Motor

Nueva estrategia de Mercedes-AMG para la propulsión de híbridos de altas prestaciones

  • El equipo ganador de los últimos siete Mundiales de F1 traslada su experiencia híbrida a la calle
Los datos recogidos en la Fórmula 1 le sirve a Mercedes para desarrollar su movilidad híbrida

El propósito de Mercedes-AMG en relación con la electrificación de la cadena cinemática de sus futuros modelos es combinar un nivel superior de potencia y un dinamismo de conducción impresionante con cotas máximas de eficiencia

El desarrollo de los conceptos de propulsión para el futuro se ha beneficiado siempre y sigue beneficiándose de la valiosa experiencia recogida en la cooperación con los especialistas en Formula 1 de Mercedes-AMG High Performance Powertrains (HPP) y de la escudería Mercedes-AMG Petronas F1. Esta cooperación entre los tres especialistas del mundo de las altas prestaciones será aún más estrecha en 2021 y se refleja, entre otros, en la concentración de las actividades en el deporte del motor. De la transferencia mutua de conocimientos nacen también modelos AMG tan fascinantes como el Hypercar Project ONE, que traspasa prácticamente sin limitaciones la tecnología híbrida de la Fórmula 1 a vehículos con homologación para su uso en las vías públicas. A lo largo del presente año celebrarán su estreno otros modelos electrificados aptos para la circulación por carretera. La nueva estrategia de propulsión se sustenta sobre dos pilares. Por un lado, la oferta de modelos híbridos de altas prestaciones con un concepto de propulsión de desarrollo específico bajo la etiqueta tecnológica E PERFORMANCE. El segundo pilar son los modelos AMG con propulsión eléctrica por batería basados en la nueva Electric Vehicle Architecture (arquitectura para vehículos eléctricos EVA) desarrollada por Mercedes para automóviles de la gama alta y la gama de lujo. Gracias a numerosas modificaciones en la propulsión, el tren de rodaje, el diseño y el equipamiento, estos vehículos con propulsión exclusivamente eléctrica brindan también la sugestiva experiencia de conducción típica de AMG.

Nueva propulsión híbrida AMG de altas prestaciones

El principio rector de la estrategia específica de propulsión E PERFORMANCE era desarrollar una cadena cinemática electrificada capaz de incrementar la Driving Performance y el dinamismo de conducción típicos de la marca, añadiendo el mayor nivel viable de eficiencia. Junto al aumento de la potencia debido al motor eléctrico adicional, el equipo de desarrollo ha mejorado también el rendimiento energético del vehículo completo, lo que redunda en una reducción de las emisiones y del consumo de combustible.

La exclusiva arquitectura de los vehículos aporta asimismo otros beneficios evidentes, como la conducción en modo exclusivamente eléctrico y la posibilidad de cargar la batería por conexión a una Wallbox, en estaciones de carga públicas o incluso en una base de conexión doméstica. Al mismo tiempo, la electrificación ayuda a conservar o incluso a superar en el futuro el alto nivel de prestaciones a que están acostumbrados los clientes de AMG, utilizando para ello motores de combustión interna de menor cilindrada.

El concepto modular desarrollado por AMG para sus híbridos de altas prestaciones combina el motor AMG de ocho o de cuatro cilindros con un motor eléctrico síncrono de excitación permanente, una batería de altas prestaciones desarrollada en Affalterbach y la tracción integral completamente variable AMG Performance 4MATIC+. El motor eléctrico (con una potencia de hasta 150 kW y un par motor de hasta 320 Nm, en función de la gama de modelos) se sitúa junto al eje trasero, donde se integra junto con una transmisión de dos marchas con acoplamiento eléctrico y el diferencial autoblocante del eje trasero con regulación electrónica para configurar una unidad de propulsión eléctrica (Electric Drive Unit, EDU) de dimensiones compactas. Los especialistas denominan «híbrido P3» a un vehículo basado en esta configuración. La batería de altas prestaciones ligera está dispuesta asimismo en la zaga del vehículo, por encima del eje trasero. Esta concepción aporta numerosas ventajas, en especial para los automóviles deportivos y de altas prestaciones:

Detalle del propulsor exclusivo desarrollado por AMG

La potencia del motor eléctrico desarrollado exclusivamente por AMG se transmite directamente al eje trasero (sin necesidad de pasar por el cambio automático de 9 marchas AMG SPEEDSHIFT MCT-9G) y se convierte inmediatamente en fuerza de propulsión para incrementar el ímpetu al ponerse en marcha, al acelerar o al adelantar.

Al mismo tiempo, como corresponde al principio constructivo de un motor eléctrico, esta fuerza se transmite con el par motor máximo desde el primer giro de las ruedas, algo que se aprecia en un comportamiento especialmente ágil al arrancar con el vehículo.

El diferencial autoblocante con regulación electrónica integrado en el eje trasero permite asignar a cada una de las ruedas traseras el par motor idóneo, teniendo en cuenta la situación actual de conducción. Como consecuencia, el conductor experimenta de forma inmediata un aumento sensible de las prestaciones, pues el vehículo híbrido acelera con mayor agilidad al salir de una curva.

