era demostrar que la marca también es capaz de ganar altura, e incluso de codearse con lo más alto del mercado”.

La vocación de Renault Rafale es clara, según la marca: materializa la ambición de posicionar los productos en los segmentos superiores del mercado, certificando su excelencia tecnológica. Para demostrar esto último, Luca de Meo habla de una cifra psicológica que hay que alcanzar: 300 CV. Esta es precisamente la potencia del motor diseñado para Rafale E-Tech 4x4 300 CV. “Quiero que esta versión de altas prestaciones de Rafale sea un superhíbrido, que no hagamos las cosas a medias, que sea una obra maestra”, Luca de Meo, CEO de Renault Group.

Para crear un ‘superhíbrido’ los ingenieros especializados en en el desarrollo de motorizaciones partieron del motor E-Tech full hybrid de 200 CV. Un miembro del equipo lo explica: “El motor de gasolina de tres cilindros y 1,2 litros de la motorización E-Tech full hybrid 200 CV ofrece una eficiencia de hasta el 43%. Para obtener 100 CV más, nuestra única solución es asociarlo a un nuevo turbocompresor más grande y agregar un motor eléctrico adicional. Para alimentar este último y obtener una autonomía 100% eléctrica que cubra las necesidades del día a día, era necesario instalar una batería de mayor capacidad y transformar el grupo motopropulsor en enchufable”.

Gracias a su modularidad, la plataforma CMF-CD de última generación de Renault Rafale permite instalar un motor eléctrico en la parte trasera, así como añadir una batería de 22 kWh bajo el piso. Esta configuración también es óptima para el reparto de pesos. En el marco del proyecto "superhíbrido", la instalación de un motor eléctrico en la parte trasera ofrece dos grandes ventajas: conservar la arquitectura del motor E-Tech full hybrid bajo el capó y proporcionar una transmisión de cuatro ruedas motrices conectándolo a las ruedas traseras. Esta característica es muy apreciada entre los clientes del segmento de los SUV de alta gama. Así que la ficha técnica quedó establecida: la versión de Rafale de 300 CV sería híbrido enchufable y 4x4.

“Para la puesta a punto del motor, nuestros dos principales retos fueron, por un lado, gestionar las limitaciones de par entre ejes y, por otro, obtener una transmisión 4x4 eficaz con motores delanteros y traseros no conectados mecánicamente”, explica otro experto. “Para la configuración del software del calculador del motor desarrollamos leyes de gestión de energía muy avanzadas en función de la trilogía régimen/par/nivel de carga de la batería. Cada parámetro tenía que garantizar una experiencia dinámica fluida en todas las condiciones”, señalan desde Renault.

El equipo trabajó para aprovechar al máximo la gran versatilidad que permite la gestión por software de los motores y la transmisión. Así, en cuanto a la motricidad, las 4 ruedas motrices están listas para actuar permanentemente, sabiendo que el reparto del par puede variar instantáneamente del 100% a las ruedas delanteras (tracción) al 100% a las ruedas traseras (propulsión) dependiendo de los parámetros seleccionados por el conductor, el tipo de conducción y las condiciones de circulación (en general, se da prioridad a la tracción hasta los 70 km/h).

En el aspecto mecánico, desconectar uno de los motores en cualquier momento (modo híbrido o conducción totalmente eléctrica) permite optimizar permanentemente el consumo. “Las funciones del software estimarán las necesidades de potencia y energía del vehículo en función de multitud de variables como el estado de carga de la batería, el perfil de conducción (velocidad y aceleración), el de la carretera (pendientes, velocidades), pero también el peso del vehículo (peso total remolcable de 4 toneladas). La magia del sistema E-Tech consiste en encontrar constantemente, por un lado, el mejor equilibrio entre prestaciones de tracción, las de un 4x4, y, por otro, el punto máximo de rendimiento de todas las fuentes de energía. De este modo, se maximiza el uso del motor térmico en la zona de funcionamiento en torno a su punto de mejor rendimiento. ¡Y todo ello de forma totalmente imperceptible para el cliente! Hemos conseguido obtener una excelente motricidad combinada con una gran eficiencia”.

