Camere climatiche per eseguire test a temperature estremamente fredde o calde e macchinari per analizzare le vibrazioni dei veicoli. Si tratta di due delle novità impiantistiche che Mercedes-Benz Trucks ha installato nella sua sede di Wörth am Rhein, dove trova posto il Centro di sviluppo e test dell’azienda (EVZ). L’EVZ consente di concentrare i test con i pesanti in un unico luogo. utilizzando sei innovativi banchi di prova indoor e la pista di rodaggio nell’area esterna direttamente adiacente.
Le procedure di prova si stanno tuttavia sempre più concentrando sui sistemi di trazione dei camion elettrici a batteria e a idrogeno – in particolare sul Mercedes-Benz eActros 600, in fase di preparazione per la produzione in serie. Entrambe le strutture di prova citate all’inizio sono state progettate pensando appunto ai camion con queste trazioni alternative.
La Multi Piston Bench per l’analisi delle vibrazioni
Nell’edificio del banco di prova 220 a Wörth si trova la Multi Piston Bench (MPB), un nuovo macchinario che Mercedes definisce “unico al mondo”. L’apparecchiatura serve ad analizzare il comportamento vibrazionale dei veicoli, in modo da aumentare il comfort e la sicurezza del conducente.
La MPB esegue simulazioni delle vibrazioni causate da diverse superfici stradali. A questo scopo, una serie di diversi fondi stradali viene generata e simulata sulla base dei dati provenienti da rilievi esistenti immessi nel sistema. Le simulazioni spaziano da percorsi autostradali alle strade di campagna alle carreggiate piene di buche, fino a percorsi costituiti completamente da strade dissestate. La generazione di vibrazioni nel veicolo viene ottenuta sia in direzione verticale che longitudinale.
Si ottengono così risultati di misurazione validi e analisi complete e riproducibili delle vibrazioni e delle risonanze dei mezzi. Indipendentemente dalla variante della guida, il comportamento del telaio e delle parti della carrozzeria e l’effetto sul comfort di viaggio vengono calcolati e valutati a diverse frequenze.
Oltre a esaminare la stabilità di cuscinetti e ammortizzatori e il loro comportamento vibrazionale su altri componenti del veicolo, la MPB identifica anche i punti in cui può verificarsi abrasione, come i condotti di cavi e i tubi.
A seconda dell’ambito, l’esame del comportamento alle vibrazioni e alla risonanza del veicolo completo o dei singoli gruppi può richiedere da otto a quattordici giorni.
Struttura e funzionamento della MPB
Strutturalmente la Multi Piston Bench si presenta come una combinazione di venti cilindri idraulici, dieci installati longitudinalmente e dieci verticalmente, su un’innovativa base sussultoria che fa vibrare in modo mirato il veicolo bloccato in posizione. Per ogni ruota o per ogni pneumatico gemellato c’è un cilindro che agisce in verticale e in orizzontale. La piattaforma vibrante, che poggia su una fondazione in cemento, viene sollevata prima di ogni prova mediante molle pneumatiche e disaccoppiata dall’ambiente. Ciò impedisce che le vibrazioni e le oscillazioni generate durante la procedura vengano trasmesse all’edificio del banco di prova. La MPB è azionata da un’unità idraulica centrale, composta da otto pompe con una pressione dell’olio di 280 bar. Ogni bombola ha un limite di carico di otto tonnellate.
I cilindri possono inoltre essere controllati individualmente, il che permette di misurare, esaminare e analizzare il comportamento vibrazionale di veicoli completi con un massimo di cinque assi e una lunghezza totale massima di 20 m. La larghezza del truck è variabile: può essere impostata su qualsiasi valore compreso tra 1,77 m e 2,06 m.
Nella MPB è possibile anche testare mezzi con semirimorchi o rimorchi con una larghezza fino a 2,50 m, un’altezza massima di 5,30 m, un carico massimo per ruota di otto tonnellate e un peso massimo combinato fino a sessanta tonnellate.
Caldo e freddo: la Climatic Test Chamber
La camera climatica ad alte prestazioni (Climatic Test Chamber – CTC) dell’EVZ di Wörth è stata anch’essa progettata fin dall’inizio per i veicoli elettrici e alimentati a idrogeno. Il vantaggio rispetto ai test in loco, ad esempio in Finlandia o Spagna, è che si possono riprodurre in modo flessibile le condizioni climatiche simulate durante tutto l’anno in condizioni comparabili.
La CTC funziona nell’intervallo di temperatura da -40 °C a +70 °C. Oltre alla temperatura è presente anche un controllo dell’umidità, che consente di impostare diversi livelli fino al 100%. Il coefficiente di variazione della temperatura per le impostazioni della stessa e le determinazioni dell’umidità è 1,0 Kelvin o un grado Celsius al minuto; i valori desiderati possono cioè essere specificati con un elevato livello di precisione. In altri termini, le innovazioni tecniche e le funzioni meccaniche, elettriche e di comfort possono essere testate in condizioni climatiche che vanno dall’artico al subtropicale.
