Οι πρόσφατες ανακοινώσεις από τα τμήματα έρευνας και ανάπτυξης της εταιρείας φέρνουν στο προσκήνιο εξαιρετικά προηγμένες τεχνικές λύσεις που επαναπροσδιορίζουν την επικοινωνία του οχήματος με το περιβάλλον του και τη διαχείριση της ηλεκτρικής ενέργειας. Όπως τονίζει η Άιντα Γουλφ, Αντιπρόεδρος Καινοτομίας, Λειτουργιών και Ψηφιοποίησης στον τομέα Ανάπτυξης της Mercedes-Benz, το μέλλον της κινητικότητας διαμορφώνεται μέσα από απόλυτη τεχνική ακρίβεια και αποδεδειγμένη τεχνολογική υπεροχή, και όχι μέσα από θεωρητικές υποσχέσεις.

Ο πρωταρχικός στόχος παραμένει η δημιουργία ουσιαστικής προστιθέμενης αξίας, ενισχύοντας την αίσθηση ασφάλειας και άνεσης στο εσωτερικό, μετατρέποντας το όχημα σε έναν διαδραστικό, ευφυή κόμβο. Μέσα από τεχνολογίες αιχμής όπως το Intelligent Display in Glass, το καινοτόμο Holographic Display και τον Power Converter, η γερμανική εταιρεία προετοιμάζει το έδαφος για μια νέα γενιά οχημάτων, είτε αυτά αφορούν αμιγώς ηλεκτρικά μοντέλα, είτε συστήματα που βασίζονται σε μια προηγμένη plug-in υβριδική μηχανή. 

1

Mercedes-Benz: Intelligentes Scheibendisplay – Das Fahrzeug kommuniziert per LED-Technologie mit der Umgebung.
Das Heckscheiben-Display warnt bei starkem Bremsen, vor Unfallstellen oder beim Einparken. Das digitale Display in der Seitenscheibe zeigt personalisierte Informationen wie Wetter, Ladestatus, Botschaften oder die digitale Parkscheibe.
Die Technologie befindet sich derzeit noch in der Entwicklung und ist noch nicht für den Serieneinsatz verfügbar.
Mercedes-Benz: Intelligent Window Display – The vehicle communicates with its surroundings using LED technology.
The rear-window display provides warnings during hard braking, near accident scenes or while parking. The digital display in the side window shows personalized information such as weather, charging status, messages or a digital parking disc. The technology shown is still under development and not ready for series production.

Η ασφάλεια και η αλληλεπίδραση στον δρόμο εισέρχονται σε μια εντελώς νέα διάσταση με την τεχνολογία Intelligent Display in Glass. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές εξωτερικές οθόνες, η Mercedes-Benz αναπτύσσει την ενσωμάτωση στοιχείων οθόνης τεχνολογίας LED απευθείας μέσα στη μοριακή δομή των κρυστάλλων του αυτοκινήτου. Από καθαρά τεχνικής άποψης, το σύνθετο υλικό του κρυστάλλου, το οποίο συνήθως αποτελείται από στρώματα γυαλιού και εσωτερικών μεμβρανών, φιλοξενεί πλέον μια μικροσκοπική, εντελώς διάφανη μήτρα από διόδους εκπομπής φωτός. Κατά την κανονική λειτουργία του οχήματος, το κρύσταλλο διατηρεί τον προβλεπόμενο δείκτη διαπερατότητάς του στο φως και οι ενσωματωμένες οθόνες παραμένουν ουσιαστικά αόρατες. Η ενεργοποίηση πραγματοποιείται αποκλειστικά και μόνο όταν απαιτείται η προβολή συγκεκριμένων πληροφοριών. Σε αυτές τις περιπτώσεις προβάλλονται προειδοποιητικά σύμβολα ασφαλείας, ενδείξεις απότομου φρεναρίσματος έκτακτης ανάγκης, ή δεδομένα κυκλοφοριακής συμφόρησης, τα οποία γίνονται άμεσα ορατά από τους οδηγούς των οχημάτων που ακολουθούν.  

Mercedes-Benz: Intelligentes Scheibendisplay – Das Fahrzeug kommuniziert per LED-Technologie mit der Umgebung. Auf der Heckscheibe können Warnsymbole oder Verkehrshinweise für nachfolgende Verkehrsteilnehmende dargestellt werden. Die Technologie befindet sich derzeit noch in der Entwicklung und ist noch nicht für den Serieneinsatz verfügbar.
Mercedes-Benz: Intelligent Display in Glass – the vehicle communicates with its surroundings using LED technology. The rear window can display warning signs or traffic-related information for the road users behind. The technology shown is still under development and not ready for series production.

