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El nuevo Honda Clarity Fuel Cell es el vehículo de pila de combustible más avanzado del mundo y ofrece la mayor autonomía de todos los vehículos sin emisiones: aproximadamente 650 km con las condiciones del NEDC (del inglés New European Driving Cycle, Nuevo Ciclo de Conducción Europeo), según pruebas internas de Honda.
Su pila de combustible de vanguardia es más pequeña que la de su predecesor (el FCX Clarity), pero genera una potencia superior (103 kW el nuevo Clarity Fuel Cell en comparación con los 100 kW del FCX). El nuevo Clarity Fuel es el primer coche de producción equipado con el compresor de aire turboalimentado eléctrico de sobrealimentación de dos etapas de Honda. El compresor contribuye también a reducir el tamaño del conjunto motriz, ya que permite una pila de combustible más pequeña, al incrementar la presión del suministro de admisión.
Diseño
El nuevo frontal futurista de Honda, com el del nuevo Civic, incorpora unos faros delanteros LED extremadamente finos y a unas luces de circulación diurna únicas. Gracias a la innovadora estructura que permite alojar todo el conjunto motriz de pila de combustible bajo el capó, el nuevo Clarity Fuel Cell cuenta con un diseño tipo sedán capaz de acomodar a cinco ocupantes, algo único en su clase.
El principal objetivo, en términos de aerodinámica, era maximizar la autonomía sin renunciar a la espaciosa distribución del habitáculo ni al estilo futurista. El resultado de este nuevo modelo sedán es un compendio de diseño aerodinámico avanzado.
Su elegante perfil aerodinámico reduce las turbulencias alrededor del coche, y crea una línea aerodinámica en el techo que desciende hasta la puerta del maletero, en una posición alta, para crear una forma trasera que recuerda a la cola de un pájaro. El habitáculo, de formas fluidas, contribuye a anular los vórtices que se generan en los pilares A y C, mientras que la parte trasera, que desciende en picado, reduce la resistencia al aire en esta zona, de modo que se mitigan los típicos problemas de flujo de aire que suelen afectar a los modelos sedán.
Las innovadoras características de su aerodinámica carrocería reducen la resistencia y mejoran la eficiencia y autonomía. El aire se canaliza a través de conductos ubicados en el paragolpes delantero y se expulsa fuera del paso de rueda por delante del neumático, facilitando el flujo de aire alrededor del paso de rueda.
Por otro lado, el flujo de aire a media altura se conduce directamente por encima de los neumáticos traseros con cubiertas parciales que atraviesan la parte superior de los pasos de rueda. El flujo de aire en la parte inferior, justo por encima de los faldones laterales, se canaliza a través de una entrada por delante del paso de rueda trasero y, después, se libera por encima del neumático trasero, lo que contribuye a reducir las turbulencias de aire alrededor del paso de rueda.
El flujo de aire por el coche se controla cuidadosamente mediante conductos por detrás de las zonas abiertas de la parte delantera, en lugar de en las cubiertas de la parrilla de malla. Para evitar que el aire entre de forma no controlada, el nuevo Clarity Fuel Cell cuenta con conductos específicos que distribuyen el aire hasta donde es preciso, ya sea con el objetivo de refrigerar o de optimizar la aerodinámica. Además, las cubiertas bajo el suelo garantizan que no se obstaculice el flujo de aire por debajo con extrusiones innecesarias.
La carrocería no es el único componente que se ha beneficiado de la experiencia de Honda en aerodinámica. Se equipa con unas llantas de aleación híbrida únicas -de 18″ con cinco radios- que están cubiertas por una moldura circular de diez radios que incluye una línea de surcos en radios alternos. Estos surcos contribuyen a extraer el aire del interior de las llantas, lo que mejora la aerodinámica y la refrigeración de las ruedas. Las llantas van acompañadas de unos neumáticos de baja resistencia a la rodadura de reciente desarrollo: el modelo 235/45 R18 Bridgestone ECOPIA EP160
Otro avance en términos de diseño es la aplicación de soldadura mediante láser entre el panel del techo y las barras laterales, una innovación de Honda. En la junta entre las barras laterales y el panel del techo, no se ha empleado una moldura de goma convencional para sellarla. En su lugar, Honda ha empleado un sistema de soldadura dura mediante láser para crear una junta fina entre los paneles que resulta más aerodinámica que las molduras de caucho convencionales.
Su extraordinaria acústica se debe también al uso de materiales de aislamiento de gran eficacia, entre los que se incluyen: aislantes interiores y exteriores en el salpicadero; cubiertas aislantes debajo del motor de transmisión y en la parte inferior del capó; parabrisas y ventanillas fabricadas con un vidrio especial que aísla el ruido; forros en los pasos de rueda delanteros y traseros que anulan el ruido; soporte en el bastidor auxiliar delantero y alfombrillas que aíslan el ruido.
