X-in-1: la arquitectura que define el rendimiento, el refinamiento y el coste del tren motriz eléctrico de Nissan

• La arquitectura modular X-in-1 de Nissan integra en un único módulo los componentes del tren motriz eléctrico, compartiendo diseño entre vehículos eléctricos puros y sistemas e‑POWER, con beneficios medibles en comportamiento acústico, consumo y coste de producción.

• La integración X-in-1 de Nissan controla rigidez estructural, tolerancias de ensamblaje y puntos de resonancia del módulo de propulsión, con el resultado de reducir el ruido en cabina hasta 5,6 dB (una reducción del 72% de la energía sonora) y suprimir las vibraciones que otros sistemas transmiten al habitáculo a través del tren motriz.

• El diseño X-in-1 comparte arquitectura entre vehículos eléctricos puros y sistemas e‑POWER, con una eficiencia térmica del 42% en tercera generación e‑POWER, 4,4 l/100 km WLTP y 100 g/km de CO₂ en el Nissan Qashqai.

• La modularización X-in-1 reduce el número de interfaces mecánicas y eléctricas del sistema de propulsión, con impacto en la complejidad de fabricación y en el coste de producción de los componentes.

El conductor de un Nissan e‑POWER no percibe el 5-en-1 ni el X-in-1. Percibe un habitáculo silencioso, una respuesta sin vibraciones y un tacto de conducción que los sistemas de propulsión convencionales no pueden replicar. Nissan lleva más de una década integrando los componentes del tren motriz en módulos compactos que controlan de forma simultánea la rigidez estructural, las tolerancias de ensamblaje y los puntos de resonancia del sistema. La denominación de esa estrategia es X-in-1.

X-in-1: qué integra y qué elimina

En el lenguaje técnico de la electrificación, el concepto «n-en-1» designa la integración de varios componentes funcionales del sistema de propulsión en un módulo físico común. El número no tiene una definición universal en el sector. Cada fabricante establece qué componentes entran en el perímetro del módulo con criterios propios. Lo que importa es qué interfaces mecánicas y eléctricas desaparecen al integrar, qué tolerancias acumuladas se eliminan y qué mejoras medibles resultan del rediseño conjunto.

Nissan define el perímetro de su X-in-1 con precisión. El 3-en-1 integra el motor de tracción, el inversor y el reductor en un único módulo. El 5-en-1 añade el generador y el increaser (un convertidor que eleva la tensión de la batería para suministrar al motor eléctrico la tensión óptima en función de la demanda de potencia) para las versiones e‑POWER. En ambos casos, la integración va más allá de reducir volumen. Elimina interfaces entre componentes diseñados por separado, controla la rigidez del conjunto y simplifica la cadena de fabricación y ensamblaje.

La arquitectura de tracción eléctrica: el 3-en-1

El 3-en-1 de Nissan reúne en un solo módulo el motor eléctrico de tracción, el inversor de potencia y el reductor. La integración permite rediseñar el soporte estructural del motor, aumentar la rigidez del conjunto y reducir la transmisión de vibraciones al chasis. Nissan aplica en este módulo dos soluciones con impacto directo en el comportamiento NVH (ruido, vibraciones y aspereza por sus siglas en inglés): el rotor con six-stage skew y la estructura press-fit. El six-stage skew consiste en inclinar los imanes del rotor en seis escalones discretos respecto al eje axial del motor, en lugar de alinearlos en paralelo. Esta geometría escalonada distribuye las fuerzas magnéticas a lo largo del eje en lugar de concentrarlas en un punto, suprimiendo las microoscilaciones de par que de otro modo se transmitirían como vibración a través del eje, la carcasa y la estructura del vehículo. La estructura press-fit actúa en la misma dirección. El ensamblaje por ajuste a presión elimina las holguras entre componentes que serían fuente de ruido y vibración en operación. El resultado es un módulo de menor tamaño y mayor rigidez estructural que determina directamente el perfil acústico y vibratorio del vehículo en marcha.

e‑POWER y el 5-en-1: un motor diseñado para no mover las ruedas

e‑POWER es un sistema de propulsión en serie. Las ruedas reciben par exclusivamente del motor eléctrico. El motor de gasolina opera de forma independiente como generador dedicado, sin acoplamiento mecánico al eje de tracción. Esta arquitectura permite diseñar el motor térmico para un único propósito y optimizar su rango de trabajo con criterios que no serían posibles en una arquitectura de tracción combinada.

