Mercedes-Benz avanza hacia el futuro

Markus Schäfer, director de tecnología de Mercedes-Benz, comentó, “la empresa gasta el equivalente a entre 7.400 y 8.400 millones de dólares al año en investigación y desarrollo. La mayor parte de ese dinero se destina al diseño, desarrollo e ingeniería de nuevos modelos de producción, pero una parte importante se destina al Laboratorio de Tecnología del Futuro de Mercedes”.

Pasar un día en el edificio especial de Stuttgart para echar un vistazo a algunas de las exóticas tecnologías del futuro que Mercedes está explorando, hay que tomar aire. porque hay muchas.

En el espectro de la realidad virtual, la realidad aumentada es la opción más arraigada en la realidad “real”. Te pones un par de gafas que apenas son más voluminosas que unas gafas de sol de montura gruesa. Ves el mundo real a través de las lentes. Pero además de eso, las gafas pueden proyectar otra imagen, de forma muy similar a como una pantalla HUD proyecta una imagen en el parabrisas de un automóvil.

Sólo que esta imagen puede ser mucho más grande y contener información mucho más elaborada. Por ejemplo, los conductores que llevaran estas gafas podrían ver información de navegación mucho más detallada, como una carretera de baldosas amarillas superpuesta sobre el pavimento que indicaba por dónde debían conducir (en nuestro caso, vimos una alfombra azul brillante). En las curvas, vimos una gran flecha en nuestro campo de visión y, al acercarnos a una esquina, había una serie de flechas, que indicaban exactamente dónde girar.

Ya existen en el mercado gafas de realidad aumentada de este tipo. Lo que se necesita para que funcionen en un auto es el software correspondiente que se conecta con los sistemas del vehículo para proporcionar superposiciones precisas y sin fisuras. Estas podrían sustituir a los HUD o las pantallas de vídeo de los pasajeros con imágenes e información de calidad superior a un coste menor.

Dos personas que trabajan en un auto en lugares diferentes podrían utilizar esta tecnología para trabajar en el mismo vehículo y analizar los detalles en tiempo real. Una podría señalar una parte del coche y la otra vería su mano señalando. Esto llevaría la colaboración en diferentes oficinas a un nuevo nivel.

También sería una gran herramienta de ventas en una sala de exposición. Era posible cambiar el color del auto con solo pulsar un botón. Cambiar un paquete de equipamiento para ver un panel frontal diferente era igualmente sencillo. Se podía abrir una puerta y ver el interior del coche, que también podía personalizarse en color. Si colocabas una silla en la posición adecuada, incluso podías sentarte dentro del coche y examinar el interior.

La calidad de la imagen no era perfecta, y el brillo de la pintura exterior no era del todo adecuado. Pero eso se podría solucionar utilizando imágenes de mayor resolución y más potencia informática. Es muy impresionante. Si hubiera tenido esta herramienta cuando encargué mi Porsche 911 hace unos años, probablemente habría elegido un color diferente.

Este es el caso completo en el que la imagen que ves en tu voluminoso casco no tiene ninguna relación con tu entorno real. En nuestra demostración, me encontraba en una hermosa casa por la mañana. La imagen fue generada completamente por computadora. Cuando comencé a caminar hacia la puerta principal, el sistema se comunicó con el Mercedes, que levantó la puerta del garaje, salió solo y abrió la puerta del conductor para recibirme.

En realidad, todo esto probablemente se lograría con una configuración de realidad mixta como la descrita anteriormente, pero el objetivo era demostrar un grado de experiencia del cliente “hiperpersonalizada” que pudiera hacer que la conducción fuera mucho más sencilla. Por ejemplo, el sistema podría detectar si el conductor había tomado una taza de café en casa antes de subir al coche y sugerirle que fuera directamente a la oficina en lugar de parar en su cafetería favorita de camino a casa. Las posibilidades son infinitas.

A medida que avanza el desarrollo de los sistemas de conducción autónoma, uno de los problemas es la gran cantidad de energía necesaria para alimentar los ordenadores que utiliza el sistema. Los ingenieros de Mercedes calculan que la autonomía total de nivel 5 podría requerir 3000 vatios de potencia continua. Eso es suficiente para acortar la autonomía de conducción de un vehículo eléctrico en un 10 por ciento o más.

