Todos los secretos del Mercedes Vision EQXX

Todos los secretos del Mercedes Vision EQXX

El coche eléctrico más eficiente del mundo hasta la fecha


Tiempo de lectura: 14 min.

Venimos esperando desde el verano de 2021 y hemos visto especulaciones de todo tipo, pero ya se acabó la espera, Mercedes presentó el “coche eléctrico de los 1.000 kilómetros”, un hito en el segmento que debería marcar las futuras generaciones de coches con la estrella en el frontal. No obstante, llegar a lograr esa autonomía no ha sido ni mucho menos sencillo ni barato, cosas que retrasarán la llegada a producción no ya del coche, sino de la tecnología misma. Porque llegar, llegará, pero todavía hay que esperar.

El Mercedes Vision EQXX, porque así se llama la criatura, llega para demostrar que se puede llegar hasta donde llegan los vehículos con motor de combustión, usando electricidad. Pero para ello ha necesitado, por ejemplo, un coeficiente aerodinámico de auténtico récord: Cx de 0,17. Todo en este prototipo ha sido diseñado para ser eficiente, porque es la única manera, con la tecnología actual, de ofrecer autonomías eléctricas de 1.000 kilómetros sin tener que usar una batería tan grande, que sería más rentable llevarla en un remolque.

Obviamente, entre otras cosas, el Mercedes Vision EQXX anuncia el consumo de energía más bajo hasta el momento: menos de 10 kWh cada 100 kilómetros y según la marca, el 95% de la energía se emplea para mover el coche. Si lo comparamos con sus hermanos más recientes, supera la autonomía del Mercedes EQS en un 28% teniendo una batería más pequeña y pesa un 30% menos. Y una de las cosas más llamativas es que del papel al vehículo completo, solo fueron necesarios 18 meses durante los cuales, trabajaron personas del equipo de ingenieros de Mercedes, del equipo de Fórmula 1 de la marca, así como diferentes empresas emergentes, socios e instituciones.

El programa de tecnología detrás del VISION EQXX definirá y habilitará los futuros modelos y características de Mercedes-Benz”, dice Markus Schäfer, miembro del consejo de administración de Daimler AG y Mercedes-Benz AG, director de tecnología responsable de desarrollo y adquisiciones

La máxima eficiencia como premisa fundamental

Es evidente que los coches eléctricos son eficientes, más eficientes al menos que los de combustión. Pero realmente, no les queda otra, principalmente por la tecnología disponible actualmente, cuyas limitaciones influyen mucho en las prestaciones y en la autonomía. Para poder hacer que este último aspecto sea interesante y lo más similar posible a un coche con motor de combustión, todo en el vehículo tiene que colaborar para lograrlo y por tanto, la aerodinámica y la eficiencia en el funcionamiento de los motores resultan vitales. Después de esto viene el tema del peso.

Mercedes dice que todo el tren de potencia del nuevo EQXX, desde la batería hasta la transmisión y las ruedas, todo, es una obra de arte de la ingeniería por derecho propio. Nosotros no vamos a ser tan grandilocuentes, no es nuestra labor, aunque las capacidades de Mercedes son de sobra conocidas y las prestaciones, así como un funcionamiento ejemplar, están más que asegurados.

El motivo para tanto autobombo es que todo el tren motriz eléctrico es obra de la propia Mercedes, los ingenieros se pusieron manos a la obra para desarrollar un grupo motor que destacara por eficiencia, por densidad de energía y por su poco peso. Los resultados son respetables y como hemos comentado antes, presume de un 95% de eficiencia energética con un 30% menos de peso respecto al Mercedes EQS. Para ello, han contado con la colaboración de los especialistas del equipo de Fórmula 1 de la marca, para desarrollar todo el tren de potencia y reducir al máximo las pérdidas de todo el sistema.

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Interesante resultan las ruedas, compuestas por unas llantas de magnesio forjado de 20pulgadas de diseño aerodinámico, calzadas con gomas Bridgestone con baja resistencia a la rodadura y construcción respetuosa con el medio ambiente.