Η τεχνολογική υλοποίηση αυτής της καινοτομίας διακρίνεται σε δύο βασικές κατηγορίες, ανάλογα με την απαιτούμενη ανάλυση, την κατανάλωση ενέργειας και το μέγεθος της επιφάνειας προβολής. Η πρώτη κατηγορία αφορά την τεχνολογία Mini-LED, η οποία έχει επιλεγεί ως η πλέον κατάλληλη για την κάλυψη εκτεταμένων επιφανειών, όπως το κεντρικό πίσω παρμπρίζ. Οι δίοδοι Mini-LED επιτρέπουν εξαιρετικά υψηλά επίπεδα φωτεινότητας, τα οποία είναι απολύτως απαραίτητα για την ορατότητα κάτω από έντονη ηλιοφάνεια, διατηρώντας παράλληλα τη θερμική τους σταθερότητα. Από την άλλη πλευρά, για τα πλευρικά κρύσταλλα ή για τμήματα που απαιτούν εξαιρετικά υψηλή οπτική ευκρίνεια, η Mercedes-Benz εστιάζει στην εφαρμογή της τεχνολογίας Micro-LED. Τα στοιχεία Micro-LED, με διαστάσεις που μετρώνται σε λίγες δεκάδες μικρόμετρα, εξασφαλίζουν τεράστια πυκνότητα εικονοστοιχείων και επιτρέπουν την απεικόνιση πολύπλοκων γραφικών και λεπτομερών κινούμενων εικόνων. Η θερμική διαχείριση αυτών των χιλιάδων διόδων μέσα στο πλέγμα του κρυστάλλου αποτελεί μια τεράστια πρόκληση για τους μηχανικούς υλικών. Η απαγωγή της θερμότητας πρέπει να γίνεται ελεγχόμενα προκειμένου να μην αλλοιώνεται η δομική ακεραιότητα του παρμπρίζ και να μην προκαλούνται διαθλάσεις ή ρωγμές στο γυαλί. Η συνολική προσέγγιση ακολουθεί τον κανόνα της προβολής μόνο κατά παραγγελία, γεγονός που ελαχιστοποιεί την κατανάλωση ρεύματος και εξασφαλίζει τη μέγιστη δυνατή ασθητική εναρμόνιση.   

Προχωρώντας στο εσωτερικό του οχήματος, η ολογραφική οθόνη, γνωστή ως Holographic Display, επαναπροσδιορίζει ριζικά τη διεπαφή μεταξύ χρήστη και μηχανής, αξιοποιώντας επιφάνειες που μέχρι πρότινος παρέμεναν ανεκμετάλλευτες, όπως ολόκληρο το εμπρόσθιο παρμπρίζ. Το σύστημα αυτό εγκαταλείπει τις παραδοσιακές οθόνες υγρών κρυστάλλων ή τις συμβατικές διόδους οργανικής εκπομπής και βασίζεται σε μια υπερσύγχρονη μέθοδο οπτικής παρεμβολής. Ο πυρήνας αυτού του συστήματος είναι ένας προβολέας εξαιρετικά υψηλής φωτεινότητας, ο οποίος είναι στρατηγικά και αόρατα ενσωματωμένος κάτω από το ταμπλό. Το φως που εκπέμπεται από τον προβολέα κατευθύνεται με μαθηματική ακρίβεια προς το παρμπρίζ. Στο εσωτερικό του κρυστάλλου αυτού, κατά τη φάση της παραγωγής, έχει τοποθετηθεί μια απολύτως διαφανής πολυμερική μεμβράνη. Το κλειδί της λειτουργίας αυτής της μεμβράνης εντοπίζεται στα ενσωματωμένα ολογραφικά οπτικά στοιχεία. Από άποψη φυσικής, τα στοιχεία αυτά λειτουργούν ως περίπλοκα οπτικά φράγματα περίθλασης. Έχουν ρυθμιστεί χημικά και γεωμετρικά ώστε να ανακλούν επιλεκτικά και μόνο τα συγκεκριμένα μήκη κύματος του φωτός που προέρχεται από τον προβολέα, επιτρέποντας σε ολόκληρο το υπόλοιπο φάσμα του φυσικού φωτός του περιβάλλοντος να περνά ανεμπόδιστο στο εσωτερικό της καμπίνας. 