Mientras tanto, el cerebro humano utiliza unos 20 vatios de potencia. Una de las razones es que el cerebro humano no funciona como un ordenador digital que procesa una cantidad infinita de ceros y unos, cada uno de los cuales representa una pequeña porción de información. Durante los cálculos, esta información se escribe en la memoria y se guarda en ella en operaciones consecutivas en un ciclo de reloj fijo. En cambio, nuestro cerebro procesa fragmentos de información mucho más detallados en el orden en que se necesita, lo que resulta más eficiente.

Computación Neuromórfica es el nombre de una sintaxis computacional que opera más como un cerebro biológico que como una computadora típica, que utiliza lo que se llama el proceso von Neumann, llamado así por el famoso matemático húngaro John von Neumann.

La idea es utilizar ordenadores convencionales con chips de silicio, pero organizarlos de forma que puedan utilizar datos representados por lo que se denominan “picos” en lugar de ceros y unos. Estos picos contienen datos más elaborados, que luego se procesan de forma más directa en lugar de a una velocidad de reloj fija.

El concepto parece bastante descabellado, pero la necesidad de un avance de este tipo existe, no solo para las computadoras de conducción autónoma en los automóviles, sino también en las computadoras de inteligencia artificial en general que impulsan las crecientes necesidades energéticas en todo el mundo.

Los vehículos eléctricos están repletos de convertidores de potencia. El voltaje de la batería debe convertirse en voltaje del motor, la corriente continua en corriente alterna, una frecuencia en otra diferente. Estos convertidores deben ser eficientes para no generar demasiado calor o desperdiciar energía excesiva. También es deseable que sean pequeños y livianos.

Los investigadores de Mercedes-Benz han desarrollado un microconvertidor que puede manejar 600 vatios de potencia con alta eficiencia. Estos convertidores también pueden ajustar fácilmente su salida de conversión. Por ejemplo, pueden mantener un voltaje de salida constante aunque el voltaje de entrada de una batería esté cayendo a medida que esta se descarga.

Los convertidores miden aproximadamente diez centímetros de largo, dos centímetros y medio de ancho y quizás un centímetro y medio de grosor en su punto más grande. Decimos aproximadamente porque el ingeniero de Mercedes que nos los mostró no nos dejó sostener uno, a pesar de que no se veía ninguna de las entrañas del dispositivo.

Pero las ventajas potenciales son grandes. La batería de 800 voltios que se utiliza en el nuevo CLA tiene sus 912 celdas conectadas en serie. Eso significa que si una celda es deficiente, toda la cadena pierde eficiencia. Si cada celda se conectara a uno de estos nuevos convertidores, su salida de cuatro voltios podría aumentarse a 800 voltios y todas podrían conectarse en paralelo. Y una celda deficiente tendría un efecto mucho menor.

Otra posibilidad sería utilizar diferentes químicas de celdas en una sola batería, creando una mezcla beneficiosa de celdas, algunas de las cuales son mejores para producir alta energía y otras que son mejores para almacenarla.

Quizás la tecnología más exótica que nos mostró Mercedes fue una forma de depositar células solares en prácticamente cualquier superficie, incluida la carrocería de un automóvil. Este revestimiento de células solares es flexible y podría cubrir todos los paneles exteriores de un automóvil.

Un automóvil típico tiene una superficie de aproximadamente 120 pies cuadrados y, dado que el recubrimiento pesa solo una onza por cada seis pies cuadrados, el equivalente a un automóvil de este recubrimiento pesaría un poco más de una libra. Y con un grosor de aproximadamente una vigésima parte de un cabello humano típico, el recubrimiento no agregaría volumen al automóvil.

Sobre el revestimiento, el coche se pintaría con una gama de colores normales, utilizando algún tipo de pintura de nanopartículas con una transmisividad solar del 94 por ciento. Dado que los distintos paneles de la carrocería tenderían a generar una energía variable en función de su orientación respecto del sol, un sistema que utilizara estos revestimientos probablemente necesitaría entre 10 y 20 de los microconvertidores descritos en la sección anterior para optimizar el rendimiento general.

En condiciones ideales, un vehículo con este revestimiento, aparcado al aire libre y sin sombra durante las horas de luz solar, podría proporcionar una energía considerable. Según los investigadores, el vehículo promedio de Los Ángeles recorre unos 55 kilómetros al día y el revestimiento solar podría proporcionar energía suficiente para 45 kilómetros.

