No hay atajos para fabricar un coche de altas prestaciones. Simplemente doy lo mejor de mí para encontrar el problema y mejorarlo. Por eso Hyundai Motor y Kia llevan sus coches a entornos de prueba extremos.
California City, al oeste del desierto de Mojave, la zona más árida del oeste de Estados Unidos, alberga el Centro de Pruebas de California (Mojave Driving Test Ground) de Hyundai Motor Company y Kia. El excepcional rendimiento y la alta calidad de los eléctricos de Hyundai Motor y Kia, que han cosechado brillantes premios en los certámenes automovilísticos mundiales, se perfeccionan aquí.
Los automóviles actuales son una amalgama de diversas tecnologías, como la ingeniería mecánica, la eléctrica y la electrónica. Ante el aumento significativo de los elementos que componen un coche, lograr una alta calidad exige pruebas rigurosas que van más allá de las condiciones reales de la carretera. El objetivo es descubrir y resolver problemas que no se pueden encontrar en las simulaciones por ordenador y mejorar la perfección técnica.
Hyundai Motor & Kia completó el Centro de Pruebas de Mojave en 2005 en busca de condiciones extremas. La zona es extremadamente árida, con un clima desértico. En verano, la temperatura media es de 39 ℃ y la del suelo supera los 54 ℃. En invierno, en cambio, la temperatura media es de 26 ℃, pero cuando hay tormenta, llueve con intensidad. Así, el Centro de Pruebas de Mojave permite realizar ensayos en una gran variedad de condiciones.
El Centro de Pruebas de Conducción de Mojave abarca una superficie de aproximadamente 17,7 millones de metros cuadrados (unos 5,35 millones de pyeong). Cuenta con 12 trazados de prueba, como el ‘circuito de alta velocidad’, la ‘pista de pruebas universales’ y la ‘pista de placas largas’; si se extendieran todos los trazados, la longitud alcanzaría los nada menos que 61 km. En Estados Unidos existe un centro de pruebas de conducción de escala similar, pero solo lo poseen fabricantes globales como GM, Ford y Toyota.
El Centro de Pruebas de Conducción de Mojave realiza pruebas de conformidad local, pruebas legales para Norteamérica, pruebas de resistencia y pruebas ambientales de materiales. Lee Seung-yeop, vicepresidente del Instituto Americano de Tecnología de Hyundai Motor y Kia, presentó el centro de pruebas de Mojave y explicó lo siguiente:
«Las pruebas que se realizan aquí pueden dividirse en cinco categorías principales. La prueba de idoneidad local abarca aspectos relacionados con el producto, como el confort de marcha, la estabilidad direccional y el ruido; la prueba legal norteamericana cubre prestaciones relacionadas con la seguridad, como el vuelco del vehículo, la distancia de frenado y la velocidad de evasión de accidentes. La prueba de resistencia mide el estado del vehículo en diversas superficies de la carretera, y la prueba ambiental de materiales mide la durabilidad ambiental de los componentes. También nos centramos en probar el firme irregular y la tracción de los SUV, que son populares en el mercado norteamericano».
En el Centro de Pruebas de Conducción de Mojave trabajan investigadores de todo el mundo, incluidos los del Instituto de Investigación Tecnológica Estadounidense de Hyundai Motor y Kia. Se prueban más de 300 vehículos al año, con un promedio de 200.000 kilómetros recorridos solo en Estados Unidos desde el centro de pruebas. El Centro de Pruebas de Conducción de Mojave es el resultado del compromiso de Hyundai Motor de ofrecer una movilidad segura en cualquier entorno. Es la fuerza impulsora del aumento de las ventas en Norteamérica y en todo el mundo, y la base de la solidez que ha permitido hacerse un hueco en el mercado de los vehículos eléctricos y los SUV.