Crear un novedoso motor híbrido enchufable

Transformar un grupo motopropulsor HEV en PHEV no se limita a añadirle una toma de corriente. La batería del motor E-Tech 4x4 300 CV no solo es 10 veces más capaz que la del E-Tech full hybrid 200 CV (22 kWh frente a 2 kWh), sino que su química también es diferente. De hecho, la composición y arquitectura de una batería se definen según múltiples criterios, entre ellos la autonomía, la necesidad de energía y la frecuencia de cargas y descargas.

“Para ofrecer permanentemente 300 CV al volante de Rafale hemos desarrollado una batería de 22 kWh con química NMC (níquel-manganeso-cobalto). Con mis compañeros responsables del grupo motopropulsor tuvimos que encontrar compromisos para que rendimiento al volante casara con homogeneidad de comportamiento, buena autonomía y gran fiabilidad”, explica un ingeniero experto en baterías de tracción.

Para un funcionamiento óptimo de la batería, la temperatura ideal es 25°C. Dado el gran tamaño de la batería y la necesidad de energía requerida, la gestión térmica de las celdas supuso un gran desafío. Obtener un aumento de temperatura eficiente, rápido y heterogéneo requirió el diseño de una capa calefactora de aluminio. Esta última garantiza un calentamiento a razón de +2°/minuto mediante una resistencia eléctrica. Sin esta innovación, el aumento de temperatura de la batería sería diez veces más lento, limitando aún más el rendimiento.

Gestionar la complejidad mecánica y de software

Dada la multiplicidad de tecnologías regulables disponibles con Renault Rafale E-Tech 4x4 300 CV en acabado Atelier Alpine (4 motores, 4 ruedas motrices, 4 ruedas directrices, frenada regenerativa y suspensión pilotada), el desafío para los ingenieros era simplificar el uso para que el conductor pueda entregarse al placer de conducir. Este último cuenta con tres menús para personalizar su experiencia al volante: multi-sense, E-Save y el novedoso control de agilidad.

En la pantalla multimedia el conductor puede personalizar las sensaciones de conducción gracias a multisense según cuatro modos: Eco, Confort, Sport y Snow. Los diferentes tipos de esfuerzo de dirección, de capacidad de respuesta del motor y de agilidad del chasis ofrecen diversas experiencias, ya se trate de una conducción dinámica en modo Sport o que requiera más motricidad en superficies deslizantes en el modo Snow.

El botón ‘EV Mode’ situado en el reposabrazos central da acceso a tres modos de conducción: Hybrid (predeterminado), Electric (conducción 100% eléctrica para una potencia de hasta 160 caballos y una velocidad máxima de 135 km/h) y E-Save (conservación de una carga de batería superior al 25% gracias al funcionamiento del motor térmico como generador).

Disponible únicamente con el acabado Atelier Alpine, un menú específico ofrece al conductor parámetros optimizados del sistema 4Control advanced, reglas de amortiguación y ESP según las tres opciones siguientes: Confort (ideal para los desplazamientos del día a día, especialmente en la ciudad), Dinámico (para un compromiso entre agilidad y un buen nivel de filtración) y Sport (priorizando el mantenimiento de la trayectoria y el placer de conducir).

En el día a día, Rafale funciona bajo demanda como un coche 100% eléctrico con una autonomía de hasta 105 kilómetros (WLTP). Una capacidad de rodaje que favorece la carga regular en casa o la oficina. En trayectos largos, su consumo se sitúa en el mejor nivel del mercado (0,5 l/100 km con batería cargada y 5,8 l/100 km con batería descargada en el acabado esprit Alpine, cifras WLTP) permitiendo recorrer hasta 1.000 km con un solo repostaje. En modo Sport, su comportamiento dinámico es extremadamente eficaz con aceleraciones de 80 a 120 km/h en 4 segundos, el mejor nivel del segmento SUV.