Ya vemos muchos materiales artificiales en los automóviles, desde cueros artificiales hasta diversos tejidos fabricados con materiales sostenibles como el bambú. Pero los investigadores de Mercedes creen que los materiales del futuro surgirán de la investigación biotecnológica que pueda producir materiales que sean sostenibles y que, al mismo tiempo, sean mucho más parecidos a los materiales tradicionales.

Un ejemplo es el cuero biotecnológico, que se fabrica a partir de neumáticos reciclados finamente molidos. Mediante la adición de diversas proteínas y polímeros de origen biológico, un proceso patentado produce un material similar al cuero crudo.

Está curtido y acabado como el auténtico. Además, se puede producir con el grosor óptimo, por lo que no es necesario partirlo. Al ser un material sintético, el acabado es impecable, sin imperfecciones de ningún tipo.

Manipulamos una muestra de este biocuero junto con una muestra similar de cuero auténtico, ambas con acabado en negro, y se veían y se sentían casi idénticas. La única forma de identificar el biocuero era debido a su perfecta consistencia en la apariencia.

Otro material biológico era la seda artificial, que se fabrica a partir de ADN de seda auténtica. Este ADN activa un par de etapas bacterianas diferentes. El resultado se combina con una materia prima no especificada y se fermenta. Después de varios procesos de lavado y secado, se obtiene polvo de seda, que luego se convierte en microfibras de seda y se teje en diversos materiales textiles. Este también tenía un aspecto y un tacto agradables.

Ambos biomateriales son sostenibles y muy aceptables en cuanto a aspecto y tacto. Sospechamos que su adopción dependerá de su coste en relación con opciones más convencionales. Después de todo, el cuero y la lana también parecen sostenibles, si no fuera por los eructos, las flatulencias y la alimentación de los animales de origen.

La innovación más mecánica que vimos fue un nuevo tipo de freno para vehículos eléctricos. Aunque Mercedes afirma que los vehículos eléctricos suelen utilizar el frenado regenerativo para el 98 por ciento de sus desaceleraciones, siguen necesitando frenos de fricción para ese último 2 por ciento, que suelen ser necesidades críticas. La razón es sencilla: la regeneración típica de un vehículo eléctrico puede proporcionar un máximo de 290 kW de potencia de frenado, mientras que una frenada máxima de 1 G o más puede requerir 2200 kW.

Pero como estos frenos de fricción no se usan mucho, sus rotores tienden a oxidarse, lo que genera ruido durante la aplicación y una apariencia degradada. Además, siguen produciendo polvo de freno.

Para solucionar estos problemas, Mercedes está desarrollando lo que llama frenos In-Drive. La idea es trasladar los frenos desde las ruedas al interior del motor eléctrico de accionamiento en cada extremo, donde emergen los semiejes. El prototipo se muestra en el eje trasero, pero el concepto podría funcionar en ambos extremos.

El freno no sería un freno de disco convencional, sino algo parecido al embrague de una transmisión manual. Habría un disco que giraría con el semieje conectado a cada rueda. Este disco tendría material de fricción en la mayor parte de cada lado cerca de la periferia y con algo que parecía un volante no giratorio en cada lado. Un cilindro hidráulico anular presionaría el conjunto haciendo que el disco de fricción giratorio se arrastrara sobre las dos placas fijas para frenar el automóvil.

Como este conjunto quedaría completamente encerrado en una carcasa en cada extremo de la carcasa del motor, las dos placas fijas tendrían conductos de refrigeración líquida para eliminar el calor generado por el frenado. Un pequeño cárter en la base de cada carcasa de freno serviría para recoger el polvo de los frenos generado.

El objetivo sería que estos frenos duraran toda la vida útil del automóvil. Al estar cerrados, serían silenciosos. Y al estar en el interior, dejarían las ruedas limpias, reducirían el peso no suspendido y permitirían una mayor libertad a los diseñadores de ruedas, que ya no tendrían que preocuparse por introducir aire de refrigeración en los frenos.

El concepto funcionaría igual de bien con un motor delantero o incluso sin motor. Tiene mucho sentido para los vehículos eléctricos si los costes no son muy diferentes a los de los frenos de disco convencionales. Y, como todo lo que vimos en el Mercedes Future Technology Lab, estamos deseando verlo materializado en futuros modelos.