Determinando el comportamiento térmico de los eléctricos en el desierto
Actualmente, mientras el mercado automovilístico mundial acelera su transición hacia la electrificación, Hyundai Motor y Kia están consideradas como las empresas más exitosas en la adopción de sistemas de electrificación. En particular, los modelos de vehículos eléctricos dedicados basados en la plataforma E-GMP del Grupo Hyundai Motor gozan de una excelente acogida en los mercados de todo el mundo y están consolidando su presencia única.
Los modelos eléctricos dedicados basados en la plataforma E-GMP de Hyundai Motor Group gozan de un alto nivel de perfección.
El alto grado de popularidad de los coches eléctricos de Hyundai Motors y Kia reside en su nivel de perfección. Los requisitos para mejorar la integridad de los vehículos eléctricos son diferentes a los de los de combustión interna. Los eléctricos llevan una batería de alta densidad y ganan más de 300 kg de peso en comparación con los de combustión. El factor de evaluación clave es si pueden soportar la carga sobre la suspensión, los neumáticos, la carrocería, etc. Además, gestionar el calor generado por las corrientes de alto voltaje y los motores que giran a más de 10.000 revoluciones por minuto también se considera un factor de evaluación importante.
Hyundai Motor y Kia están utilizando activamente el centro de pruebas de conducción de Mojave para evaluar el rendimiento de la gestión térmica en entornos extremos. En días en los que se registran temperaturas superiores a 45 °C y una irradiancia de más de 1.000 W por metro cuadrado, se realizan pruebas intensivas de gestión térmica y rendimiento de refrigeración de los vehículos eléctricos. Lee Seung-yeop, director general, explicó la prueba de rendimiento de los coches eléctricos de la siguiente manera:
«Los vehículos eléctricos son más pesados que los de combustión interna. Por lo tanto, las pruebas de rendimiento de conducción, como el confort de marcha y la estabilidad direccional, son muy importantes. Y en el Centro de Pruebas de Conducción de Mojave también se realizan pruebas como las de carga, descarga, autonomía y gestión del calor, que son exclusivas de los vehículos eléctricos. Esto es lo que ha llevado a la validación de muchas nuevas tecnologías relacionadas con la electrificación a medida que llega la era del coche eléctrico.»
Hyundai Motor y Kia han incrementado aún más la intensidad de las pruebas de gestión térmica y rendimiento de refrigeración en línea con la era del coche eléctrico. El objetivo es mejorar el rendimiento de refrigeración y optimizar el sistema de gestión térmica para evitar un calor excesivo en el motor o en el sistema de baterías incluso en condiciones de conducción exigentes, como el remolque de cargas pesadas, las subidas, la conducción a alta velocidad y las curvas cerradas.
En el Ioniq 5 N, por ejemplo, el objetivo principal durante el proceso de desarrollo era controlar la temperatura de la batería para que no superara los 60 ℃, incluso en condiciones de conducción exigentes. Tras innumerables repeticiones de carga rápida y conducción en el centro de pruebas de Mojave, logramos cumplir todos los objetivos contrapuestos de gestión eficiente de la energía y maximización del rendimiento de conducción.
Los esfuerzos por mejorar el rendimiento también continúan fuera del centro de pruebas de Mojave. Todo Estados Unidos es el escenario de pruebas para Hyundai Motor y Kia. El año pasado, los investigadores del centro de pruebas de Mojave dedicaron unas 10 semanas a optimizar la seguridad de las baterías y la gestión térmica de la energía en vehículos eléctricos en diversos entornos de Estados Unidos, como Death Valley, Minnesota y Oregón.
La prueba de rendimiento de los vehículos eléctricos también incluye, por supuesto, el ‘ciclo de alta velocidad’. El circuito de alta velocidad, un óvalo de tres carriles de 10,3 km de longitud, simula las autopistas estadounidenses. Es la pista de pruebas más grande del centro de pruebas de Mojave y permite circular a 200 km/h. Debido a su tamaño, se tarda 3 minutos en completar una vuelta.