Se han utilizado materiales de bajo impacto medioambiental en aproximadamente el 80% de los acabados del interior, lo que posiciona al Clarity Fuel Cell como paradigma de respeto mediambiental. El acabado en Ultrasuede® -un material ecológico- del salpicadero y los paneles de las puertas se realiza por medio de un proceso de bajo consumo energético en el que se emplea poliéster reciclado. La mayor parte de la tapicería de los asientos está confeccionada con piel sintética «Prime Smooth», con un refuerzo de tejido de hilo biológico para mejorar la textura.
El acabado de palisandro en negro, en la estructura del salpicadero, se consigue sin el impacto medioambiental derivado del uso de barnices. Además, Honda ha conseguido imitar la textura de la madera real para ofrecer un aspecto que, prácticamente, no se puede diferenciar del material natural. La parte superior del panel de instrumentos se ha fabricado con plástico reciclado y las alfombrillas se han elaborado con fibras de origen vegetal, al igual que el tejido del forro interior del techo que confiere, además, propiedades aislantes.
Motor de alto rendimiento
El nuevo Clarity Fuel Cell es el coche de hidrógeno más autónomo del mundo. Sus dos depósitos de combustible tienen en conjunto una capacidad total de unos 5 kg de hidrógeno, lo que permite una autonomía máxima de aproximadamente 650 km con las condiciones del ciclo NEDC, según pruebas internas de Honda.
La unidad de control de tensión de la pila de combustible (FCVCU, del inglés Fuel Cell Voltage Control Unit), de reciente desarrollo, suministra 500V al motor de transmisión, lo que permite generar una potencia en el motor un 30% más elevada y reducir el número de celdas de combustible del bloque.
Para conseguir una FCVCU más fina, se han empleado semiconductores de potencia de carburo de silicio, de nuevo desarrollo, que funcionan a una frecuencia de conmutación cuatro veces mayor que con el silicio convencional, una novedad al tratarse de un vehículo de producción.
La velocidad de giro máxima del motor de transmisión es de 13.000 rpm, la más alta de todos los vehículos de pila de combustible de Honda hasta la fecha. Su potencia máxima es de 130kW (174CV) y su par máximo es un 17% más alto que el de su predecesor, con un valor máximo de 300Nm (30 kgf･m).
A pesar de ofrecer una potencia y una velocidad de giro máxima mayores, el motor de transmisión principal es más silencioso y avanzado que el motor del Clarity anterior. Los rebordes estructurales adicionales en el alojamiento del motor contribuyen a una mayor rigidez de la unidad y reducen las vibraciones. Las fluctuaciones de par, debido a los efectos de bloqueo magnético del mecanismo del motor, se han reducido al utilizar el doble de barras inclinadas en el rotor. Como resultado, se ha reducido significativamente el ruido que trasmite el motor al interior cuando el vehículo acelera.
Se ofrecen dos modos de conducción. El modo predeterminado «Normal», que se basa en una configuración relajada para conducir en todas las condiciones con una respuesta de acelerador rápida y una fuerza de transmisión lineal. El modo «Sport» contribuye a una experiencia de conducción más emocionante, con una respuesta mayor en rápidas aceleraciones. Además, al soltar el pedal del acelerador, el motor ofrece una mejor respuesta de regeneración, con una fuerza G mayor en la fase de desaceleración.
Con el fin de limitar el peso, se utilizan paneles de aluminio en diversos elementos exteriores del Clarity Fuel Cell, incluidos el capó, el paragolpes delantero, las puertas laterales y la del maletero. El bastidor auxiliar delantero consta de una sección hueca de aluminio fundido, una primicia en un coche de producción. El bastidor auxiliar de aluminio aporta un alta rigidez, lo que mejora la estabilidad de la dirección y la distribución del peso en condiciones de mucha carga.
Para alcanzar un excelente confort de marcha y una maniobrabilidad segura, el Clarity Fuel Cell dispone de una sofisticada suspensión trasera con cinco brazos de control de aluminio forjado. En la parte delantera, incorpora montantes MacPherson con manguetas huecas, brazos inferiores forjados y tirantes de aluminio de gran resistencia.
Bloque de celdas de combustible
Su innovador bloque de celdas de combustible consta de 358 celdas individuales, cada una de ellas un 20 % más finas que las de su predecesor, el FCX Clarity. Esta reducción de tamaño de las celdas se ha conseguido gracias a unos canales de flujo más planos y estrechos para el suministro de hidrógeno, oxígeno y refrigerante, y a un conjunto más fino de electrodos de membrana (MEA, del inglés Membrane Electrode Assembly).
