E-TECH 4×4 300 CV: le sfide di un E-Tech «super ibrido» su misura

Siamo al Salone di Le Bourget il 18 giugno 2023 in occasione della primissima presentazione alla stampa della nuova Renault Rafale E-Tech da 200 CV. Luca de Meo, CEO del Renault Group, svela il nuovo modello di punta del marchio con queste parole:

«Con Rafale, riportiamo Renault a uno dei suoi vecchi sogni: dimostrare che il marchio è in grado non solo di prendere quota, ma anche di fare un giro sulle vette del mercato». Luca de Meo

Questo enigmatico «giro di pista» si concretizzerà nel novembre 2024 con i test per la stampa della versione «ad alte prestazioni» del Rafale, denominata E-Tech 4x4 300 CV.

La missione della Renault Rafale è chiara: incarna la decisa ambizione di Luca de Meo di posizionare i prodotti nei segmenti di fascia alta del mercato, affermandonel'eccellenza tecnologica. Per dimostrarla, Luca de Meo parla di una cifra simbolica da raggiungere: 300 cavalli. È questa la potenza del futuro propulsore progettato appositamente per la versione esclusiva e ad alte prestazioni della Renault Rafale.

Per gli ingegneri era evidente che questa versione ad alte prestazioni del Rafale dovesse essere equipaggiata con il sistema E-TECH, il risultato di un lavoro tecnico e tecnologico all’avanguardia! Ognuno esperto nel proprio campo, Nicolas Fremau, Alexandre Herrero, Corentin Kerouredan, Octavie Okamba-Diogo e Romain Saulnier si sono mobilitati per raccogliere questa stimolante sfida.

Sfida n. 1: gestire i flussi di energia e la trazione integrale

Gli ingegneri motoristi del Technocentre non fanno mai le cose a metà, ma per progettare il futuro «super ibrido» da 300 cavalli sono partiti da un'ottima base: l'E-Tech da 200 cavalli.

Per quanto riguarda le modifiche da apportare, Nicolas Fremau, esperto di propulsione ibrida e ideatore della tecnologia E-Tech, contribuisce a tracciare un quadro della situazione iniziale:

« Il motore a combustione interna a 3 cilindri da 1,2 litri a benzina della motorizzazione E-Tech da 200 CV raggiunge un'efficienza massima del 43%. Per ottenere 100 cavalli in più, l’unica soluzione è abbinarlo a un nuovo turbocompressore più grande e aggiungere al gruppo motopropulsore un motore elettrico supplementare. Per alimentare quest’ultimo e ottenere un’autonomia in modalità 100% elettrica in grado di coprire le esigenze quotidiane, è necessario installare una batteria più potente e trasformare il gruppo motopropulsore in un ibrido plug-in.»

Grazie alla sua modularità, la piattaforma CMF-CD di ultima generazione della Renault Rafale consente l’installazione di un motore elettrico nella parte posteriore e l’aggiunta di una batteria ricaricabile da 22 kWh sotto il pianale. Questa configurazione è inoltre ottimale per la distribuzione del peso. Nell'ambito del progetto «super hybrid», l'installazione di un motore elettrico nella parte posteriore offre due grandi vantaggi: mantenere l'architettura dell'E-Tech da 200 CV sotto il cofano anteriore e fornire una trazione integrale collegandolo alle ruote posteriori. Questa caratteristica tecnica è molto apprezzata dai clienti nel segmento dei SUV di alta gamma. La scheda tecnica era quindi pronta. Il futuro Rafale da 300 CV sarà ibrido ricaricabile e 4x4.

Oltre alla scelta dei componenti meccanici, occorre poi farli funzionare perfettamente in sinergia. Questo è il campo di competenza dei nostri piloti addetti alla messa a punto e alla calibrazione. «Per la messa a punto del motore, le nostre due principali difficoltà sono state, da un lato, gestire le sollecitazioni di coppia tra i treni e, dall’altro, ottenere una trasmissione 4x4 efficiente con motori anteriori e posteriori non collegati meccanicamente », spiega innanzitutto Alexandre Herrero.