Una de las mejores formas de mejorar la eficiencia es reducir las pérdidas. Trabajamos en cada parte del sistema para reducir el consumo y las pérdidas de energía mediante el diseño del sistema, la selección de materiales, la lubricación y la gestión del calor. Y nuestras fantásticas herramientas de simulación nos ayudaron a descubrir rápidamente qué funciona y qué no” – Eva Greiner, ingeniera en jefe del sistema de propulsión eléctrica de Mercedes-Benz

Baterías pequeñas y ligeras, pero muy eficientes

La eficiencia es un objetivo que afecta a todo el funcionamiento del Mercedes EQXX, de nada sirve tener un buen tren de potencia, que gaste poco y ofrezca a cambio grandes prestaciones, si otros elementos como la batería no logran también un funcionamiento igual de eficiente. Lo que se gana por un lado se pierde por el otro y eso, en un coche eléctrico, no es admisible.

La batería tiene casi la misma cantidad de energía, pero tiene la mitad de tamaño y es un 30% más ligera (respecto al EQS). El sistema de gestión de la batería y la electrónica de potencia se han diseñado con un enfoque absoluto en la reducción de pérdidas. Al lograr este hito de eficiencia, aprendimos mucho que fluirá hacia los programas de desarrollo futuros “. – Adam Allsopp, director de tecnología avanzada de HPP

Mercedes ha contado con la ayuda de los expertos de HPP para desarrollar el paquete de baterías, que es totalmente nuevo y creado ex profeso para este coche. Ofrece una densidad de energía cercana a los 400 Wh/l, lo que hizo posible instalar una batería con poco menos de 100 kWh de energía utilizable. Según la marca, esa densidad de energía se ha logrado gracias a una avance en la química de anódos. Contiene una mayor cantidad de silicio y el diseño de la batería ofrece más espacio para las celdas, que a su vez permite reducir el peso.

Otro apartado novedoso es el voltaje. Como el Mercedes EQXX es un prototipo que permite desarrollar nuevos sistemas para modelos de producción futuros, decidieron experimentar con otras soluciones, como un elevado voltaje a más de 900 voltios. Gracias a esta experimentación se han logrado grandes cantidades de datos, con los que estudiar y desarrollar soluciones para los coches eléctricos de producción.

La autonomía eléctrica suena fácil, pero es un desafío técnico complejo. La forma más sencilla es colocar una batería más grande en el automóvil. Sin embargo, esto conduce a una disminución del rendimiento debido al tamaño y al peso. Definitivamente no es la ruta más inteligente y tampoco es el mejor uso de recursos escasos. Con el VISION EQXX, estamos presentando los resultados de un desafío extraordinario: llevamos la eficiencia a un nivel totalmente nuevo. Y exploramos nuevas formas de aumentar la autonomía de un automóvil eléctrico “. – Joerg Bartels, vicepresidente de ingeniería de vehículos y funciones generales del vehículo.

La plataforma del Mercedes EQXX cuenta con dos compartimentos separados para electricidad y electrónica llamado “OneBox”, que también permite más espacio para las celdas (mejora la instalación y la extracción) y además, incorpora nuevos dispositivos de seguridad con operaciones energéticamente eficientes (consumen menos energía). A esto se le suma una tapa para la batería muy liviana, fabricada con un material compuesto único y sostenible, procedente de los desechos de la caña de azúcar, reforzado con fibra de carbono. Una tapa que por si fuera poco, cuenta con un equilibrio celular activo. La batería, con todos sus componentes, pesa 495 kilos.

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Nuevo y avanzado sistema de gestión térmica

En un coche con motor de combustión la gestión térmica es muy importante, pero lo es todavía más en un vehículo eléctrico. La temperatura, en un motor de combustión, no afecta tanto a las prestaciones como sí ocurre en un coche eléctrico. Como bien dice la propia Mercedes en su boletín de prensa, el calor es una forma de energía y puede ser tu enemiga o tu amiga.