El 5-en-1 es la expresión física de este principio. Sobre el núcleo del 3-en-1, añade el generador y el increaser dentro del mismo módulo integrado. Al diseñar generador y motor eléctrico bajo la misma arquitectura de ensamblaje, Nissan aplica sobre ambos los mismos criterios de rigidez, tolerancias y alineación que determinan el comportamiento vibratorio del conjunto. La integración reduce las interferencias entre los puntos de resonancia de la carrocería porque el bloque de propulsión transmite su energía vibratoria desde una geometría controlada, no desde varios componentes con sus propias tolerancias acumuladas.

NVH: por qué la integración importa donde no se ve

La reducción de ruido y vibraciones en un sistema de propulsión electrificado depende de controlar la cadena completa de excitación vibratoria desde el origen: el motor eléctrico, los engranajes, el generador y el conjunto mecánico que los conecta.

La integración X-in-1 actúa sobre tres variables de forma simultánea. La primera es la rigidez estructural del módulo. Al diseñar motor, inversor, reductor y (en el 5-en-1) generador e increaser como un sistema único, Nissan controla la geometría de rigidez del conjunto en lugar de sumarla desde piezas independientes. La segunda son las tolerancias de ensamblaje. La fabricación conjunta de los ejes giratorios reduce el descentramiento acumulado que genera vibración en operación. La tercera es la gestión de resonancias. Al conocer la rigidez y la masa del módulo completo desde la fase de diseño, el equipo de ingeniería puede definir su respuesta modal de forma que no coincida con los puntos de resonancia de la estructura del vehículo. En la tercera generación de e‑POWER, Nissan aplica este razonamiento al conjunto completo. El módulo 5-en-1 reduce el ruido en cabina hasta 5,6 dB respecto a la generación anterior en el Nissan Qashqai. La escala de decibelios es logarítmica, no lineal. Una reducción de 5,6 dB equivale a eliminar aproximadamente el 72% de la energía sonora que llega al habitáculo, una diferencia que el oído percibe de forma inmediata.

De la primera generación a la tercera: una década de refinamiento continuo

e‑POWER nació en 2016 con el Nissan Note en Japón. La primera generación sentó el principio que define a e‑POWER desde entonces: las ruedas solo reciben par del motor eléctrico, y el motor de gasolina existe únicamente para generar electricidad. La segunda generación incorporó refrigeración directa del motor eléctrico, un eje equilibrador (balancer shaft) y un volante flexible para reducir las vibraciones propias del motor de combustión, junto con un sistema de activación inteligente del generador que evita su funcionamiento en los momentos de mayor sensibilidad acústica para el conductor.

La tercera generación introduce un nuevo bloque motor diseñado desde el principio como generador y no derivado de una unidad de propulsión convencional. Este origen específico permite una tasa de compresión optimizada para la generación de electricidad y la aplicación del concepto STARC (Stochastic pre-ignition And knock Reduction Control), que estabiliza la combustión incluso con tasas elevadas de recirculación de gases de escape (EGR). Componentes críticos del motor se fabrican mediante el proceso cold spray, que deposita material sin fusión térmica para obtener geometrías de precisión en zonas de alta solicitación mecánica. La eficiencia térmica resultante es del 42%, con un consumo de 4,4 l/100 km en ciclo WLTP, emisiones por debajo de 100 g/km de CO₂ y una potencia máxima del sistema de 151 kW (205 CV) en el Nissan Qashqai e‑POWER de tercera generación.

La modularización X-in-1 reduce el número de interfaces mecánicas y eléctricas del tren motriz, con impacto directo en la complejidad de fabricación y en el coste de producción de los componentes. Esa reducción de complejidad industrial es uno de los factores que permite a Nissan mantener la arquitectura de integración en toda su gama electrificada, no solo en los modelos de gama alta.

La arquitectura X-in-1 conecta el primer Nissan LEAF con este módulo de tercera generación. A lo largo de cada generación de producto, el diseño modular ha permitido compartir componentes, criterios de NVH y procesos de fabricación entre la gama eléctrica pura y los sistemas e‑POWER, con reducciones acumulativas en coste, volumen y complejidad de fabricación.

Para Javier Moraleda, responsable de producto Qashqai en Nissan España, «La filosofía X-in-1 lleva años determinando en silencio cómo se comportan nuestros vehículos. El control de rigidez, tolerancias y resonancias desde la fase de diseño nos permite ofrecer uno de los híbridos más silenciosos y de menor nivel de vibración del segmento. Pocos parámetros de fabricación tienen una repercusión tan directa y tan perceptible en el agrado de conducción.»

 

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