A medida que aumenta el resbalamiento en las ruedas del eje trasero se transmite una parte de la fuerza de propulsión del motor eléctrico a las ruedas delanteras, aumentando así la tracción a corto plazo en función de las necesidades. Esto es posible gracias a la unión mecánica entre la tracción integral completamente variable y los semiejes de las ruedas delanteras por medio del árbol articulado.

La disposición de la unidad de propulsión junto al eje trasero mejora la distribución del peso y de la carga sobre los ejes del vehículo, como requisito para una maniobrabilidad convincente.

El concepto de AMG garantiza asimismo un rendimiento muy elevado durante la recuperación energética, pues el principio en que se basa este sistema reduce al mínimo las pérdidas mecánicas e hidráulicas del motor y el cambio.

La concepción modular hace posible la implementación en varias gamas de modelos. Esta flexibilidad es un aspecto clave para la electrificación futura de la gama de modelos de AMG.

El hecho de que el motor eléctrico opere con independencia del cambio automático AMG SPEEDSHIFT MCT 9G mejora asimismo la eficiencia del equipo de propulsión.

La transmisión de dos marchas con mando automatizado y una desmultiplicación armonizada en el eje trasero hace posible extender su eficacia, desde la transmisión de un par motor elevado a las ruedas para la puesta en marcha con agilidad hasta el despliegue de una potencia elevada y fiable al circular a alta velocidad. Un actuador eléctrico acopla la segunda marcha a medida que aumenta la velocidad —como máximo, al superar una cota aproximada de 140 km/h—, lo que corresponde a un régimen máximo de giro del motor eléctrico de unas 13.500 rpm.

Al mismo tiempo, el motor eléctrico desplaza los cambios de relación del cambio MCT acoplado al motor de combustión interna como contribución a la sobresaliente agilidad del vehículo, unida a un aumento del confort de conducción.

Batería AMG High Performance, inspirada en la Fórmula 1

Una de las premisas asumidas durante la fase conceptual de la estrategia de electrificación era desarrollar en nuestras instalaciones de Affalterbach todos los componentes esenciales de la propulsión. Esto incluye también la batería AMG High Performance (HPB), el núcleo de los futuros modelos híbridos de altas prestaciones. El desarrollo del acumulador de energía de iones de litio comenzó en 2016. Su inspiración fueron las tecnologías acreditadas bajo las condiciones más duras imaginables en los bólidos híbridos de Fórmula 1 de la escudería Mercedes-AMG Petronas F1. A lo largo del proceso de desarrollo tuvo lugar un intenso intercambio de conocimientos entre los expertos de la forja de motores de Fórmula 1 High Performance Powertrains (HPP) en Brixworth y de Mercedes-AMG en Affalterbach. El pliego de condiciones dejó claros los objetivos desde el primer momento: la batería AMG High Performance combina una potencia elevada, que el conductor puede solicitar con frecuencia y de forma consecutiva durante la conducción, con un peso bajo, lo que contribuye a mejorar las prestaciones del vehículo. A esto se añade una absorción rápida de energía durante la carga y una densidad de potencia elevada. Esto significa lo siguiente: si se conduce con dinamismo por un terreno de topografía variable, es posible reclamar con espontaneidad la potencia máxima del equipo de propulsión durante las subidas, mientras que la batería se recarga con rapidez en las bajadas.

Batería de alto rendimiento con potencia continua entre 70 y 150 kW

Mercedes-AMG introduce esta tecnología con la variante HPB80 (denominación interna) con una capacidad de 6,1 kWh, una potencia continua de 70 kW y una potencia máxima de 150 kW durante 10 segundos. La batería pesa 89 kilogramos y ostenta por tanto una densidad de potencia de 1,7 kW/kg. Las baterías convencionales sin refrigeración directa de las células alcanzan normalmente la mitad de esta cifra.

Gracias a la posibilidad de aumentar a escala los elementos de la batería, es posible introducir más adelante nuevas ejecuciones, de mayor potencia. Para ello se tiene en cuenta el nivel de exigencias en cada segmento del mercado.

La potencia eléctrica está siempre a disposición

La estrategia básica de operación se deriva de la utilizada en el conjunto de propulsión híbrida del bólido de Fórmula 1 Mercedes-AMG Petronas. Al igual que sucede en la categoría reina del deporte del motor, este sistema pone a disposición la potencia de propulsión máxima siempre que la necesite el conductor. Por ejemplo, al acelerar con brío a la salida de una curva, o al adelantar. Así se comprende el significado del sistema de propulsión híbrida «always on». Gracias a la alta potencia de recuperación y a la recarga de la batería en función de la demanda, es posible solicitar en todo momento la potencia eléctrica, y reproducir este proceso con frecuencia. El concepto específico de la batería permite lograr un compromiso ideal entre máximo dinamismo de conducción y la eficiencia que se espera hoy en día de un automóvil. Todos los componentes están perfectamente armonizados entre sí, lo que se refleja de forma inmediata en el aumento de las prestaciones.

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