Los ingenieros han desarrollado un sistema de gestión térmica que permite conservar energía y también reduce la resistencia al enfriamiento, que trabaja mediante la “refrigeración bajo demanda”. Desde Mercedes nos cuentan que la eficiencia del sistema propulsor hace que su calor residual sea muy contenido y por tanto, se ha podido instalar un sistema de refrigeración muy pequeño y ligero. Posteriormente, se diseñó un algoritmo para coordinar el funcionamiento de las tomas de aire activas, las válvulas del sistema de refrigeración y las bombas de agua para un funcionamiento lo más eficiente posible con el mínimo costo de energía.

También nos han contado su funcionamiento. El sistema consta de dos partes: una gestión de flujo de aire y una placa de enfriamiento. La placa está colocada en el piso del coche para aprovechar el flujo de aire que se crea con el vehículo en circulación. Mercedes afirma que es la forma más aerodinámicamente eficiente de mantener la refrigeración del sistema de propulsión y permite circular durante 20 kilómetros en el modo más aerodinámico. Un modo que se “estropea” cuando hay una mayor demanda de potencia, pues obliga a abrir las tomas de aire activas del frontal. Estas entradas de aire están diseñadas para aprovechar las zonas de mayor presión del paragolpes. Lo mejor de todo es que estas aberturas solo suman 0,007 al Cx total del coche.

Energía solar y aerodinámica de primer nivel

La eficiencia, como si de una obsesión se tratara, sigue siendo la base del Mercedes EQXX en apartados como la climatización del habitáculo, que se hace mediante una bomba de calor que aprovecha el calor generado por el tren de potencia, apoyado por un intercambiador de calor externo, que extrae calor del ambiente.

Para alimentar los sistemas básicos y los accesorios, se emplean placas solares de 117 celdas y se coloca, obviamente, sobre el techo. Es un sistema desarrollado en colaboración con el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE), que es el instituto de investigación de energía solar más grande de Europa. En un solo día y en condiciones ideales, puede sumar 25 kilómetros a la autonomía en viajes largos.

No obstante, donde destaca realmente el nuevo Mercedes EQXX es en el apartado aerodinámico. Sirva para abrir boca su Cx de solo 0,17. Es una cifra sensacional y una cifra nunca vista. El Volkswagen XL1, uno de los coches más aerodinámicos que se han fabricado hasta la fecha, tiene peor Cx al anunciar 0,189 y el malogrado GM EV1, fabricado en 1996, tenía 0,19. La inspiración para sus formas viene de diferentes fuentes, desde el W125 de 1937, hasta el Mercedes C111 de 1970, pasando por su hermano de producción, el Mercedes EQS. La marca también menciona el IAA Concept de 2015 como principal fuente de inspiración.

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Para lograr un resultado como este, se emplearon técnicas de modelado digital y con solo ver las formas del coche se intuye el recorrido que hace el flujo de aire sobre la carrocería del Mercedes EQXX. Se ha buscado mantener los rasgos propios de la marca, pero adaptándonos a sus nuevas necesidades y eso ha provocado que sea uno de los Mercedes más inusuales hasta la fecha. No se puede decir que sea bonito, pero feo tampoco es.

Entre las soluciones aerodinámicas que no se aprecian a simple vista, cabe destacar, por ejemplo, que la vía delantera es 50 milímetros más ancha que la trasera para darle una forma de gota y facilitar que las partículas de aire ocupen el hueco dejado por el coche al avanzar con mayor facilidad. Eso reduce las pérdidas por arrastre (resistencia al avance). La superficie frontal es más pequeña que la del Mercedes CLA y el paragolpes delantero crea una cortina de aire que cubre las ruedas delanteras y reduce las turbulencias. El capó, por sus formas, tiene una función que permite reducir las turbulencias en la zona de los espejos laterales, además de mejorar la refrigeración y de contar con salidas de aire activas. Atrás, hay un difusor activo que remata todo el conjunto.

