El grupo automovilístico Renault lanzó en 2021, junto con el fabricante de equipamiento Valeo, un proyecto para desarrollar conjuntamente un motor eléctrico de nueva generación, destinado a alimentar varios de sus futuros modelos a partir de 2027. Denominado E7A, este futuro motor eléctrico sin tierras raras se beneficiará de eficiencia óptima de las carreteras, pero también de una huella ambiental reducida.
Con una primera generación lanzada al mercado en 2012, seguida de una segunda en 2022, el Grupo Renault es verdaderamente un pionero de los motores eléctricos sin tierras raras en el sector del automóvil. Pionero, el fabricante no ha olvidado los desafíos actuales, en particular el de la recarga rápida y la autonomía en autopista de los vehículos propulsados por baterías, y ahora trabaja, con la ayuda de su fabricante de equipos Valeo, en una tercera generación de motores, aún sin tierras raras. , porque carece de imán permanente. Un proyecto en el que cada uno de los dos actores aporta su propia experiencia: el rotor bobinado para el Grupo Renault y el estator llamado “horquilla” para Valeo.
Maxime Bayon de Noyer, director de tecnologías y proyectos upstream de la filial Ampere del grupo Renault, rastrea los orígenes de este proyecto y describe sus principales objetivos. El directivo también levanta el velo sobre otros ámbitos de trabajo explorados por Renault a través de su nueva filial dedicada a los vehículos eléctricos, creada el pasado mes de noviembre.
Técnicas de Ingeniería: ¿Cuáles son sus funciones dentro de esta joven filial creada dentro del Grupo Renault, Ampere?
Maxime Bayón de Noyer : Soy director a cargo de tecnologías y proyectos upstream relacionados con vehículos eléctricos de batería, pero también con pilas de combustible de hidrógeno. Mon périmètre d’action couvre à la fois les technologies liées aux moteurs électriques en tant que tels, l’électronique de puissance, les batteries, leur chimie et leur intégration au sein des véhicules, ainsi que tous les aspects liés à la gestion thermique des coches. Tantas tecnologías que son específicas de los vehículos eléctricos y que, por tanto, requieren un enfoque diferente al adoptado hasta ahora para los vehículos térmicos.
Mientras apostábamos por plataformas flexibles para nuestros coches térmicos, ahora estamos desarrollando, para los vehículos eléctricos, plataformas continuas con el motor y la batería. Todo ello, por tanto, se estudia de forma global. Es por este motivo que Renault ha decidido reunir todas sus fuerzas dedicadas a los coches eléctricos en esta nueva filial, Ampere. Por lo tanto, es ahora en este marco que lideramos el desarrollo de nuestra nueva generación de motor eléctrico E7A.
Un proyecto anterior a la creación de Ampere… ¿Cuáles son sus orígenes?
Desde su debut en el mercado de los vehículos eléctricos de serie y el lanzamiento del Zoe, Renault fabrica sus propios motores eléctricos. Por lo tanto, la mayor parte de nuestro volumen de ventas somos fabricantes de motores. En este contexto, desde el principio nos preocuparon dos factores importantes. El primero de ellos se refiere a la huella de carbono vinculada a la fabricación de estos motores. El segundo es la eficiencia de estos mismos motores. No tanto el rendimiento en un ciclo WLTP, sino el rendimiento en autopista. De hecho, es el consumo en autopista el que determinará el tamaño de nuestras baterías. En este contexto, hemos optado desde el principio por una tecnología de motor eléctrico particular, en la que hemos sido verdaderamente pioneros: el motor llamado “EESM”, por sus siglas en inglés, motor síncrono con excitación eléctrica.[1]. Se trata de un motor de tecnología sin imán permanente, y por tanto sin tierras raras, equipado con un rotor bobinado. Este devanado se transforma en un electroimán bajo la acción de un módulo de excitación sin contacto.
Optamos por esta tecnología, por un lado, por la buena huella de carbono que permite obtener en la fabricación de motores, pero también por la eficiencia que ofrece a alta velocidad y bajo par, Como suele ocurrir en autopistas. En ausencia de imanes permanentes, la tecnología EESM también es, obviamente, sinónimo de no utilización de tierras raras…
Otros fabricantes, en sus inicios, se han centrado en otras tecnologías sin imanes: máquinas asíncronas, en este caso, cuya eficiencia resulta ser un poco menos buena. Por nuestra parte, hace más de diez años que encontramos, con esta tecnología EESM, una solución para conciliar un rendimiento óptimo y la no utilización de imanes permanentes…
Después de una primera generación de motores en el Zoe, desarrollamos una segunda generación, que lanzamos con el Mégane E-Tech y que ahora nos estamos preparando para lanzar en forma de un nuevo motor de “media generación” diferenciado en uno. de nuestros nuevos modelos, el Renault 5 eléctrico.