Los conductos de flujo de gas más estrechos entre las placas del MEA hacen que la cantidad sobrante de agua condensada en el canal de oxígeno sea menor, lo que mejora el flujo de aire hacia la membrana. La mejora del flujo de aire y el uso de placas más eficaces en el MEA, ha incrementado la potencia eléctrica por celda en un 50 % respecto a la pila de la anterior generación.
Gracias al aumento de densidad de potencia de las celdas, se pudo alcanzar la potencia deseada del conjunto con un número menor de ellas. Hay un 30% menos de celdas individuales en la pila del nuevo Clarity Fuel Cell en comparación con las del FCX Clarity, lo que supone una reducción significativa.
Además, al cambiar la orientación de la pila, se han obtenido otras ventajas adicionales. Anteriormente, la humedad de los conductos dentro del bloque obligaba a que las celdas de combustible se orientasen en vertical para drenar el exceso de condensación a causa la gravedad. El nuevo diseño de las celdas premite una mejor gestión de la humedad y colocar en posición horizontal toda la pila.
Compresor de aire de sobrealimentación de dos etapas
Por primera vez en un coche de producción se ha utilizado el turbocompresor de aire de sobrealimentación eléctrico dos etapas de Honda, que se encuentra en la base del tren motriz junto al conjunto del motor.
Los conductos de flujo de gas de cada celda de combustible son más estrechos y aportan más densidad de potencia a la pila, pero requieren un suministro de aire a una presión mucho mayor. Por este motivo, Honda ha diseñado un nuevo compresor turboalimentado eléctricoque incrementa la presión del suministro de aire en un 70%. La bomba de aire turboalimentada está asistida por dos sobrealimentadores distintos, uno en cada extremo del eje del motor del compresor, de modo que proporcionan los elevados niveles de presión necesarios para proporcionar suministro a estas celdas de combustible con conductos más estrechos.
El nuevo compresor de aire turboalimentado eléctrico es más silencioso que la bomba de aire de la generación anterior, lo que ha permitido reducir en un 50% los materiales de insonorización del nuevo modelo. A su vez, esto ha reducido el peso y las exigencias estructurales. El compresor también es un 40% más pequeño que la bomba de aire, lo que ha contribuido al objetivo de Honda de reducir el tamaño general de todo el conjunto.
Sistema de suministro de hidrógeno compacto y de bajo consumo
En el FCX Clarity, la presión del gas y el flujo del depósito de hidrógeno a la pila de combustible se ajustaba mediante una válvula de escape reguladora y un eyector. Para el nuevo Clarity Fuel Cell, Honda ha desarrollado una unidad de suministro integrada que emplea dos inyectores de gas. El nuevo sistema permite un control más preciso de la presión y del flujo desde los depósitos y ocupa aproximadamente un 40% menos espacio.
Reubicación de la batería de ión-litio avanzada
La distribución delantera del habitáculo se ha optimizado para conseguir una posición de conducción baja y la elegante línea de techo típicas de un modelo sedán. La batería ión-litio de alto rendimiento está instalada debajo de los asientos delanteros, y tiene un peso y un tamaño menores que los de una unidad equivalente de hidruro metálico de níquel. Su potencia es un 50% mayor que la del modelo anterior y se ha alojado en una caja sellada que se ha diseñado específicamente para aprovechar la gran amplitud de la zona debajo del suelo, de modo que se maximiza el espacio para las piernas de los cinco ocupantes del vehículo.
La batería de ión-litio puede almacenar la electricidad generada por la pila de combustible, así como la que se produce durante la desaceleración. Proporciona una potencia complementaria al motor de transmisión en los casos en los que la pila de combustible por sí sola no es suficiente, como en los arranques en parado y en las aceleraciones rápidas.
Almacenamiento del hidrógeno y seguridad
La capacidad general de los depósitos de hidrógeno se ha reducido en comparación con el coche de la generación anterior, pero el contenido se almacena al doble de presión (a 70 MPa, en lugar de a 35 MPa), lo que permite que el coche sea capaz de almacenar un 39% más de hidrógeno —hasta un máximo de unos 5 kg— según las pruebas internas de Honda.
