E-TECH 4×4 300 ch: los retos de un E-Tech «superhíbrido» de alta costura

Nos encontramos en el Salón Aeronáutico de Le Bourget el 18 de junio de 2023, con motivo de la primera presentación ante la prensa del nuevo Renault Rafale E-Tech de 200 ch. Luca de Meo, CEO de Renault Group, presenta el nuevo buque insignia de la marca con estas palabras:

«Con el Rafale, volvemos a conectar a Renault con uno de sus viejos sueños: demostrar que la marca también es capaz de alcanzar nuevas cotas e incluso dar una vuelta por las cimas del mercado». Luca de Meo

Esta enigmática «vuelta de presentación» se haría realidad en noviembre de 2024 con las pruebas para la prensa de la versión de «alto rendimiento» del Rafale, bautizada como E-Tech 4x4 300ch.

La vocación del Renault Rafale es clara: ilustra la firme ambición de Luca de Meo de posicionar los productos en los segmentos superiores del mercado, haciendo hincapié enla excelencia tecnológica. Para demostrar esta última, Luca de Meo habla de una cifra simbólica que hay que alcanzar: 300 caballos. Esa es la potencia del futuro motor diseñado específicamente para la versión exclusiva y de alto rendimiento del Renault Rafale.

Para los ingenieros, era evidente que esta versión de alto rendimiento del Rafale debía estar propulsada por el resultado técnico y tecnológico del sistema E-TECH. Cada uno de ellos, experto en su campo —Nicolas Fremau, Alexandre Herrero, Corentin Kerouredan, Octavie Okamba-Diogo y Romain Saulnier—, se volcó en este magnífico reto.

Reto n.º 1: gestionar los flujos de energía y la transmisión 4x4

Los ingenieros de motores del Technocentre nunca hacen las cosas a medias, pero para diseñar el futuro «superhíbrido» de 300 caballos, partieron de una base excelente: el E-Tech de 200 ch.

En cuanto a las modificaciones que hay que realizar, Nicolas Fremau, experto en sistemas de propulsión híbridos y creador de la tecnología E-Tech, participa en la evaluación inicial:

«El motor térmico de gasolina de 3 cilindros y 1,2 litros de la motorización E-Tech de 200 ch alcanza una eficiencia máxima de hasta el 43 %. Para conseguir 100 caballos más, nuestra única solución es combinarlo con un nuevo turbocompresor más grande y añadir un motor eléctrico adicional al sistema de propulsión. Para alimentar este último y conseguir una autonomía 100 % eléctrica que cubra las necesidades diarias, hay que instalar una batería más potente y convertir el sistema de propulsión en un híbrido enchufable».

Gracias a su modularidad, la plataforma CMF-CD de última generación del Renault Rafale permite la instalación de un motor eléctrico en la parte trasera, así como la incorporación de una batería recargable de 22 kWh bajo el suelo. Además, esta configuración resulta óptima para la distribución del peso. En el marco del proyecto «superhíbrido», la instalación de un motor eléctrico en la parte trasera ofrece dos grandes ventajas: conservar la arquitectura del E-Tech de 200 ch bajo el capó delantero y proporcionar una tracción a las cuatro ruedas al conectarlo a las ruedas traseras. Esta característica técnica es muy apreciada por los clientes del segmento de los SUV de gama alta. Así pues, la ficha técnica ya estaba definida. El futuro Rafale de 300 ch será híbrido enchufable y 4x4.

Además de la elección de los componentes mecánicos, hay que conseguir que funcionen a la perfección entre sí. Ese es el ámbito de especialización de nuestros técnicos de puesta a punto y calibración. «En cuanto a la puesta a punto del motor, nuestras dos principales dificultades han sido, por un lado, gestionar las restricciones de par entre los trenes de rodaje y, por otro, conseguir una transmisión 4x4 eficaz con motores delantero y trasero no conectados mecánicamente » , explica en primer lugar Alexandre Herrero.

Tal y como se explica en el episodio 3 sobre la gestión de la energía, elemento central del sistema E-Tech, la inteligencia de gestión proviene de las unidades de control electrónico. «Para la configuración del software de la unidad de control del motor, hemos desarrollado leyes de gestión de la energía muy complejas basadas en el trío velocidad / par / nivel de carga de la batería. Cada parámetro debía garantizar una experiencia dinámica y fluida en todas las condiciones», precisa.

Alexandre Herrero y Corentin Kerouredan han aprovechado al máximo la increíble versatilidad que ofrece la gestión electrónica de los motores y la transmisión. Así, en lo que respecta a la tracción, la tracción a las cuatro ruedas está siempre lista para actuar, ya que la distribución del par puede variar instantáneamente del 100 % a las ruedas delanteras (tracción delantera) al 100 % a las ruedas traseras (tracción trasera) en función de los parámetros seleccionados por el conductor, el tipo de conducción y las condiciones de la carretera (en general, se da prioridad a la tracción delantera hasta los 70 km/h y a la tracción trasera a partir de esa velocidad).

