Techrules revoluciona el vehículo híbrido y eléctrico

Techrules, una nueva compañía de investigación y desarrollo automotriz con sede en China, dedica su actividad a la innovación y nuevas tecnologías energéticas para avanzar en el cuidado al medio ambiente y dinámica de los vehículos eléctricos, así como la comodidad para el usuario.

Ha desarrollado un sistema de carga por turbina de vehículo eléctrico (TREV), una tecnología totalmente nueva de motores híbridos de patente exclusiva que incluye un generador de turbina. TREV combina una amplia experiencia en tecnologías aeronáuticas y de vehículo eléctrico con una serie de innovaciones técnicas patentadas para conseguir niveles sin precedentes de eficiencia y rendimiento, y un ultra-bajo impacto ambiental.

TREV es un sistema que aumenta la autonomía utilizando una micro-turbina para generar electricidad que carga un paquete de baterías que impulsan las ruedas. Tecnologías de gestión de baterías desarrolladas recientemente, permiten una superior eficiencia de carga. La gran eficiencia del sistema TREV precisa además menor número de baterías con el consiguiente ahorro de peso y espacio.

Techrules está mostrando su innovadora tecnología TREV en el Salón de Ginebra en un Concept Car híbrido enchufable que representa el primer paso hacia la producción del primer superdeportivo chino. El desarrollo del coche empezó el pasado mes de febrero en el famoso circuito inglés de Silverstone (Reino Unido).

La potencia máxima es de 768 kW (1.044 CV), las proyecciones iniciales indican un rendimiento vertiginoso (0-100 km/h en 2,5 segundos con una velocidad máxima limitada a 350 km/h), una extraordinaria autonomía (más de 2.000 km). En modo enchufable tiene un consumo de 0.18 l / 100 km.

Techrules planea comenzar la producción en serie de la tecnología TREV en un superdeportivo de bajo volumen con diseño propio dentro de un par de años. Y comenzar la producción de coches urbanos de mayor volumen unos años más tarde.

TREV es un sistema híbrido de propulsión totalmente nuevo y con patente exclusiva. Se compone de un generador de micro turbina que se inspira en la tecnología utilizada comúnmente en la industria aeronáutica y de generación de energía a gran escala. La turbina acciona un generador que carga una batería que, a su vez, proporciona electricidad para propulsar los motores de tracción. A diferencia de muchos sistemas de turbina del sistema de propulsión desarrollados anteriormente, no hay alimentación eléctrica directa desde el generador a los motores eléctricos: el sistema TREV es un sistema que aumenta la autonomía del sistema híbrido.

El aire que entra en la micro turbina pasa por un intercambiador de calor donde el temperatura del aire de escape se transfiere al aire de admisión frío - y comprimido. La ignición de la mezcla de combustible y aire comprimido y calentado, genera una enorme energía que se canaliza a velocidades muy altas para girar los álabes de la turbina. Cuando es expulsado, este gas de escape caliente, pasa a través del intercambiador de calor para asegurar que la recuperación de la energía térmica se recupera y se transfiere de nuevo al aire de admisión frío.

El Director de Tecnología de Techrules, Matthew Jin, explica: "Debido a que las turbinas han sido siempre una manera muy ineficiente para convertir la energía química en energía utilizable a la rueda, sólo unos pocos han tratado de utilizar una turbina en el sistema de tren de potencia, y ninguno ha tenido éxito comercialmente. Pero, en los vehículos eléctricos, el motor eléctrico se utiliza para accionar las ruedas, lo que libera de manera efectiva el motor de combustión para convertir exclusivamente la energía química en energía mecánica y, finalmente, en energía eléctrica. Este es un avance muy importante, que hace posible utilizar el motor de turbina de alta eficiencia como un extensor de autonomía extraordinario en nuestros vehículos ".

Las micro turbinas son significativamente más eficientes que los motores de pistón porque pierden muy poca energía en pérdidas por fricción, lo que significa que los combustibles de energía química se aprovechan de forma mucho más eficaz.

La potencia de la turbina pasa a un generador que produce electricidad para cargar las células de la batería. En la configuración TREV de Techrules, la turbina y el generador comparten el mismo eje y giran a la misma velocidad: más de 96.000 revoluciones por minuto.

Techrules emplea la tecnología de cojinete de aire, una alimentación de alta presión de aire comprimido, en lugar de una película lubricante de aceite tradicional para separar el eje del rodamiento. Esto se traduce en un menor número de pérdidas de energía por fricción, ya que elimina las pérdidas parásitas de un cojinete mecánico. El uso de un sistema de soporte de aire no es única, per si cómo Techrules utiliza el cojinete de aire que implica auténticas innovaciones a nivel mundial.

De particular interés es que el cojinete de aire también es apoyado por un campo magnético que permite un ajuste preciso del eje de alta velocidad. Ambas soluciones trabajan unidas para mantener una estabilidad excepcional. El cojinete magnético permite una mayor holgura entre el eje y el revestimiento de la pared, que ofrece ventajas significativas para la durabilidad a largo plazo del sistema.

Esta es una consideración especialmente importante en sistemas de turbinas y sus aplicaciones en automoción porque, a diferencia de condiciones de generación de energía estables, todo el conjunto debe ser capaz de soportar condiciones muy variadas de funcionamiento que resultan de, por ejemplo, los choques verticales de superficies irregulares y fuerzas laterales en las curvas. El sistema híbrido de rodamientos de Techrules es también más económico de producir, debido a que el espacio libre adicional incorporado reduce las tolerancias extremas que se requieren en otros sistemas.