El nuevo coche se somete a una severa prueba de resistencia integral en el circuito principal de alta velocidad. Repite la conducción a alta velocidad durante una media de tres meses y mide el envejecimiento del vehículo. Al mismo tiempo, se realizan diversas pruebas, como el rendimiento del sistema de transmisión, la evaluación del ruido aerodinámico, etc. Se recorren 30.000 millas (unos 48.000 km) por vehículo, y es necesario completar más de 4.000 vueltas para superar la prueba.
El centro de pruebas de Mojave también cuenta con numerosas superficies de rodadura para evaluar el rendimiento de los vehículos eléctricos con baterías en la parte inferior del vehículo. Teniendo en cuenta diversas condiciones ambientales de la carretera, se evalúa la durabilidad de la parte inferior del vehículo en un total de 16 tipos de superficies, que incluyen carreteras fijas, carreteras largas y todoterreno (caminos irregulares).
La prueba de resistencia es tan exigente que solo 16.000 km (unas 10.000 millas) tienen el mismo efecto que recorrer 160.000 km (unas 100.000 millas) por una carretera convencional. El firme de torsión, en particular, ha agravado la situación que tanto afecta a la durabilidad real de la batería y del vehículo, haciéndola más severa de lo que realmente es. Hyundai Motor y Kia garantizan una durabilidad extrema realizando aquí unas 500 pruebas de conducción.
Durabilidad de los componentes para soportar entornos extremos
Hyundai Motor y Kia utilizan el calor extremo del circuito de pruebas de Mojave para comprobar cómo afectan las altas temperaturas a cada pieza del vehículo. En las instalaciones de sostenibilidad del entorno de materiales se miden los efectos de la radiación solar y el calor del sol sobre los componentes. Allí se catalogan numerosas piezas que conforman un coche, desde parachoques, faros y elementos exteriores como muestras de pintura, sensores de conducción autónoma, hasta piezas interiores como salpicaderos y asientos. Todo se expone a condiciones extremas durante largos periodos para observar el deterioro de colores y materiales.
Yoon Young-jun, investigador ejecutivo del equipo de pruebas de durabilidad del Instituto Americano de Tecnología de Hyundai Motor & Kia, afirmó: «Los paneles donde se exponen las piezas se mueven según la posición del sol y lo miran de frente durante todo el día. Como resultado, podemos verificar la durabilidad hasta 30 veces más rápido que las pruebas variables en otras regiones». Se trata de garantizar la durabilidad en entornos extremos mediante pruebas rigurosas que permiten absorber la cantidad equivalente de luz solar anual en solo unos meses.
Una prueba para crear un coche eléctrico que ruede bien y sea silencioso
La importancia del «comportamiento dinámico y la maniobrabilidad» (R&H) a la hora de crear un coche que se conduzca bien es enorme. Los investigadores del centro de pruebas de conducción de Mojave realizan pruebas en diversas secciones, como la «ruta de prueba universal», la «ruta de reducción de vibraciones y ruido» y la «ruta de prueba de maniobrabilidad», para evaluar el confort de marcha y el comportamiento de los vehículos eléctricos.
Las pruebas de maniobrabilidad ayudan a garantizar un comportamiento de conducción estable de los vehículos en el terreno elevado y accidentado de Estados Unidos. Con una longitud total de 5 km, consta de una sección de curvas rápidas y una pendiente del 8%, lo que permite realizar de forma intensiva pruebas de conducción en situaciones límite, como entrar en una curva a alta velocidad y salir de ella también a alta velocidad. Esto se traduce en la consecución de un comportamiento de conducción estable incluso en carreteras nacionales con mucho terreno montañoso.
En la rampa de prueba larga de 5,3 km con una pendiente del 2 al 12%, se realiza principalmente la prueba de rendimiento de ascenso del sistema de propulsión. Esto se debe a que es la condición perfecta para probar el alto par motor de los vehículos eléctricos. Los investigadores prueban el rendimiento de aceleración de los vehículos eléctricos deteniendo y arrancando los vehículos repetidamente en las rampas.