Innovatives Holo-Display: Die Windschutzscheibe wird zur personalisierten Kommunikationsfläche.
Die Technologie befindet sich derzeit noch in der Entwicklung und ist noch nicht für den Serieneinsatz verfügbar.
Innovative Holo Display: the windshield becomes a personalized communication surface.
The technology shown is still under development and not ready for series production.

Ως αποτέλεσμα αυτής της επιλεκτικής ανάκλασης, η παραγόμενη εικόνα σχηματίζεται με εντυπωσιακή ευκρίνεια, οξύτητα και βάθος πεδίου, διατηρώντας την αναγνωσιμότητά της ακόμη και όταν οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν απευθείας πάνω στο κρύσταλλο.   Ένα επιπρόσθετο, υψίστης σημασίας τεχνικό χαρακτηριστικό αυτής της εφαρμογής είναι η αυστηρή κατευθυντικότητα της προβολής. Τα ολογραφικά οπτικά στοιχεία κατασκευάζονται με τέτοια οπτική γωνία ώστε να αντανακλούν τα φωτόνια αποκλειστικά προς προκαθορισμένες γωνίες θέασης, λειτουργώντας πρακτικά ως οπτικά φίλτρα ιδιωτικότητας. Αυτό σημαίνει ότι τα μάτια του οδηγού βλέπουν τελείως διαφορετικό περιεχόμενο από εκείνο που βλέπει ο συνοδηγός στο ίδιο ακριβώς τμήμα του τζαμιού. Με αυτή τη λύση, εξαλείφεται πλήρως ο κίνδυνος απόσπασης της προσοχής του οδηγού από πολυμέσα ή ταινίες που παρακολουθεί ο συνοδηγός. Το παρμπρίζ μετατρέπεται πλέον σε μια διαδραστική, πολυδιάστατη επιφάνεια, ικανή να διαχειριστεί βιντεοκλήσεις υψηλής ανάλυσης, τρισδιάστατα δεδομένα πλοήγησης και άμεσες πληροφορίες για σημεία ενδιαφέροντος, αλλάζοντας οριστικά τα δεδομένα στην εργονομία και την ψηφιακή αρχιτεκτονική του θαλάμου επιβατών. 

Mercedes-Benz: Der Power Converter ist eine Technologie für zukünftige Elektrofahrzeuge, die mithilfe programmierbarer Mikrowandler die Energieflüsse einzelner Batteriezellen steuern und eine konstante Hochvolt-Spannung von bis zu 800 Volt bereitstellen kann. Die softwaregesteuerte Leistungselektronik eröffnet neue Möglichkeiten für eine flexible, effiziente und kompakte Auslegung von Batterie, Antrieb und Ladefunktionen.
Die Technologie befinden sich derzeit noch in der Entwicklung und ist noch nicht für den Serieneinsatz verfügbar.
Mercedes-Benz: The Power Converter is a technology for future electric vehicles that uses programmable micro-converters to control the energy flow of individual battery cells and provide a constant high-voltage output of up to 800 volts. The software-controlled power electronics open up new possibilities for a more flexible, efficient and compact design of the battery, electric drive and charging functions.
The technologie shown is still under development and not ready for series production.