Come spiega l'Episodio 3 dedicato alla gestione dell'energia, elemento centrale del sistema E-Tech, l'intelligenza di gestione deriva dalle centraline elettroniche. «Per la configurazione software della centralina motore, abbiamo messo a punto algoritmi di gestione dell'energia molto complessi basati sul triplice parametro velocità / coppia / livello di carica della batteria. Ogni parametro doveva garantire un'esperienza di guida fluida in tutte le condizioni», precisa .

Alexandre Herrero e Corentin Kerouredan hanno sfruttato al massimo l'incredibile versatilità offerta dalla gestione elettronica dei motori e della trasmissione. Pertanto, per quanto riguarda la trazione, le quattro ruote motrici sono pronte ad agire in ogni momento, dato che la ripartizione della coppia può variare istantaneamente dal 100% alle ruote anteriori (trazione anteriore) al 100% alle ruote posteriori (trazione posteriore) a seconda dei parametri selezionati dal conducente, dello stile di guida e delle condizioni di marcia (in generale, la trazione è privilegiata fino a 70 km/h, la propulsione oltre tale velocità).

Dal punto di vista meccanico, la possibilità di disattivare in qualsiasi momento uno dei motori (modalità ibrida o guida esclusivamente elettrica) consente di ottimizzare costantemente i consumi. «Le funzioni software stimano il fabbisogno di potenza ed energia del veicolo in base a una moltitudine di variabili quali lo stato di carica della batteria, il profilo di guida (velocità e accelerazione), le condizioni della strada (pendenze, velocità), ma anche la massa del veicolo (massa totale trainabile fino a 4 tonnellate). La magia del sistema E-Tech consiste nel trovare costantemente, da un lato, il miglior compromesso tra le prestazioni di trazione, quelle di un 4x4 e, dall’altro, il punto di massimo rendimento di tutte le fonti di energia. In questo modo, l’utilizzo del motore termico viene massimizzato nella zona di funzionamento intorno al suo punto di massimo rendimento. E tutto questo in modo trasparente al 100% per il cliente! « Siamo riusciti a ottenere un'eccellente trazione combinata a una grande efficienza», si rallegra Corentin Kerouredan.

Sfida n. 2: sviluppare un motore ibrido ricaricabile completamente nuovo

Trasformare un propulsore «full hybrid» in un «plug-in hybrid», ovvero dotato di una batteria ricaricabile, non significa semplicemente «aggiungere» una presa. La batteria della motorizzazione E-Tech 4x4 da 300 CV non solo è 10 volte più potente di quella dell'E-Tech da 200 CV (22 kWh contro 2 kWh), ma presenta anche una composizione chimica fondamentalmente diversa. Infatti, la composizione e l'architettura di una batteria sono definite in base a molteplici criteri, in particolare l'autonomia, il fabbisogno di potenza e la frequenza di carica e scarica.

«Per garantire costantemente 300 cavalli al volante della Rafale, abbiamo messo a punto una batteria da 22 kWh orientata alla potenza con una composizione chimica NMC (nichel-manganese-cobalto). Insieme ai miei colleghi responsabili del gruppo motopropulsore, abbiamo dovuto trovare dei compromessi affinché, al volante, le prestazioni andassero di pari passo con l’omogeneità di comportamento, una buona autonomia e una grande affidabilità», spiega Octavie Okamba-Diogo, Pilota Sintesi Professione Batteria.

Per un funzionamento ottimale della batteria, la temperatura ideale è di 25 °C. Date le notevoli dimensioni della batteria e il fabbisogno energetico richiesto, la gestione termica delle celle ha rappresentato una sfida importante. Per ottenere un aumento di temperatura efficace, rapido ed omogeneo è stato necessario progettare una piastra riscaldante in alluminio. Quest'ultima garantisce un riscaldamento di +2 °C/min tramite una resistenza elettrica. «Senza questa innovazione, l'aumento della temperatura della batteria sarebbe dieci volte più lento, limitando ulteriormente le prestazioni », precisa Octavie Okamba-Diogo.