Los dos depósitos tienen una capacidad total de 141 litros de hidrógeno: el principal de 117 litros, se ubica bajo el compartimento del equipaje y el otro, de 24 litros, debajo de los asientos traseros. Los dos depósitos de hidrógeno se han colocado tan adelantados y bajos como ha sido posible. Esto ha permitido conseguir una capacidad en el maletero de 0,33 m3
La tecnología de dispersión y prevención de fugas de hidrógeno de Honda proporciona un nivel excelente de seguridad. Los sensores repartidos por todo el vehículo supervisan constantemente el conjunto motriz para prever potenciales inconsistencias en el suministro de hidrógeno. Si se detecta alguna fuga, el sistema se puede cerrar para evitar escapes de gas, al tiempo que unos conductos permiten la descarga y dispersión seguras del hidrógeno fugado. El sistema permite también que el hidrógeno se libere de forma segura en caso de incendio del vehículo.
En la parte delantera del coche, se ha desarrollado una estructura de seguridad para incrementar la rigidez del alojamiento de la pila de combustible. Para montarla bajo el capó, era necesario que la resistencia al impacto, en caso de colisión, fuese cuatro veces mayor que la de su predecesor. Estas exigencias se cumplieron mediante el uso de una única barra de fijación que evita el movimiento de las celdas al salirse la pila de su estructura de sujeción.
Sistema de infoentretenimiento avanzado
El Honda Clarity Fuel Cell va equipado con un sistema de infoentretenimiento avanzado y de funcionameinto intuitivo que ofrece información al conductor.
Un nuevo monitor central de ocho pulgadas incorpora una pantalla con un mayor ángulo de visión que ofrece una mejor visibilidad desde posiciones oblicuas. La conectividad del teléfono con el monitor se establece por cable o a partir de Apple CarPlay o Android Auto. Gracias a la conexión entre el monitor central y el visor de instrumentos frente al conductor, se muestran con facilidad sus funciones y las informaciones en el panel de instrumentos situado detrás del volante.
El monitor de la pila de combustible muestra el estado del sistema motriz y del almacenamiento, de modo que ofrece de forma visual y en tiempo real la potencia de la pila de combustible mediante una bola azul iluminado, que cambia de tamaño en función de la energía descargada. Para complementar esta información, el sistema telemático Internavi muestra en tiempo real, en la pantalla de navegación datos sobre los puntos de respostaje de hidrógeno más cercanos.
Entre sus características avanzadas, se incluye también el sistema de acceso inteligente sin llave y el conjunto de audio de alta calidad de Honda. Este último proporciona un sonido profesional a través de una instalación de 540 vatios y 12 altavoces con un amplificador de alta gama.
Seguridad
El nuevo Honda Clarity Fuel Cell está fabricado con un chasis de gran resistencia, diseñado a medida. La robusta célula que ocupan los pasajeros se ha fabricado con acero estampado de 1500 MPa de altísima resistencia, que garantiza una extremada solidez. Se ha utilizado acero de 980 MPa con valores lambda altos en zonas clave para la resistencia del bastidor, incluidos los travesaños del suelo (es la primera vez que se emplea este innovador material).
La proporción de acero de ultra-resistente en el bastidor y la carrocería es mucho más alta que en los modelos sedán convencionales. Estas estampaciones son mucho más resistentes que las que se realizan con acero de menor calidad y, además, son mucho más ligeras, lo que contribuye a que el bastidor y la carrocería pesen aproximadamente un 15% menos que los de un modelo sedán similar.
La proporción típica de aluminio, compuestos y acero ultra-resistente en un vehículo convencional equivalente es un 29% aproximadamente. En el nuevo Clarity Fuel Cell, esta combinación de materiales representa el 55% del bastidor y la carrocería.
Otra innovación que incorpora este vehículo es un moldeado híbrido de plástico reforzado con fibra de vidrio (GFRP) para la barra del parachoques trasero. La mampara delantera se ha fabricado con una estructura híbrida de resina con componentes de aluminio y está reforzada con una nueva barra protectora de aleación de aluminio (serie 7.000), de gran resistencia.
El coche incorpora la estructura de carrocería de próxima generación ACE™ (del inglés Advanced Compatibility Engineering™, ingeniería de compatibilidad avanzada) de Honda, para optimizar la protección de los ocupantes en caso de colisión frontal.
La carrocería de bastidor recto proporciona una extraordinaria estructura de base que ofrece unas características excelentes de dispersión de las fuerzas de impacto. Una red de estructuras del bastidor delantero absorben y desvían, de forma eficaz, las fuerzas de impacto de una colisión frontal, ya que se reducen las fuerzas transferidas al habitáculo y se dispersan las fuerzas que se transfieren a otros vehículos implicados.
La participación de Honda en los proyectos europeos relacionados con la tecnología de pila de combustible de hidrógeno contribuirá a incrementar el número de puntos de repostaje de hidrógeno. Sólo a partir de este proyecto de demostración se prevé pasar de los 6 de 2017 hasta 55 en 2022.
26-04-2017\\ Jose Ruiz Moreno
