En el futuro, los clientes de Mercedes-Benz tendrán la posibilidad de elegir entre dos innovadores sistemas de propulsión en la próxima arquitectura de vehículos. El futuro CLA se ofrecerá como vehículo eléctrico de alta eficiencia y como vehículo híbrido económico.
Mercedes-Benz ha establecido nuevos estándares de eficiencia con la plataforma tecnológica VISION EQXX. Ahora, la empresa está incorporando los conocimientos de este proyecto a sus vehículos de producción en serie. El nuevo CLA totalmente eléctrico es el primer modelo basado en la Arquitectura Modular de Mercedes-Benz (MMA).
En el corazón de esta arquitectura de vehículo versátil y flexible se encuentra el chasis de patineta, un conjunto de piso diseñado principalmente para automóviles eléctricos, incluidos los componentes correspondientes de la transmisión y el chasis. Si bien la arquitectura básica se mantiene constante, el diseño de la carrocería variará. Para los EE. UU., Mercedes-Benz planea una familia de tres modelos en total en el segmento de nivel de entrada recientemente definido, que incluye el CLA como sedán de cuatro puertas y dos SUV.
Mercedes-Benz seguirá apostando por la modularidad inteligente con un diseño escalable de patinetas para futuras familias de modelos en otros segmentos. Con su enfoque tanto en la conducción eléctrica como en el software de vehículos, la empresa ha incrementado enormemente sus esfuerzos de desarrollo en estas áreas. Esto incluye la reciente inauguración del eCampus en Stuttgart-Untertürkheim, un centro de competencia dedicado al desarrollo de celdas y baterías para los futuros vehículos eléctricos de la marca. El objetivo es desarrollar combinaciones químicas innovadoras y optimizar los procesos de producción para celdas de alto rendimiento con ADN Mercedes-Benz, reduciendo los costos de las baterías en más de un 30% en los próximos años.
Parte del desarrollo y las pruebas de los nuevos modelos MMA se han llevado a cabo en el Electric Software Hub (ESH). Esta instalación, situada en el Centro Tecnológico Mercedes-Benz (MTC) de Sindelfingen, reúne numerosas funciones de software, hardware, integración de sistemas y pruebas bajo un mismo techo. Todo el proceso de integración eléctrica y electrónica del desarrollo de vehículos se refleja en el ESH, lo que garantiza que todos los nuevos componentes de hardware y software interactúen sin problemas.
El primer modelo de MMA. Con su extraordinaria eficiencia energética, la arquitectura MMA altamente flexible marca el siguiente paso de Mercedes-Benz hacia un futuro totalmente eléctrico. La unidad de propulsión eléctrica (EDU 2.0) es la primera de una nueva generación de unidades de propulsión eléctrica de Mercedes-Benz, diseñada como un sistema modular altamente integrado.
Mercedes-Benz introduce en el segmento de entrada de gama una configuración de propulsión que tradicionalmente se utilizaba en vehículos de tamaño medio y de lujo, con el accionamiento principal en el eje trasero para una tracción y una maniobrabilidad óptimas. El propulsor eléctrico de 200 kW, con un motor síncrono de excitación permanente (PSM) en el eje trasero, ha sido desarrollado íntegramente por ingenieros de Mercedes-Benz.
Los imanes del rotor están dispuestos en forma de doble V. Otra característica es el bobinado del estator con bobinas estiradas. En conjunto, estas medidas contribuyen a una experiencia de conducción notablemente silenciosa. El PSM también utiliza significativamente menos tierras raras que las generaciones de motores anteriores, reduciendo la proporción de tierras raras pesadas a casi cero por ciento. La electrónica de potencia de alto rendimiento cuenta con un inversor de carburo de silicio para un uso particularmente eficiente de la energía.