Sfida n. 3: gestire la complessità meccanica e software

Considerata la molteplicità delle tecnologie regolabili disponibili sulla Renault Rafale E-Tech 4x4 da 300 CV in versione Atelier Alpine (4 motori, trazione integrale, 4 ruote sterzanti, frenata rigenerativa e sospensioni attive), la sfida degli ingegneri, e in particolare di Romain Saulnier, è stata quella di semplificarne l’utilizzo affinché il conducente potesse dedicarsi al piacere di guida. Quest’ultimo dispone di tre menu per personalizzare la propria esperienza al volante: Multi-Sense, E-Save e l’inedito Controllo dell’agilità.

Sul display multimediale, il conducente può personalizzare le sensazioni di guida tramite il sistema Multi-Sense, scegliendo tra quattro modalità: Eco, Comfort, Sport e Snow. Le diverse impostazioni relative allo sforzo dello sterzo, alla reattività del motore e all'agilità del telaio offrono esperienze diverse, sia che si tratti di una guida dinamica in modalità Sport, sia che si richieda una maggiore trazione su fondo scivoloso in modalità Snow.

Il pulsante EV Mode situato sul bracciolo centrale consente di accedere a tre modalità di guida: Ibrida (predefinita), Electric (marcia forzata in modalità 100% elettrica per una potenza fino a 160 cavalli e una velocità massima di 135 km/h) ed E-Save (mantenimento di una carica della batteria superiore al 25% grazie al funzionamento del motore termico come generatore).

Disponibile esclusivamente con l'allestimento Alpine, il menu «Dinamica del telaio» del sistema multimediale offre al conducente impostazioni ottimizzate del sistema 4Control Advanced, delle caratteristiche di smorzamento e dell'ESP in base alle tre opzioni seguenti: Comfort (ideale per gli spostamenti quotidiani, in particolare in città), Dinamico (per un compromesso tra agilità e un buon livello di filtraggio) e Sport (che privilegia la tenuta di strada e il piacere di guida).

«Grazie a tre modalità di guida facilmente selezionabili e tutte ottimizzate da Alpine Cars, il conducente ha la certezza di guidare la Rafale E-Tech 4x4 300 CV Atelier Alpine nella configurazione ideale », precisa Romain Saulnier, Architetto Sintesi Prestazioni.

La Renault Rafale E-Tech 4x4 da 300 CV offre il meglio di entrambi i mondi: elettrico e ibrido ricaricabile. Nell’uso quotidiano, funziona su richiesta come un’auto 100% elettrica con un’autonomia fino a 105 chilometri (ciclo EV WLTP). Un'autonomia che invita a ricaricare regolarmente dalla presa. Sui lunghi tragitti, il suo consumo è ai massimi livelli del mercato (0,5 l/100 km a batteria piena e 5,8 l/100 km a batteria scarica nell'allestimento Esprit Alpine, dati WLTP), consentendo di percorrere fino a 1.000 km con un solo pieno. In modalità Sport, il suo comportamento dinamico è incredibilmente efficace con accelerazioni da 80 a 120 km/h in 4 secondi, ai massimi livelli nel segmento dei SUV, compresi quelli premium.

Sotto il cofano della Renault Rafale, il motore E-Tech 4x4 da 300 CV ha quindi soddisfatto le aspettative: porta ancora più in alto l'asticella dell'eccellenza del sistema E-Tech in termini di dinamismo, sportività ed efficienza.

«Con la motorizzazione E-Tech 4x4 da 300 CV, abbiamo puntato alla Luna e siamo arrivati su Marte » , conclude Nicolas Fremau.