Prueba perfecta

Más rápidos, más eficientes, más digitales. Ese es el objetivo de los nuevos modelos de Porsche. En el Cayenne totalmente eléctrico, que en el futuro se ofrecerá en paralelo a los modelos con motor de combustión y a los híbridos de la gama SUV, este triple enfoque también se aplica a las pruebas. Por primera vez, Porsche ha desarrollado una generación completamente nueva sin prototipos tempranos.

«Podemos aprovechar el conocimiento único de compañeros que han acumulado, en algunos casos, décadas de experiencia en pruebas reales», explica Niesen. «Pueden evaluar con precisión cómo debe comportarse un vehículo para llevar el nombre Porsche». Y, en tercer lugar, el nivel de detalle de las bases de datos y la potencia de cálculo han aumentado tanto que ahora es posible realizar simulaciones en tiempo real. 

De este modo, los ingenieros pudieron no solo representar virtualmente el Cayenne, sino también probarlo directamente de forma virtual. En una fase de desarrollo en la que los componentes existen inicialmente de manera digital, y, por lo tanto, son fáciles de modificar, los expertos analizaron, mediante Realidad Virtual (RV), las primeras impresiones de la futura generación del SUV. Los resultados de los test digitales se verificaron con ensayos en banco de componentes reales. Uno de los enfoques principales en esta combinación de pruebas virtuales y físicas fue la interacción entre la batería y el sistema de propulsión, la aerodinámica y el sistema de climatización. El SUV totalmente eléctrico incorpora numerosas tecnologías nuevas. Para ello, se desarrolló un banco de pruebas combinado completamente nuevo. En él es posible ensayar de forma conjunta el sistema de propulsión, la batería, la gestión de energía y el sistema de carga en condiciones muy próximas a la realidad.

Los cuatro potentes motores síncronos del banco pueden programarse para simular con precisión diferentes condiciones de superficie, resistencias a la aceleración, así como las fuerzas generadas durante la regeneración de energía (recuperación) y el frenado. «Las máquinas están tan avanzadas que incluso podemos reproducir distintos tipos de asfalto o el deslizamiento de los neumáticos», afirma el ingeniero Marcus Junige. Además, es posible simular por completo las condiciones ambientales. Tanto el calentamiento o enfriamiento de componentes individuales como de toda la instalación de ensayo son factibles, así como la generación de condiciones aerodinámicas. «Nuestros programas de prueba son, por su nivel de exigencia, únicos en el sector», asegura Junige. Un ejemplo espectacular: una vuelta al circuito de Nürburgring-Nordschleife al límite. El prototipo virtual proporciona los datos de entrada. Todos los impulsos simulados se transmiten en tiempo real al banco de pruebas combinado.

«El vehículo debe ofrecer siempre el máximo rendimiento en cualquier condición, en cuanto el conductor lo solicite», subraya Junige. Especialmente para la gestión térmica de este coche de altas prestaciones, esta denominada liberación máxima de corriente supone un estrés extremo: para acondicionar la batería de manera óptima en todas las circunstancias, los sistemas de calefacción y refrigeración se han diseñado con mayor capacidad que en cualquier otro Porsche eléctrico anterior. En cada momento de la vuelta a Nürburgring se compara qué valores se han medido en el banco de pruebas combinado y cuáles había calculado previamente el gemelo digital. Se confirmó así que la simulación está tan avanzada que solo existen desviaciones mínimas. Mediante la retroalimentación de los resultados de las pruebas físicas y la adaptación de los modelos o parámetros del modelo, se pudieron solucionar estos pequeños problemas.

La fiabilidad para el conductor se mantiene en todas las situaciones, especialmente durante la carga. «No importa cómo se haya conducido anteriormente el Cayenne, siempre debe estar acondicionado para la carga rápida», explica Junige. En cuanto el conductor confirma en el sistema a qué estación de carga quiere dirigirse, el Cayenne calcula la preparación óptima. «Por ejemplo, un atasco en la ruta puede significar que el acondicionamiento térmico se realice más tarde y de forma más gradual. Eso ahorra energía», detalla Sascha Niesen. En el programa de pruebas virtuales se simularon todas las situaciones probables antes y durante la carga rápida, y posteriormente se verificaron en el banco de pruebas con componentes reales.