Además, ahora pretendemos llevar la eficiencia al límite, pero también aumentar la velocidad de carga de nuestros futuros vehículos, en particular de nuestros vehículos del segmento C, los grandes vehículos de carretera… Esta ambición se traducirá así en la transición de nuestros vehículos a una arquitectura eléctrica de 800 voltios, que naturalmente tiene un impacto directo en el propio motor. Así lanzamos, en 2021, este nuevo proyecto denominado E7A.
Cuando comenzamos nuestras conversaciones preliminares sobre el desarrollo de este motor, hablamos con nuestro proveedor histórico Valeo y terminamos estableciendo una asociación beneficiosa para todos en este proyecto.
¿Qué papel desempeñan ambos en este proyecto de codesarrollo?
Por nuestra parte, traemos nuestra tecnología de rotor bobinado. Valeo, por su parte, ofrece una tecnología de estator llamada “U-pin” o “Hairpin”: en lugar de un alambre de cobre enrollado, este enfoque se basa en piezas de cobre similares a pinzas para el cabello en forma de U, insertadas en el estator. luego se sueldan, estos son los que generarán el campo magnético en el lado del estator. Las ventajas de esta tecnología son múltiples: la eficiencia del motor es mejor y el aislamiento es más sencillo, incluso a 800 voltios. Nuestro objetivo común es lograr combinar nuestros respectivos conocimientos, aprovechar lo mejor de ambos mundos y, en última instancia, desarrollar una tecnología común.
¿Dónde está el proyecto en este momento? ¿Cuáles son sus metas a largo plazo?
El proyecto aún se encuentra en las primeras etapas. Esperamos superar este hito durante este año. En cuanto a nuestros objetivos finales, esperamos, cuando salga este motor, poder posicionarnos como líderes del mercado en esta característica específica del rendimiento en carretera. El rendimiento en la ciudad seguramente también será muy bueno, pero ese no es nuestro principal objetivo en este proyecto. En cualquier caso, evidentemente también pretendemos conseguir un coste relativamente moderado, aunque seguiremos produciendo en Francia.
En términos más generales, también esperamos obtener un conjunto de motor y electrónica de potencia más compacto.
¿Cuáles serán, precisamente, los avances en electrónica de potencia que serán necesarios para respaldar el desarrollo de este nuevo motor y esta arquitectura eléctrica de 800 voltios?
Para la parte del “inversor”, actualmente utilizamos transistores de potencia IGBT. Mañana planeamos cambiar a componentes de carburo de silicio (SiC). En términos de carga, este año lanzaremos al mercado una primera generación de cargadores bidireccionales con el lanzamiento del Renault 5 E-Tech eléctrico. De aquí al lanzamiento del nuevo motor que estamos desarrollando, mejoraremos aún más las funciones bidireccionales de nuestros cargadores, aumentando al mismo tiempo su potencia: nuestro objetivo es ofrecer mañana una carga en sólo 15 minutos para una duración de batería de dos horas en la carretera. De hecho, esto estaría en consonancia con las recomendaciones en materia de seguridad vial… Así que esto es realmente lo que nos guía hoy. Se trata de un trabajo importante en los aspectos de gestión térmica de la batería, en particular en su preacondicionamiento.
¿La evolución de la química de las baterías también forma parte de sus áreas de trabajo?
Nous travaillons effectivement sur cet aspect, mais nos travaux, à ce stade, visent essentiellement à réduire l’empreinte carbone, mais aussi le coût de nos batteries, qui représentent en effet pour l’heure jusqu’à 40 % du prix de fabrication d ‘un auto. Se trata de hacer que los vehículos eléctricos sean accesibles para todos.
Como muchos otros actores, por supuesto también estamos estudiando la posibilidad de pasar de la tecnología del litio a la del sodio. Para nuestros coches urbanos, tal vez, pero probablemente no para nuestros coches de autopista, los compromisos en términos de densidad energética parecen prohibitivos…
Volviendo a este proyecto de motor E7A como tal, ¿cuándo podría producirse su industrialización? ¿Cómo piensa organizar su producción en el marco de la colaboración que ha establecido con Valeo?
Contamos con el año 2027. La fabricación del motor podrá realizarse entonces en nuestras fábricas o en las de nuestro socio Valeo. Los elementos los fabricaremos cada uno por nuestra cuenta, y el montaje final lo podemos realizar uno, otro o cada uno de nosotros, según nuestras necesidades.
¿Qué categoría(s) de vehículos podría equipar entonces?
Este motor de la categoría de 200 kW estará destinado a turismos de los segmentos C y D, así como a vehículos utilitarios. Posiblemente podríamos desarrollar una variante para vehículos más pequeños, pero también estamos interesados en otras tecnologías de motores para el futuro, con otras prioridades además de la eficiencia en autopista, pero, por supuesto, ¡siempre sin tierras raras!
[1] Motor síncrono excitado externamente.
Crédito visual de la portada: Tom Radetzki en Unsplash
