INFINITI BLACK POWER S
El Infiniti Black Power S es un prototipo que incorpora tecnología de Fórmula 1 para lograr ofrecer un vehículo hibrido capaz de combinar altas prestaciones durante más tiempo y un funcionamiento más eficiente en conducción deportiva.
Con tecnología híbrida dual proveniente de la F1, este prototipo permite recargar sus baterías tanto frenando como durante la aceleración
ActuAlmente existen muchas clases de híbridos eléctricos, aunque todos comparten una característica común: para recargar sus baterías, sólo son capaces de recuperar energía cinética. Eso significa que cuentan con uno o varios motores eléctricos engranados a la transmisión y las ruedas y que, durante las frenadas, convierten la inercia del vehículo en energía eléctrica para cargar las baterías.
Es una solución brillante, pero que plantea dos limitaciones. La primera y más evidente es que la recuperación de energía se realiza muy tarde. El flujo de energía es el siguiente. Cogemos el combustible y lo quemamos en el motor, transformando hasta un 35% de la energía que contiene en potencia mecánica. Esa energía la mandamos a las ruedas mediante un sistema de transmisión en el que se pierde hasta el 15%. Y después, durante las frenadas, ‘rescatamos’ un 30% de la energía neta que hemos invertido en poner en movimiento el vehículo. Es decir, estamos regenerando alrededor de un 7% de la energía contenida en el combustible. ¿Dónde demonios se ha ido el 93% restante? Una parte se ha perdido en forma de resistencia aerodinámica y a la rodadura... y no se puede rescatar. Sin embargo, la fracción principal se ha desperdiciado en forma de calor, que escapa por el escape.
El segundo problema es que, a medida que aumenta el grado de electrificación de los modelos deportivos, la permanencia en el tiempo de sus cualidades dinámicas depende cada vez más del tiempo que tarde en agotarse su batería, que gasta energía a un ritmo mayor del que la repone.
¿Qué puede hacerse al respecto? El Infiniti Black Power S es un anticipo de la respuesta a esa pregunta. Se trata de un deportivo híbrido electrificado, dotado de 563 CV... y de la tecnología necesaria para disponer de ellos de forma indefinida mientras se incrementa la eficiencia de funcionamiento durante la práctica de una conducción marcadamente deportiva. “El principal objetivo del proyecto es incrementar el tiempo durante el que se puede conducir usando el 100% de las prestaciones del vehículo, antes de que la batería se descargue por completo”, explica Tommaso Volpe, responsable de proyectos deportivos en Infiniti.
Bajo la carrocería de este Infiniti hay un sistema híbrido dual, capaz de recuperar energía para cargar sus baterías tanto a partir del sistema de tracción como procedente del calor contenido en los gases de escape. Y sí, tal y como intuyes, se trata de una adaptación de los sistemas MGU-H y MGU-K de la Fórmula 1 a un vehículo de serie –MGU significa Unidad Motor/Generador, mientras que la H y la K hacen referencia a Calor y Cinética, respectivamente–.
“Es un intento de transferir tecnología de F1 a un coche de calle”, continúa Tommaso. “El empleo de un MGU-H –un sistema de recuperación de energía a partir de calor– representa una novedad absoluta entre los híbridos de carretera. Gracias a este sistema, el coche es capaz de re-
Es híbrido, pero cuenta con 563 CV y la tecnología para disponer de ellos de manera indefinida
La combinación de MGU-H y MGU-K permite recargar las baterías tanto en aceleración como durante las frenadas
generar más energía, ya que recarga las baterías tanto al acelerar como durante las frenadas”.
Comencemos viendo cómo funciona la parte convencional o MGU-K. El Black Power S es un híbrido de tipo P3. Esto significa que el motor/ generador eléctrico está conectado a la transmisión después de la caja de cambios; concretamente, se sitúa a continuación del diferencial trasero. Este motor eléctrico de imanes permanentes es capaz de girar hasta a 10.000 rpm. Aporta 120 kW de potencia extra durante prácticamente todo el rango de velocidad del coche... y par adicional suficiente para saturar las ruedas traseras durante las aceleraciones a baja velocidad, de manera que el Black alcanza los 100 km/h desde parado en menos de 4 segundos.