Pero en el programa de ensayos virtuales del Cayenne totalmente eléctrico había mucho más que simples vueltas rápidas a Nürburgring o cargas en condiciones extremas. «Básicamente, la diferencia con las pruebas que realizan otros fabricantes es que Porsche evalúa un número mucho mayor de situaciones de conducción», comenta Marcus Junige. La realidad marca la pauta: «Todo lo que el cliente podría hacer con el vehículo está en nuestra agenda», añade Sascha Niesen. Y ningún otro Porsche se utiliza de forma tan versátil como el Cayenne, pues es un SUV de lujo y un deportivo, un vehículo de remolque y todoterreno, un coche familiar y un automóvil de empresa. «Nunca ha habido tantas exigencias a la vez para un vehículo eléctrico», afirma Marcus Junige. Y fue aquí donde los ingenieros de pruebas se llevaron una sorpresa.

En la simulación, el Cayenne ya subía de manera muy convincente diversas pendientes. Pero cuando el equipo inició las pruebas con las primeras unidades de preserie, la realidad resultó aún más impresionante. «Fue un momento absolutamente destacado ver cómo este coche subía las dunas», comenta entusiasmado Sascha Niesen. «No esperábamos esto con nuestra experiencia previa.»

Gracias al sistema de propulsión eléctrica perfectamente ajustado, el Cayenne puede dosificar la tracción de manera que supere las dunas sin esfuerzo desde parado. «Con un vehículo de combustión no se puede subir sin tomar impulso antes», señala el desarrollador. El sistema eléctrico, en cambio, entrega todo su par máximo desde la primera revolución. Al mismo tiempo, son posibles velocidades mínimas de uno o dos kilómetros por hora, «como si se tuviera una "gran reductora"», según el ingeniero.

Además, disfrutar conduciendo entre dunas exige una gran potencia del motor: una disciplina estrella del Cayenne. «Hemos medido valores de aceleración propios de superdeportivos», indica Sascha Niesen. En la aceleración de 0 a 100 km/h hay un dos delante de la coma decimal. En lo más alto de la lista de requisitos figuraba que el Cayenne Electric debía ser siempre fácil de conducir y totalmente controlable en cualquier fase. Esto se ensayó incontables veces en simulación, «pero en la realidad, solo la intervención humana puede dar el ajuste final». Hasta ahora, para ello se utilizaban los primeros prototipos. Esta fase pudo ahora transferirse sin problemas a los vehículos reales de preserie, gracias al avanzado nivel de desarrollo alcanzado. Tradicionalmente, Nürburgring ha servido como referencia para el ajuste fino. Aún hoy, la percepción humana al conducir es más sensible y está influida por muchos más factores de los que la simulación puede reproducir. Después de todo, la retroalimentación dinámica de la conducción también depende del coeficiente de fricción de los neumáticos. «El paso de la adherencia al deslizamiento en el límite solo se puede representar virtualmente con mucha dificultad», explica Niesen. Aunque gracias a la prueba virtual se puede saltar la fase intermedia con los prototipos tempranos, para Porsche los vehículos de preserie siguen siendo insustituibles.

Se fabricaron alrededor de 1000 unidades en preserie, de las cuales tres cuartas partes fueron para pruebas finales. La gran cantidad se debe a la variedad de versiones, multiplicada por dos tipos de carrocería. «Lo que el coche hizo en la simulación, también debía cumplirlo en la realidad», concluye Niesen. Y lo logramos tanto en el frío ártico como en el calor abrasador del desierto, dentro y fuera de las carreteras del mundo, en bancos de pruebas y en el laboratorio de choques. En zonas calurosas como los estados del Golfo o el Valle de la Muerte en EE. UU., se sometieron a pruebas funcionales, entre otras, la climatización y el manejo térmico de la batería y el sistema de propulsión, con temperaturas de hasta 50 grados Celsius. En Finlandia, con -35 grados, los vehículos de preserie pasaron por ensayos de arranques en frío, climatización, tracción, manejo y comportamiento en frenadas, así como por pruebas de rendimiento de los sistemas de control de dinámica de conducción. Y bajo ambos extremos climáticos, el Cayenne totalmente eléctrico debía ser capaz de cargar rápidamente sin problemas. Pocos fabricantes exigen tanto a sus vehículos como Porsche. En el marco de las pruebas de resistencia se simuló la vida útil de un vehículo bajo condiciones de uso tan exigentes que solo se experimentarían en situaciones extremas en manos de los clientes. En condiciones cotidianas, los vehículos recorrieron en turnos más de 150 000 kilómetros en pocos meses, en tráfico urbano, carreteras rurales y autopistas.

¿El resultado? El cambio hacia una mayor simulación y una menor prueba física ha dado buenos resultados. «Era el momento adecuado para ello», dice Niesen. «Y el proyecto ofreció esta oportunidad». Con un éxito impresionante, el Cayenne totalmente eléctrico se creó en un tiempo de desarrollo un 20 por ciento menor que con una estrategia convencional. Y, al usar menos materiales, fue más respetuoso con los recursos. Más rápido, más eficiente, más digital.