Mientras tanto, los vehículos eléctricos con motor no tienen ruido de motor, por lo que el ruido exterior se percibe más. Por ello, Hyundai Motor y Kia se centran en reducir al máximo el ruido generado en diversos entornos viarios y condiciones de conducción. La prueba de confort y ruido en el Centro de Pruebas de Conducción de Mojave reproduce el entorno de varias carreteras reales de Estados Unidos. Las carreteras de Norteamérica emplean diferentes técnicas de pavimentación según la vía, por lo que hemos aplicado diversas técnicas de pavimentación en todo el trazado para reflejar esta realidad.
Además, las carreteras norteamericanas están muy recubiertas con ‘slurry seals‘ (sellados de lechada) que permiten que el asfalto resista durante mucho tiempo, dado el clima de fuerte radiación solar. Por lo tanto, la superficie de la carretera es rugosa, lo que genera mucha vibración residual al conducir. No hay mucho ruido en el entorno de conducción, como carreteras desgastadas por el viento, la lluvia o el sol, ruidos de impacto al circular sobre asfalto agrietado, pasos a nivel o tapas de alcantarilla.
En consecuencia, Hyundai Motor y Kia realizan una evaluación de idoneidad local en Estados Unidos sobre el trazado de prueba que reproduce la ‘LA Freeway‘, una vía principal representativa, así como los recorridos de la prueba de confort y ruido que reproducen 30 condiciones diferentes de carreteras estadounidenses como Nueva York, Detroit, Denver y San Francisco. Se minimiza el ruido, se aumenta la absorción de impactos del vehículo y también se suprimen al máximo las vibraciones que llegan al interior para lograr un buen confort de marcha.
El centro de pruebas de Mojave evoluciona al ritmo de las tendencias globales
Otra característica del Centro de Pruebas de Conducción de Mojave es el ‘evoring’. El entorno automovilístico y de mercado que exigen los clientes globales cambia constantemente. En consonancia con ello, se busca mejorar y añadir instalaciones para poder realizar pruebas más severas. Matthew R. R., del Instituto Americano de Tecnología de Hyundai Motor y Kia, que lleva 20 años trabajando en el Centro de Pruebas de Conducción de Mojave y está a cargo de su operación y gestión.
“Con el avance de la tecnología, seguimos introduciendo nuevas pruebas que no existían hace 20 años. Es una tarea importante construir y gestionar diversos trazados de prueba e instalaciones de investigación en consonancia con el entorno. El Centro de Pruebas de Conducción de Mojave está haciendo un gran esfuerzo para llevar a cabo pruebas para el futuro mientras preserva la naturaleza del desierto tal como es.”
Cuando se completó el Centro de Pruebas de Conducción de Mojave, solo existía un trazado para pruebas todoterreno. Esto se debe a que en aquel momento el enfoque estaba en simular la conducción urbana y en autopista en circuitos de prueba pavimentados. Actualmente, el circuito todoterreno del Centro de Pruebas de Conducción de Mojave se ha ampliado a siete trazados, y hay más pistas de prueba en construcción. El objetivo es fabricar un coche que pueda responder a cualquier entorno en línea con la tendencia global de los SUV. Kang Hee-jin, investigadora principal de la Oficina de Desarrollo y Pruebas de Vehículos del Instituto Americano de Tecnología de Hyundai Motor y Kia, lo explicó de la siguiente manera.
“El Centro de Pruebas de Conducción de Mojave ha añadido diversas pruebas desde su creación. En el pasado, la prueba de calor de los motores de combustión interna era el programa principal, pero ahora se ha ampliado a varias pruebas, como las de conducción y resistencia de coches ecológicos, incluidos los vehículos eléctricos, y las pruebas todoterreno de SUV. Las pruebas cambian tan rápido como cambian las tendencias de la industria del automóvil.”
