Con el Vehículo Interurbano (IUV), el Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum fuer Luft- und Raumfahrt; DLR) ha desarrollado un concepto innovador para vehículos de gama media y alta. Con cinco metros de largo y dos metros de ancho, el IUV tiene capacidad para cinco personas. Combina una pila de combustible y una batería con nuevos métodos de gestión de la energía y está diseñado para una conducción cómoda y sin emisiones en largas distancias de hasta 1000 kilómetros. Las características autónomas alivian la tensión del conductor y mejoran la libertad al diseñar el interior del vehículo. Una inteligente combinación de diferentes métodos de construcción ligera mantiene la tara del IUV por debajo de los 1600 kilogramos, incluidos los sistemas de almacenamiento de energía, al tiempo que garantiza el cumplimiento de rigurosos estándares de seguridad.
«Este proyecto nos involucró en la construcción de una carrocería de demostración para su uso en el banco de pruebas. La demostración da una primera impresión de cómo se verá el vehículo en la práctica. También facilitó el desarrollo de componentes y tecnologías clave y permitió su medición e investigación en la prueba. Revela dónde hay espacio para mejorar y qué se puede lograr en el futuro con socios de la industria y la investigación «, dice el gerente de proyecto Sebastian Vohrer del Instituto DLR de Conceptos de Vehículos en Stuttgart.
Nuevos métodos de construcción, materiales innovadores e integración funcional
Mantener el consumo de energía bajo y el rango alto depende de una estructura de vehículo liviana. «La estructura de la carrocería IUV pesa solo 250 kilogramos, aproximadamente una cuarta parte por debajo de lo que es común en este segmento de vehículos», dice Vohrer. Se aplicaron una variedad de métodos de construcción ligera para lograr este objetivo. Además, el cuerpo del IUV se compone en gran parte de polímeros reforzados con fibras. Las estructuras hechas de aluminio o materiales sándwich también se utilizan en algunas áreas, especialmente donde los componentes deben mostrar una gran rigidez y absorber una energía considerable en caso de choque. Entre otras cosas, los materiales sándwich combinan una capa superior de material compuesto de fibra con un núcleo liviano hecho de espuma plástica o incluso materiales sostenibles como la madera de balsa. Esta estructura le da al cuerpo propiedades de choque altamente beneficiosas, mientras mantiene el peso bajo.
El equipo construyó prototipos de componentes seleccionados para el IUV y los usó en pruebas de choque para verificar cálculos y simulaciones por computadora obtenidos en etapas anteriores, entre otras cosas. Estos incluían el faldón lateral debajo de las puertas laterales, que es una estructura particularmente importante y está destinada a proteger a los ocupantes y el tanque de hidrógeno en el piso del vehículo en caso de impacto lateral. Después de todo, el IUV no tiene un pilar central, que en las carrocerías de automóviles convencionales conectaría el piso y el techo del vehículo y actuaría como un elemento de choque. La eliminación del pilar central también crea grandes espacios para las puertas que, combinados con puertas correderas que se abren en direcciones opuestas, hacen que la entrada y la salida sean particularmente fáciles.
Siempre que fue posible, DLR también aplicó los principios de integración funcional, otro enfoque de construcción ligera. «Las estructuras cumplen varias funciones aquí. La estructura del piso, por ejemplo, se usa para conducir electricidad y transmitir datos, además de transportar todas las superestructuras del vehículo. Esto elimina la necesidad de líneas de cable adicionales y reduce aún más el peso total», Vohrer. explica.
Viajes sin emisiones: pila de combustible, batería y gestión inteligente de la energía
El IUV está diseñado como un híbrido de pila de combustible enchufable. Combina una pila de combustible con una potencia de 45 kilovatios, un depósito de presión de hidrógeno de 700 bares y una batería con una capacidad de 48 kilovatios hora. Esta configuración le da al IUV un alcance total de hasta 1000 kilómetros. Con una potencia total de 136 kilovatios, los motores eléctricos aceleran el vehículo hasta 180 kilómetros por hora. El proceso de repostaje en una estación de servicio de hidrógeno dura aproximadamente el mismo tiempo que en los sistemas de propulsión convencionales. La batería también se puede cargar por separado. La celda de combustible está ubicada en la parte delantera del automóvil, mientras que la batería está instalada en la parte trasera del vehículo de cinco metros de largo. El depósito de hidrógeno está instalado en los bajos y contiene aproximadamente 7,5 kilogramos de hidrógeno.
El equipo DLR del Instituto de Conceptos de Vehículos también abordó el tema de la gestión energética. Aumentar el grado de electrificación de los vehículos requiere optimizar la eficiencia de todos los procesos eléctricos, de calefacción y de refrigeración, ya que de lo contrario existe el riesgo de que la autonomía o las funciones de confort, como el aire acondicionado o los sistemas de información y entretenimiento, se vean afectadas. Una de las tecnologías examinadas más de cerca durante el desarrollo del IUV son los sistemas de almacenamiento de hidruros metálicos. Este nuevo tipo de sistema de almacenamiento se está investigando y desarrollando en estrecha colaboración con el Instituto de Ingeniería Termodinámica DLR. Estos sistemas pueden usar parte de la diferencia de presión entre el tanque de hidrógeno a 700 bar y la celda de combustible a cinco bar para generar enfriamiento adicional para el aire acondicionado a bordo y para respaldar la unidad de enfriamiento convencional.
La conducción autónoma mejora la flexibilidad y la comodidad de los ocupantes
Los investigadores de DLR que trabajan en el IUV también investigaron cómo la conducción autónoma afectaría el concepto y la arquitectura del vehículo. Para ello, asumieron un alto nivel de automatización (SAE Nivel 4), en el que el automóvil está completamente a cargo de las tareas de conducción y solo instruye al humano para que se haga cargo cuando ya no puede hacer frente a una tarea. «La automatización puede aliviar mucho la tensión de los conductores, especialmente en viajes largos. Nos permite hacer que el interior del vehículo sea más abierto y flexible al mismo tiempo», dice Vohrer. El equipo de IUV desarrolló una variedad de diseños para este propósito y realizó evaluaciones para determinar su factibilidad técnica y funcional. Entre los resultados está la configuración de asientos IUV con asientos delanteros giratorios para permitir una adaptación variable al modo de conducción. Los ocupantes pueden sentarse de espaldas al sentido de la marcha en modo autónomo, eliminando la estricta separación entre las dos filas de asientos y creando un espacio compartido de comunicación. El concepto de aire acondicionado a medida en el IUV se adapta al interior y a los ocupantes actuales. Ya no está equipado con controles de tablero central, cada pasajero puede ajustar el aire acondicionado individualmente usando interfaces superiores de manera similar a los aviones.
El proyecto DLR Next Generation Car
Veinte institutos DLR están trabajando juntos para desarrollar tecnologías para vehículos de carretera viables y futuristas dentro del proyecto a gran escala Next Generation Car (NGC). Además del propio IUV, otros dos conceptos de vehículos abordan las necesidades de la urbanización: el Urban Modular Vehicle (UMV) es un automóvil urbano modular para uso personal y comercial, mientras que el Safe Light Regional Vehicle (SLRV) está diseñado para desplazamientos, automóviles compartir y como coche lanzadera.