Στον τομέα των ηλεκτρικών συστημάτων πρόωσης, η πιο ρηξικέλευθη ίσως από τις καινοτομίες που παρουσιάστηκαν είναι ο έξυπνος μετατροπέας ισχύος της Mercedes-Benz, ευρέως γνωστός ως Power Converter. Αυτή η τεχνολογία αναμένεται να ανατρέψει τα ισχύοντα τεχνικά δεδομένα στις αρχιτεκτονικές των οχημάτων υψηλής τάσης. Η παρούσα γενιά της συγκεκριμένης τεχνολογίας έχει σχεδιαστεί για να διαχειρίζεται ταχύτατα συστήματα ηλεκτρικής τάσης της τάξεως των 800 Volt, αποδίδοντας τρέχουσα ισχύ έως και 3 kW ανά μονάδα μετατροπέα, καλύπτοντας ταυτόχρονα τις λειτουργίες εναλλασσόμενου και συνεχούς ρεύματος. Σε όλα τα συμβατικά ηλεκτρικά αυτοκίνητα, η τελική υψηλή τάση του οχήματος καθορίζεται αυστηρά από τον αριθμό και τη σειριακή σύνδεση εκατοντάδων ή και χιλιάδων μεμονωμένων ηλεκτροχημικών στοιχείων μέσα στη συστοιχία της μπαταρίας. Το μειονέκτημα αυτής της διάταξης είναι πως εάν ένα και μόνο στοιχείο υπολειτουργεί, υπερθερμανθεί ή εμφανίσει μειωμένη χωρητικότητα εξαιτίας γήρανσης, η συνολική απόδοση ολόκληρης της συστοιχίας περιορίζεται δραματικά από τον πιο αδύναμο κρίκο, εξαιτίας της φυσικής ροής του ρεύματος σε κύκλωμα εν σειρά. Ο νέος επαναστατικός μετατροπέας επιλύει αυτό το δομικό πρόβλημα, εισάγοντας μια αποκεντρωμένη αρχιτεκτονική που βασίζεται σε πολλαπλούς, πλήρως προγραμματιζόμενους μικρο-μετατροπείς. Αυτοί οι μικρο-μετατροπείς υψηλής συχνότητας μεταγωγής, ενσωματώνονται άμεσα σε ηλεκτρικό επίπεδο πάνω σε μεμονωμένα στοιχεία της μπαταρίας, ή σε πολύ μικρές συστάδες αυτών. Μέσα από ταχύτατους αλγορίθμους προηγμένου ελέγχου μέσω λογισμικού, κάθε μικρο-μετατροπέας αναλαμβάνει να ελέγξει εντελώς ανεξάρτητα τη ροή ενέργειας από το δικό του αντίστοιχο στοιχείο. Ανεξάρτητα από τη στιγμιαία κατάσταση φόρτισης ή την τρέχουσα κατάσταση υγείας του εκάστοτε κελιού, όλοι οι συνδεδεμένοι παράλληλα μικρο-μετατροπείς λειτουργούν συνεργατικά και σε πραγματικό χρόνο για να παραδώσουν στον ηλεκτροκινητήρα μια απολύτως σταθερή, αδιατάρακτη και ακριβώς ρυθμισμένη τάση εξόδου υψηλού βολτάζ.  

Η αποσύνδεση της παραγόμενης τάσης κίνησης από την αρχιτεκτονική της συστοιχίας της μπαταρίας αποτελεί ένα τεράστιο βήμα για τη μηχανική. Η τελική τάση του συστήματος δεν προκύπτει πλέον ως ένα απλό μαθηματικό άθροισμα των τάσεων των συνδεδεμένων κελιών, αλλά συντίθεται δυναμικά και παράγεται αποκλειστικά από τα ευφυή ηλεκτρονικά ισχύος. Αυτή η άνευ προηγουμένου ευελιξία επιτρέπει στους μηχανικούς να σχεδιάζουν μπαταρίες συνδυάζοντας ακόμα και διαφορετικές χημείες κελιών εντός του ίδιου αυτοκινήτου, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής.

Παράλληλα, οι μικρο-μετατροπείς μπορούν να επιτελούν διπλό ρόλο, αναλαμβάνοντας την απευθείας μετατροπή εναλλασσόμενου ρεύματος σε συνεχές από το οικιακό δίκτυο. Με αυτόν τον τρόπο, καταργείται η ανάγκη χρήσης των παραδοσιακών, βαριών και ογκωδών εσωτερικών φορτιστών, μειώνοντας δραστικά το βάρος και την πολυπλοκότητα.

Ταυτόχρονα, τα προηγμένα αυτά κυκλώματα είναι σχεδιασμένα για να υποστηρίζουν εγγενώς και χωρίς έξτρα εξοπλισμό την αμφίδρομη φόρτιση, εξυπηρετώντας τεχνολογίες Vehicle-to-Home και Vehicle-to-Grid. Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα μετατρέπονται έτσι σε κινητούς σταθμούς παραγωγής και αποθήκευσης, ικανούς να επιστρέφουν με απόλυτη ασφάλεια και μέγιστη αποδοτικότητα ηλεκτρική ενέργεια στο οικιακό δίκτυο κατά τις ώρες αιχμής. 