La turbina - que gira a 96.000 revoluciones por minuto - produce 36 kW. De ellos, 30 kW alimentan directamente el generador para cargar la batería, Los restantes 6 kW alimentan equipos auxiliares, como los inversores.

El sistema TREV emplea un innovador sistema inteligente de gestión de la batería de iones de litio, y para evitar daños en las células por sobrecarga, cada una se carga a una velocidad ligeramente diferente. El equilibrio se consigue mediante la descarga de forma activa las células que están cargando más rápidamente con el fin de permitir a las otras células a 'ponerse al día'. En este proceso se pierde una parte de la energía y aumenta el tiempo necesario para cargar todas las células completamente. El sistema TREV utiliza células cilíndricas de batería 18650 Litio-Manganeso-Oxido.

El alcance máximo del superdeportivo presentado en Ginebra, se prevé que sea de más de 2.000 km con un deposito de 80 litros de queroseno de aviación (en condiciones de tráfico urbano).

Se presenta en dos diseños, el AT96 y GT96. Estos diseños, cada uno ofreciendo una configuración alternativa del sistema TREV, son dos variaciones del aspecto que pueden tener dos superdeportivos con turbinas de recarga cuando entre en producción el primer superdeportivo chino.

'AT96' se refiere a 'Turbina de Aviación', indicativo de que la turbina está configurada para funcionar con combustibles líquidos como el queroseno de aviación, diesel o gasolina. El AT96 es una versión del superdeportivo de carreras que cuenta con alerón trasero que consigue gran estabilidad en línea recta y curvas de alta velocidad.

El GT96 para turbina de gas, está diseñado para funcionar con combustibles gaseosos como el gas natural o el biogás. Se diseñó como un superdeportivo para la calle.

El alcance del superdeportivo funcionando sólo con baterías se estima que sea de hasta 150 kilómetros con un alcance de más de 2.000 kilómetros y 80 litros de queroseno de aviación o combustible con poder calorífico equivalente con el sistema TREV desplegado.

La potencia máxima combinada de los motores es de 768 kW (1.044 CV) y un par máximo a las ruedas previsto de más de 8.600 Nm. Con tal potencia disponible de forma inmediata, el Concept superdeportivo ofrece un rendimiento al nivel de los mejores coches de hoy día: 0-100 km/h. en 2,5 segundos; la velocidad máxima está limitada electrónicamente a 350 km/h.

El consumo de combustible se prevé de sólo 0.18 I/100 km. Con una carga completa proporcionada por el sistema TREV el consumo de combustible está previsto que sea de 4.8 I / 100 km.

El peso en vacío del vehículo de desarrollo es actualmente de 1.380 Kg. El objetivo para el futuro superdeportivo de producción es un peso en seco por debajo de los 1.000 Kg.

El corazón del superdeportivo es un monocasco de fibra de carbono para proporcionar una excepcional rigidez torsional y seguridad a los pasajeros. La estructura de la carrocería también es muy ligera y en fibra de carbono, incluyendo las puertas en forma de ala de mariposa.

El sub-chasis trasero carga con componentes como el generador de micro turbina y sistemas auxiliares directos, así como los sistemas de enfriamiento líquido para los motores de tracción y la batería eléctrica, y los motores traseros e inversores.

Bajo el cuerpo de fibra de carbono, una batería longitudinal en forma de T corre por la columna central del coche, proporcionando la misma apariencia en la cabina de pasajeros como la del túnel de transmisión de un coche de motor delantero y tracción trasera. La batería se enfría con liquido para mantener una temperatura óptima de funcionamiento para las células.

La batería consta de 2.376 células cilíndricas individuales 18650 que utilizan la tecnología química ultra segura de Litio-Manganeso-Oxido con una capacidad de 20 kWh utilizables con un voltaje de 720 V. Gracias al sistema de gestión inteligente, la batería, puede ser cargada por el generador de turbina en aproximadamente 40 minutos.

El Concept es impulsado por seis motores de tracción eléctricos, cada uno con un peso de 13 Kg y cada uno de los cuales está acoplado a su propio inversor dedicado.

La principal ventaja de utilizar dos motores más pequeños en lugar de un solo motor más grande para cada rueda trasera es la eficiencia de embalaje y montaje más sencillo en el monocasco.

Este diseño de seis motores con potencia independiente para cada rueda, proporciona una configuración ideal para la distribución del par motor (torque vectoring) que es gestionado por una unidad de control electrónico. Este sistema garantiza la máxima estabilidad en las curvas a alta velocidad y elimina el requisito de diferenciales mecánicos complejos y pesados.

Con tal potencia y velocidad disponible en el pedal del acelerador, hay que tomar en consideración un sistema de frenada de alto rendimiento. Se logra con discos ventilados de 405 mm. con pinzas de seis pistones en la parte delantera, y discos ventilados de 380 mm con pinzas de cuatro pistones en la parte trasera.

Después de su lanzamiento con coches de lujo de bajo volumen, Techrules desarrollará posteriormente  sus capacidades para afrontar sus próximos retos en producción de alto volumen que incluye un sub-compacto y compacto de los segmentos B y C que se lanzarán al mercado unos años más tarde.