Híbridos y Eléctricos

DEBUT MUNDIAL EN EL SALÓN DE GINEBRA

Techrules presenta un superdeportivo eléctrico con sistema de recarga por turbina

Techrules ha presentado en el Salón Internacional del Automóvil de Ginebra 2016 un nuevo proyecto de I+D y su patentada tecnología de recarga de vehículos eléctricos con turbina (TREV), que permite autonomías de 2.000 kilómetros.

Techrules GT96, súperdeportivo con sistema de recarga TREV. FOTO: Cosima Arce.
Techrules GT96, súperdeportivo con sistema de recarga TREV. FOTO: Cosima Arce.

Se presenta en el Salón de Ginebra un nuevo proyecto chino de I+D y su patentada tecnología de recarga de vehículos eléctricos con turbina (TREV). Además, la compañía Techrules introducirá el primer superdeportivo chino con tecnología TREV a corto plazo, con coches urbanos en los próximos años. El desarrollo del superdeportivo proyecta una potencia máxima de 1.030 CV, una autonomía de más de 2.000 kilómetros y un consumo de 0.18 l / 100 km.

El superdeportivo se presenta en dos diseños, el AT96 y GT96, cada uno ofreciendo una configuración alternativa del sistema TREV. 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 GT96 para turbina de gas, está diseñado para funcionar con combustibles gaseosos como el gas natural o el biogás. 

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Techrules AT96, súperdeportivo con sistema de recarga TREV. FOTO: Cosima Arce.

¿Quién es Techrules?

Techrules, una nueva compañía de investigación y desarrollo automotriz con sede en China que hace su debut mundial en el Salón Internacional del Automóvil de Ginebra 2016. Dedica su actividad a la innovación y nuevas tecnologías energéticas, así como en la dinámica de los vehículos eléctricos.
 
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 tecnologías aeronáuticas y de vehículo eléctrico con una serie de innovaciones técnicas patentadas para conseguir altos niveles de eficiencia y rendimiento, y un ultra-bajo impacto ambiental.

¿Qué es TREV?

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. Según la compañía, la gran eficiencia del sistema TREV precisa además menor número de baterías con el consiguiente ahorro de peso y espacio.
 
Techrules ha mostrado 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). 

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Sistema de propulsión y recarga del Techrules AT96. FOTO: Cosima Arce.

¿Y sus características técnica?

La potencia máxima que presenta el superdeportivo 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.

¿Para cuando su producción en serie?

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.

Gracias a las innovaciones técnicas con patentes exclusivas, nuestra tecnología TREV es superior a los sistemas de turbinas anteriores que otras marcas no han podido poner en marcha con éxito en el mercado mundial del automóvil. Y creemos que existe la necesidad tanto entre los automovilistas como dentro de la industria para una nueva manera de cargar los vehículos eléctricos.

William Jin, el fundador y CEO de Techrules.

Turbina de carga para vehículos eléctricos (TREV)

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. 

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Sistema de propulsión y recarga del Techrules AT96. FOTO: Cosima Arce.

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.

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.

Matthew Jin, Director de Tecnología de Techrules.

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

El peso total del sistema TREV (microturbina, inversores, bombas de combustible, bombas de aire, y el generador, pero sin incluir las pilas y motores) es de aproximadamente 100 Kg.

Cojinetes de aire sin lubricación y apoyados en un campo magnético.

Las altas velocidades de rotación que necesita el eje significan que una baja fricción es de suma importancia. Por ello, 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. 

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Techrules GT96, súperdeportivo con sistema de recarga TREV. FOTO: Cosima Arce.

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. 

Además, un nuevo diseño interno de lámina metálica, un componente intrínseco dentro de un cojinete de aire, se utiliza para el revestimiento de la pieza que soporta la presión del aire y el flujo. Está hecho de un nuevo material compuesto que le da una durabilidad superior. De igual importancia es que el nuevo diseño, con tolerancias más amplias, se puede producir en gran volumen y a bajo costo. 

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Techrules GT96, súperdeportivo con sistema de recarga TREV. FOTO: Cosima Arce.

Techrules también ha introducido un nuevo e innovador diseño del intercambiador de calor, que es mucho más eficiente térmicamente que los diseños convencionales. Un nuevo material se ha introducido en el intercambiador de calor híbrido que aumenta en gran medida la eficiencia de recuperación de calor de los gases de escape.

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. 

Gestión inteligente de la batería con nueva estrategia de carga

El sistema TREV emplea un innovador sistema inteligente de gestión de batería que optimiza la eficiencia de carga de la batería y el equilibrio de potencia entre las células de la batería.

En un sistema convencional 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.

Para hacer frente a estas deficiencias de esta práctica estándar de la industria, Techrules ha introducido una innovadora estrategia para el equilibrio de carga. El sistema de equilibrado de batería inteligente aprovecha la tensión de "exceso" de las células que están cargando más rápidamente, para compartir su carga con las células vecinas más lentas y conseguir el equilibrio necesario. Como resultado, todo el paquete carga con mayor rapidez y no hay perdida de energía durante el proceso.

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Techrules AT96, súperdeportivo con sistema de recarga TREV. FOTO: Cosima Arce.

El sistema TREV utiliza células cilíndricas de batería 18650 Litio-Manganeso-Oxido. Techrules está centrando sus capacidades en la eficiencia de la gestión de la batería en lugar de la química de la batería en sí. Su estrategia y sistema de gestión inteligente de carga será aplicable en el futuro para conseguir mayor capacidad de carga de las baterías.

A diferencia de la mayoría de los programas de desarrollo de vehículo eléctrico, y como el sistema TREV incorpora un sistema híbrido de extensión de la autonomía de serie, Techrules está dando prioridad a la densidad de potencia, la capacidad de las baterías para suministrar potencia de pico, por delante de la densidad de energía, la capacidad de las baterías para almacenar la máxima energía.

El avanzado sistema de gestión de batería inteligente de TREV optimiza la eficiencia de carga de las baterías, lo que reduce el tiempo necesario para cargarlas y a la vez reduce el desperdicio de energía. 

Estructura, baterías y tracción

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.

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Baterías del Techrules AT96, súperdeportivo con sistema de recarga TREV. FOTO: Cosima Arce.

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.

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Techrules AT96, súperdeportivo con sistema de recarga TREV. FOTO: Cosima Arce.

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.

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Techrules AT96, súperdeportivo con sistema de recarga TREV. FOTO: Cosima Arce.

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