Nella camera per prove climatiche c’è spazio per due trattori per semirimorchi. Una componente importante dei test riguarda l’ottimizzazione del comportamento di avviamento a freddo dei veicoli a combustione interna ed elettrici. Con i camion elettrici, gli aspetti più importanti dei test sono la gestione della batteria e la sua carica (SoC).
Nella camera climatica viene testato pure il condizionamento dell’aria della cabina di guida, così come lo stato e l’efficienza degli isolamenti dal freddo e dal caldo installati. Inoltre, vengono eseguiti in diverse condizioni climatiche le sperimentazioni funzionali dei componenti meccanici ed elettrici, come lo sterzo, i cilindri di ribaltamento e il cofano anteriore.
I dispositivi di sicurezza della CTC
Per i test la camera climatica è dotata di dispositivi di sicurezza, tra cui un sistema di ventilazione dei gas di scarico e un sistema di allarme gas nel caso in cui fuoriesca monossido di carbonio, idrogeno o metano. In caso di pericolo imminente, tre livelli di sistemi di allarme ottici e acustici invitano le persone presenti a lasciare immediatamente la CTC. Inoltre, il sistema di allerta è collegato direttamente ai vigili del fuoco.
Altre misure di sicurezza includono l‘obbligo per il centro di controllo di essere dotato di personale a test in corso (sono sempre presenti due membri del personale), finché ci sono persone nella struttura. Si applicano poi severi requisiti di accesso e l’interno della camera è costantemente monitorato da telecamere. Ai dipendenti è vietato accedere o rimanere all’interno di essa da soli o senza indumenti protettivi. Chiunque acceda all’interno con temperature inferiori a -25°C dovrà presentare certificato medico e al di sopra dei +50°C nessun membro del personale dovrà ovviamente trovarsi dentro.
Il confronto con i test in condizioni reali
I risultati delle prove ottenute in condizioni di laboratorio vengono confrontati su base continuativa con i risultati derivanti da corse di prova, spesso di diverse settimane, su strade all’aperto in tutta Europa, generalmente in condizioni reali estreme.
Questi risultati vengono poi rivisti in loco per sondarne la riproducibilità. In questi casi entrano infatti in gioco gli effetti di fattori come le carreggiate ghiacciate o ammorbidite dal caldo, la radiazione solare e le condizioni di luce e vento, che non possono essere riprodotti in condizioni di prova stazionarie.
Mercedes effettua test su strade in zone come Rovaniemi presso il Circolo Polare Artico in Finlandia, che diventa estremamente fredda in inverno (prove invernali), o nella Sierra Nevada in Andalusia, nel sud della Spagna, che diventa viceversa estremamente calda in estate (prove estive). Ciò consente di testare, proteggere e ottimizzare ampiamente le funzioni di ogni singolo sistema operativo e di batteria.
Le prove dell’eActros 600
Già l’estate scorsa Mercedes-Benz Trucks ha completato le prove estive dell’eActros 600 elettrico per trasporti a lunga distanza. Gli ingegneri addetti ai test hanno trascorso circa cinque settimane provando l’e-truck con un peso complessivo lordo di 44 ton e un carico utile di circa 22 ton a temperature molto elevate (fino a +44° C nel sud della Spagna). La gamma di test si è estesa al corretto funzionamento dell’impianto di climatizzazione a temperature elevate, alle prestazioni dell’e-drivetrain e alla gestione termica della batteria fino alle misurazioni durante la ricarica presso stazioni di ricarica rapida.
Al termine delle prove, un prototipo è riuscito a completare con le proprie forze il viaggio di oltre 2.000 chilometri da Granada fino al centro di sviluppo e test di Mercedes-Benz Trucks a Wörth am Rhein.
In Finlandia, pochi giorni orsono, MBT ha poi terminato le ultime prove invernali dell’eActros 600 prima dell’inizio della sua produzione in serie verso la fine del 2024. Con ghiaccio, neve e temperature fino a -35 °C, la nuova generazione elettrica ha dimostrato le sue capacità operative e anche che la sua autonomia è adatta per il trasporto a lunga distanza in condizioni estremamente avverse. In particolare, nel luogo di prova di Rovaniemi sono stati testati gli effetti del freddo estremo su maneggevolezza, ergonomia e comfort. I test si sono ulteriormente estesi a criteri come il comportamento all’avvio e la protezione dal freddo dei componenti di azionamento, il sistema di gestione termica, il comportamento della carica e la robustezza dei sistemi di sensori.