Estructuras donde solo se ejercen fuerzas, tecnología neuromórfica… espectacular

Pero todo esto que hemos contado hasta el momento queda un poco eclipsado cuando se habla de otros apartados, como el tecnológico. Una de las cosas que más llaman la atención es lo que Mercedes llama “computación neuromórfica”. Esto significa, según la marca, que el coche piensa como una persona. Emplea un sistema de computación cuyo hardware ejecuta las llamadas “redes neuronales de picos”, que codifica la información en pocos discretos para consumir poca energía. Energía que alimenta un sistema de Inteligencia Artificial desarrollado en California basado en la tecnología de BrainChip. Resulta cinco veces más eficaz que el control por voz actual de Mercedes y tiene “personalidad propia”.

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El habitáculo es un espectáculo de digitalización nunca visto. El salpicadero es, básicamente, una pantalla mini-LED de 47,5 pulgadas con resolución 8K con todo tipo de gráficos basados en motores de juegos, ofreciendo una imagen que ningún otro automóvil tiene actualmente. Monta un sistema de asistencia para conducción eficiente, que informa al conductor de la situación y de la energía necesaria para circular mediante un gráfico, pero puede usar sonidos si el conductor así lo desea. Dice la marca que la intención es generar la misma sensación que tiene un ciclista, pues este nota de primera mano el aire o el esfuerzo que supone, por ejemplo, pedalear cuesta arriba.

Trabajar con estos materiales innovadores y sostenibles para diseñar el interior del VISION EQXX fue una experiencia tremendamente liberadora y estimulante. Abren vías de creatividad completamente nuevas”. – Gorden Wagener, director de diseño de Daimler AG y Mercedes-Benz AG

Por otro lado, todo esto se sustenta por una estructura que desarrollada para ser ligera, muy ligera. El coche pesa 1.750 kilos, una cifra que puede resultar elevada pero que en realidad puede considerarse contenida. Un eléctrico actual supera esa cifra con facilidad (un Tesla Model 3 pesa 1.931 kilos y su tamaño es similar al del Mercede EQXX, teniendo menos autonomía y menos tecnología). Por nombrar algunas cosas, los ingenieros buscaron emplear material donde se producen cargas (porque donde no hay cargas, no es necesario material, como en la naturaleza), así, la parte trasera cuenta con una pieza de aluminio llamada “BIONEQXX”, que es el elemento estructura más grande de Mercedes-Benz.

La zona trasera también tiene elementos de plástico sostenible, desarrollado a partir de desechos que normalmente terminan en vertederos. Incluso se han empleado desechos de comida y jardín, plásticos mixtos, cartón y hasta pañales de bebé. El material se llama EQB y un solo kilo de este material elimina 1,3 kilos de desechos de los cuales, 0,3 kilos son agua. Este material también se emplea en otras zonas, como las persianas activas de las tomas de aire. Las puertas, por su parte, están fabricadas con CFRP y GFRP (plásticos reforzados con fibra de vidrio y fibra de carbono) con refuerzos de aluminio y la carrocería, en general, se fabrica con acero plano con bajo contenido en CO2, procedente al 100% de chatarra mediante una técnica de horno de arco eléctrico. Hasta la suspensión está fabricada con materiales alternativos, ya que se emplea plástico reforzado con fibra de vidrio para los muelles, desarrollados en colaboración con Rheinmetall Automotive.

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Sobre mí

Javi Martín

Si me preguntas de donde viene mi afición por el motor, no sabría responder. Siempre ha estado ahí, aunque soy el único de la familia al que le gusta este mundillo. Mi padre trabajó como delineante en una empresa metalúrgica con mucha producción de piezas de automóviles, pero nunca hubo una pasión como la que puedo tener yo. Actualmente estoy escribiendo un libro para la editorial Larousse sobre la historia del SEAT 600, que se publicará en 2022.

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Ingeniero de profesión, la mayor pasión de mi vida son los coches desde que era un chaval. El olor a aceite, gasolina, neumático...hace que todos mis sentidos despierten. Ahora embarcado en esta nueva aventura, espero que llegue a buen puerto con vuestra ayuda. Gracias por estar ahí.

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