En Estados Unidos hay muchas oportunidades para conducir fuera del asfalto y el entorno es diverso. Por lo tanto, es necesario verificar diversas condiciones en un entorno más exigente que la carretera que recorren los clientes para lograr un rendimiento sólido. Lee Kyung-jae, investigador principal del equipo de pruebas de rendimiento energético del chasis del Instituto Americano de Tecnología de Hyundai Motor y Kia, afirmó: «La prueba todoterreno está reforzando la verificación de diversas condiciones ambientales externas añadiendo distintas superficies de rodadura además del banco de pruebas sin pavimentar existente. Aquí estamos creando SUV potentes que puedan satisfacer las necesidades de los clientes en línea con la tendencia global de disfrutar de actividades al aire libre como el camping».
La tecnología perfeccionada en terrenos difíciles redunda en la seguridad de todos.
La prueba de conducción todoterreno no es solo para SUV. También conduce a la obtención de tecnología para la seguridad de todos. La prueba del TCS (sistema de control de tracción) es un buen ejemplo.
El TCS es una función todoterreno esencial que permite al vehículo salir fácilmente de un terreno accidentado concentrando su fuerza motriz en la rueda que tiene agarre al atravesar un montículo o pasar por un bache. Hyundai Motor y Kia han preparado una variedad de superficies de rodadura, incluyendo carreteras arenosas, caminos de grava y montículos de asfalto donde se puede probar el TCS. Esta es una fase de prueba para potenciar el rendimiento del TCS mientras se desarrollan las prestaciones de conducción todoterreno. Así lo explicó Lance McLaws, investigador principal del equipo de pruebas de rendimiento térmico del chasis del Instituto Americano de Tecnología de Hyundai Motor & Kia.
«Soy responsable de la evaluación y puesta a punto general del rendimiento de conducción todoterreno, como el control de la fuerza motriz en condiciones de conducción difíciles a baja velocidad, el deslizamiento de la rueda (wheel slip, que significa que la rueda patina y se produce cuando se transmite a la rueda una fuerza superior al agarre). También estamos llevando a cabo la verificación del rendimiento de conducción en carreteras todoterreno muy abruptas. Os sorprenderá saber lo escarpadas que pueden ser las pendientes y las carreteras rocosas en un SUV como el Kia Telluride».
Las pruebas todoterreno como esta no son exclusivas de los SUV. Los vehículos eléctricos, que entregan una potencia cercana al par máximo de forma inmediata gracias al funcionamiento del motor eléctrico, ofrecen un excelente rendimiento de conducción incluso en terrenos difíciles. Sin embargo, la transmisión de la fuerza es tan rápida que es fácil provocar un patinaje de las ruedas. Para controlarlo, es necesario refinar el TCS. El investigador principal Lance McRuss expresó su orgullo por su trabajo de la siguiente manera:
“El Instituto Tecnológico de Estados Unidos realiza ajustes de software y hardware teniendo en cuenta numerosos aspectos, como el diseño y la normativa. Hay varios ejemplos de ajustes para mejorar la seguridad del conductor y hacer que ciertos obstáculos o caminos irregulares sean más estables. El control del patinaje de las ruedas, que forma parte de mi trabajo, es al fin y al cabo una especificación de seguridad, aunque sea una característica incidental. Es realmente gratificante pensar que algún día los clientes podrán conducir con más seguridad gracias a las funciones que he ajustado.”
Matthew Al Shea, director de operaciones del Centro de Pruebas de Conducción de Mojave, expresó su orgullo por el centro, afirmando: «Siempre me enorgullece haber podido experimentar todos los logros de Hyundai Motor y Kia durante los últimos 20 años. Y es muy gratificante trabajar con los investigadores encargados del desarrollo de vehículos. Los investigadores aman de verdad los coches y ponen toda su pasión en intentar hacer incluso los cambios más pequeños en el vehículo. Este es el Centro de Pruebas de Conducción de Mojave, donde trabajas con personas que sienten mucho cariño y orgullo por su trabajo».
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