Desde el punto de vista mecánico, la desconexión en cualquier momento de uno de los motores (modo híbrido o conducción totalmente eléctrica) permite optimizar el consumo en todo momento. «Las funciones del software calculan 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), las características de la carretera (pendientes, velocidades) y también la masa del vehículo (masa total remolcable de 4 toneladas). La magia del sistema E-Tech reside en encontrar constantemente, por un lado, el mejor equilibrio entre el rendimiento de tracción —el de un 4x4— y, por otro, el punto de máximo rendimiento de todas las fuentes de energía. De este modo, se maximiza el uso del motor térmico en la zona de funcionamiento cercana a su punto de máximo rendimiento. ¡Y todo ello de forma 100 % transparente para el cliente! « Hemos conseguido una excelente tracción combinada con una gran eficiencia», se felicita Corentin Kerouredan.

Reto n.º 2: crear un motor híbrido enchufable totalmente nuevo

Convertir un sistema de propulsión «híbrido completo» en un «híbrido enchufable», es decir, con una batería recargable, no se limita a «añadir» una toma de corriente. La batería del sistema de propulsión E-Tech 4x4 de 300 ch no solo es diez veces más potente que la del E-Tech de 200 ch (22 kWh frente a 2 kWh), sino que su composición química también es fundamentalmente diferente. De hecho, la composición y la arquitectura de una batería se definen en función de múltiples criterios, entre los que destacan la autonomía, las necesidades de potencia y la frecuencia de las cargas y descargas.

«Para ofrecer de forma constante 300 caballos al volante del Rafale, hemos desarrollado una batería de 22 kWh orientada a la potencia con una composición química de NMC (níquel-manganeso-cobalto). Junto con mis compañeros encargados del grupo motopropulsor, hemos tenido que encontrar soluciones de compromiso para que, al volante, el rendimiento vaya de la mano de un comportamiento homogéneo, una buena autonomía y una gran fiabilidad», explica Octavie Okamba-Diogo, piloto de síntesis técnica de baterías.

Para un funcionamiento óptimo de la batería, la temperatura ideal es de 25 °C. Teniendo en cuenta el considerable tamaño de la batería y la potencia requerida, la gestión térmica de las celdas ha supuesto un gran reto. Para conseguir un aumento de temperatura eficaz, rápido y heterogéneo, fue necesario diseñar una malla calefactora de aluminio. Esta malla garantiza un calentamiento de hasta +2 °C/min mediante una resistencia eléctrica. «Sin esta innovación, el aumento de la temperatura de la batería sería diez veces más lento, lo que limitaría aún más el rendimiento », precisa Octavie Okamba-Diogo.

Reto n.º 3: gestionar la complejidad mecánica y de software

Teniendo en cuenta la gran variedad de tecnologías configurables disponibles en el Renault Rafale E-Tech 4x4 de 300 ch en la versión Alpine (4 motores, tracción a las 4 ruedas, 4 ruedas direccionales, frenado regenerativo y suspensión controlada), el reto de los ingenieros, y en particular de Romain Saulnier, ha sido simplificar su uso para que el conductor pueda dedicarse por completo al placer de conducir. Este dispone de 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 al sistema Multi-Sense, que ofrece cuatro modos: Eco, Confort, Sport y Snow. Las diferentes configuraciones de la fuerza de dirección, la capacidad de respuesta del motor y la agilidad del chasis ofrecen diversas experiencias, ya sea una conducción dinámica en modo Sport o una que requiera mayor tracción en condiciones de baja adherencia en modo Snow.

El botón «EV Mode», situado en el reposabrazos central, permite acceder a tres modos de conducción: Híbrido (por defecto), Eléctrico (conducción 100 % eléctrica con 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 de combustión como generador).

Disponible únicamente con el acabado « Atelier Alpine», el menú «Dinámica del chasis» del sistema multimedia ofrece al conductor parámetros optimizados del sistema 4Control Advanced, así como ajustes de amortiguación y del ESP según las tres opciones siguientes: Confort (ideal para los desplazamientos diarios, especialmente en ciudad), Dinámico (para un equilibrio entre la agilidad y un buen nivel de amortiguación) y Deportivo (que prioriza la estabilidad en carretera y el placer de conducir).

«Gracias a tres modos de conducción fácilmente seleccionables y todos ellos optimizados por Alpine Cars, el conductor tiene la seguridad de conducir el Rafale E-Tech 4x4 300 ch Atelier Alpine en una configuración ideal», precisa Romain Saulnier, arquitecto de síntesis de prestaciones.

El Renault Rafale E-Tech 4x4 de 300 ch ofrece lo mejor de ambos mundos: eléctrico e híbrido enchufable. En el día a día, funciona según las necesidades como un coche 100 % eléctrico con una autonomía de hasta 105 kilómetros (ciclo EV WLTP). Una autonomía que anima a recargar regularmente en una toma de corriente. En trayectos largos, su consumo se sitúa entre los mejores del mercado (0,5 l/100 km con la batería llena y 5,8 l/100 km con la batería descargada en la versión Esprit Alpine, cifras WLTP), lo que permite recorrer hasta 1 000 km con un solo depósito. En modo Sport, su comportamiento dinámico es tremendamente eficaz, con una aceleración de 80 a 120 km/h en 4 segundos, lo que lo sitúa a la cabeza del segmento de los SUV, incluidos los de gama alta.

Bajo el capó del Renault Rafale, el motor E-Tech 4x4 de 300 ch ha cumplido con las expectativas: lleva aún más lejos el nivel de excelencia del sistema E-Tech en cuanto a dinamismo, deportividad y eficiencia.

«Con la motorización E-Tech 4x4 de 300 ch, apuntamos a la Luna y acabamos llegando a Marte», concluye Nicolas Fremau.