Η φυσική ενσωμάτωση του Power Converter δεν περιορίζεται μόνο στη βελτιστοποίηση της ηλεκτροχημείας της μπαταρίας, αλλά ανοίγει εντελώς νέους ορίζοντες στη συνολική χωροταξική σχεδίαση και την αρχιτεκτονική διάταξη των αυτοκινήτων της Mercedes-Benz. Μέχρι σήμερα, τα σύγχρονα οχήματα απαιτούσαν ξεχωριστές, ερμητικά κλειστές και υδρόψυκτες μονάδες ελέγχου για τον μετατροπέα DC/DC, τον ενσωματωμένο φορτιστή δικτύου και τον κεντρικό αντιστροφέα που αναλαμβάνει να τροφοδοτήσει τους ηλεκτροκινητήρες.

Η τεχνολογία των αποκεντρωμένων μικρο-μετατροπέων έρχεται να αλλάξει τον κανόνα, επιτρέποντας την ενοποίηση όλων αυτών των κρίσιμων λειτουργιών σε μία ενιαία κεντρική μονάδα υλικού ή την πλήρη κατανομή τους μέσα στο κουβούκλιο της μπαταρίας.   Αυτή η τεχνολογική υπερ-ολοκλήρωση συνεπάγεται σημαντική μείωση στο συνολικό βάρος του οχήματος, εξαλείφοντας εκατοντάδες μέτρα χάλκινων καλωδιώσεων υψηλής τάσης και απελευθερώνοντας πολύτιμο χώρο στο σασί. Η αρθρωτή φιλοσοφία επιτρέπει πλέον στην αυτοκινητοβιομηχανία να εφαρμόζει την ίδια ακριβώς βασική αρχιτεκτονική ηλεκτρονικών ισχύος σε μια τεράστια γκάμα μοντέλων της.

Είτε ο τελικός σχεδιασμός αφορά ένα ογκώδες, αμιγώς ηλεκτρικό SUV εφοδιασμένο με μια τεράστια μπαταρία, είτε ένα πιο συμπαγές μοντέλο επιδόσεων στο οποίο βρίσκεται τοποθετημένη μια υπερσύγχρονη υβριδική μηχανή, το ευφυές σύστημα ελέγχου της ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να κλιμακωθεί ανάλογα με τις προδιαγραφές, απλώς αυξομειώνοντας τον αριθμό των τοποθετημένων μικρο-μετατροπέων. 

Mercedes-Benz: Intelligentes Scheibendisplay – Das Fahrzeug kommuniziert per LED-Technologie mit der Umgebung. Die Seitenscheiben können fahrzeugbezogene Informationen oder personalisierte Inhalte anzeigen. Die Technologie befindet sich derzeit noch in der Entwicklung und ist noch nicht für den Serieneinsatz verfügbar.
Mercedes-Benz: Intelligent Display in Glass – the vehicle communicates with its surroundings using LED technology. The side display can show car-related information or personalised content. The technology shown is still under development and not ready for series production.

Σε ηλεκτρικά συστήματα που αγγίζουν τα 800 Volt, η σωστή και αποτελεσματική διαχείριση θερμότητας είναι ο καθοριστικότερος παράγοντας για την επίτευξη υψηλής και συνεχούς απόδοσης, χωρίς να γίνονται εκπτώσεις στην ασφάλεια των επιβατών. Ο νέος μετατροπέας της Mercedes-Benz, επιμερίζοντας τον τεράστιο φόρτο της μετατροπής της ηλεκτρικής τάσης σε πολυάριθμους, μικρούς μετατροπείς, επιτυγχάνει ταυτόχρονα να κατανείμει και το παραγόμενο θερμικό φορτίο σε ολόκληρη τη μεταλλική δομή και επιφάνεια της μπαταρίας.

Αντί να δημιουργείται ένα κεντρικό σημείο ακραίας υπερθέρμανσης, όπως συμβαίνει παραδοσιακά στους ογκώδεις κεντρικούς μετατροπείς των τρεχόντων οχημάτων, η θερμότητα διαχέεται ομοιόμορφα, επιτρέποντας στο σύστημα υδρόψυξης του αυτοκινήτου να λειτουργεί αποδοτικότερα, με σημαντικά μικρότερες απαιτήσεις ενέργειας, χρησιμοποιώντας αντλίες χαμηλότερης πίεσης και εναλλάκτες θερμότητας μικρότερου μεγέθους. 

Διαβάστε επίσης

Defender Trophy: Θα συμμετέχει και Έλληνας στον τελικό (video)

F1 Βραζιλία, ελεύθερα: Ταχύτερος ο Αντονέλι

Honda Civic με S+Shift