Este motor eléctrico está alimentado por una batería de litio de 4,4 kWh de capacidad, que se encuentra montada sobre la suspensión trasera. Se trata de una batería enorme para ser un modelo híbrido no enchufable –más del doble de la que emplea cualquier modelo actualmente a la venta–. Tal como explica Naoki Tokunaga, director técnico del departamento de motores de Renault F1 Team, “la batería, al igual que el resto del sistema, se ha diseñado con la idea de proporcionar máximas prestaciones de manera sostenida”. “No hemos pretendido construir un híbrido capaz de marcar buenos tiempos de vuelta, sino que el coche fuera más potente, rápido y eficiente que el modelo de partida... de forma indefinida. Hemos simulado su funcionamiento en el circuito de Montmeló –Barcelona–, y los resultados indican que es posible rodar a fondo durante seis vueltas consecutivas... y aún estamos optimizando el sistema”. Obviamente, conduciendo en carreteras públicas, dejar ‘seco’ al sistema híbrido va a ser imposible.
El MGU-K es innovador –actualmente no existe ningún híbrido de tipo P3 a la venta o en proyecto–, pero el plato fuerte del Black Project S son sus MGU-H.
El recuperador de energía térmica consiste en dos turbocompresores electrificados –Infiniti los denomina split turbos– que van montados a ambos lados del motor 3.0 V6 –bajo sendos intercoolers aire/agua–. “Consisten en una sola unidad, compuesta por un compresor en la parte delantera, un motor eléctrico intercalado, y
una turbina en la parte posterior. Los tres elementos comparten el mismo eje, y son capaces de girar hasta a 140.000 rpm.”, explica Naoki.
Una de las funciones de estos turbos electrificados es, cuando el motor gira a baja carga, cancelar por completo el retraso en la respuesta del motor o turbo-lag, presurizando el aire de admisión en cuanto el conductor comienza a presionar el pedal del acelerador.
Sin embargo, es durante la conducción deportiva cuando el sistema comienza a brillar de verdad. Al acelerar a fondo en cualquier motor turbo de gasolina, rápidamente se llega al punto en el que que se alcanza la máxima presión de admisión y hay que proceder a abrir las wastegates de los turbos para limitarla. Por otra parte, todos los motores de gasolina trabajan en overfueling cuando funcionan a alta carga. Esta técnica consiste en inyectar un exceso de combustible para reducir la cantidad de calor en la cámara de combustión y mantener a raya la temperatura de las culatas. Esto se traduce en un descenso catastrófico de la eficiencia energética del propulsor, y es la explicación de por qué en cualquier motor deportivo se cuadriplica el consumo cuando se duplica la demanda de potencia.
Lo que hace el Black Power S es coger ese chorro de gases incandescentes y convertirlo en energía eléctrica. Para ello, los split turbos del Infiniti carecen de wastegates. En lugar de derivar gases de escape, la presión máxima de soplado se regula ajustando la velocidad de giro de los compresores mediante sus motores eléctricos, que se encargan de frenar al turbo mientras funcionan en modo de generador.
Como máximo, cada split turbo es capaz de recuperar 15 kW de potencia –30 kW en total–. Infiniti no ha desvelado cuál es el punto de funcionamiento en el que alcanzan sus máximas prestaciones... pero deberían estar a pleno rendimento en cuanto el régimen supere las 3.500 rpm, y siempre que se pise el acelerador más allá del 50% –son las circunstancias típicas en las que se produce la apertura de las wastegates en un motor biturbo convencional de estas características–.
¿Podremos conducir algún día un Black Power S y tener esperanzas de que esta tecnología llegue a la serie? Según Tommaso, actualmente están trabajando en la construcción de dos prototipos funcionales que pondrán a disposición de la prensa, lo que sugiere que bajo la carrocería del prototipo hay lo que prometen. En cuanto a la llegada a la producción en serie, Tommaso reconoce que el MGU-H “podría ser una solución de cara a mejorar la eficiencia de un motor turbo de un modelo de calle”. Pero tendrá que tratarse de un modelo de marcados tintes deportivos, dotado de un motor térmico diseñado para obtener cifras elevadas de potencia y no un funcionamiento ultra-eficiente como es el caso de los motores de ciclo Atkinson que emplean actualmente una gran mayoría de modelos híbridos.