La arquitectura también incluye una caja de cambios de dos velocidades en el eje trasero, que ofrece una combinación de dinamismo y eficiencia. La primera marcha, con una relación corta de 11:1, proporciona una excelente aceleración desde el principio y una eficiencia sobresaliente en conducción urbana. La segunda marcha (relación de transmisión: 5:1) está optimizada para la entrega de potencia a altas velocidades y para una alta eficiencia en carretera, lo que permite una velocidad máxima de hasta 210 km/h (130mph).
Los puntos de cambio dependen de la situación de conducción y del programa de conducción seleccionado. El optimizador en línea los adapta continuamente a los parámetros actuales, como el SoC de la batería, el rendimiento y los requisitos del conductor. La tracción se consigue mediante garras (1st engranaje) o discos (2nd
engranaje). La transmisión tiene un aislamiento térmico especial.
Los modelos 4MATIC están equipados con un motor eléctrico de 80 kW en el eje delantero. Para maximizar la eficiencia, este motor también incorpora un inversor de última generación con carburo de silicio (SiC) y está diseñado como una máquina síncrona permanente (PSM). El motor eléctrico delantero actúa como propulsor auxiliar y solo se activa cuando se requiere la potencia o la tracción correspondientes. De esta tarea se encarga la unidad de desconexión (DCU), que Mercedes-Benz utiliza por primera vez en la clase compacta. Para una mayor eficiencia, la DCU puede desacoplar el motor eléctrico del eje delantero a la velocidad del rayo cuando la demanda es baja, de modo que el motor eléctrico y partes de la transmisión se detienen. Esto reduce las pérdidas del eje delantero en un 90% y aumenta la autonomía. En el caso del Concept CLA Class, esto correspondería a una autonomía de más de 750 kilómetros (466 millas) (WLTP), con un consumo de energía de 12 kWh/100 km (5.2 mi/kWh).
Este sistema de alta eficiencia permite también la instalación de un maletero delantero (frunk), al tiempo que garantiza un alto nivel de seguridad en caso de colisión mediante un punto de flexión predeterminado en el bastidor. La EDU está conectada a la carrocería mediante dos niveles de apoyo de elastómero y un bastidor de soporte adicional. Este elaborado doble desacoplamiento del ruido transmitido por la estructura, entre otras cosas, da como resultado un excelente comportamiento en cuanto a NVH (ruido, vibración y aspereza).
La electrónica de potencia de alto rendimiento está equipada con un inversor de carburo de silicio (SiC) para un uso especialmente eficiente de la energía. Tanto el control de la transmisión como el inversor están integrados en un solo componente. La unidad de propulsión se fabrica en Untertürkheim, donde Mercedes-Benz ha desarrollado a lo largo de los años numerosos sistemas de propulsión innovadores.
El EDU 2.0 ofrece un equilibrio perfecto entre par máximo, velocidad punta y eficiencia ejemplar, especialmente en condiciones de conducción reales. El elevado par motor garantiza un comportamiento dinámico, ya sea en puertos de montaña o arrastrando remolques. Otra ventaja es el diseño extraordinariamente compacto del EDU 2.0, que beneficia a las dimensiones interiores y al volumen del maletero trasero.
Mercedes-Benz introduce por primera vez una arquitectura eléctrica de 800 voltios que maximiza tanto la eficiencia como el rendimiento. En combinación con la nueva generación de baterías, este sistema puede reducir significativamente el tiempo de carga. En solo 10 minutos, el Concept CLA Class puede alcanzar una autonomía de hasta 300 kilómetros (186 millas) mediante la carga rápida de corriente continua. Con un enfoque en la eficiencia del tiempo, el CLA ya ha superado a otros vehículos eléctricos cercanos a la producción en serie en un intento de récord: en una prueba de conducción de 24 horas en Nardò, en el sur de Italia, un modelo de preserie recorrió exactamente 3,717 kilómetros (2,309 millas) en 24 horas. La transmisión de dos velocidades en el eje trasero principal no solo contribuye a la eficiencia, sino que también permite un rendimiento de conducción extremadamente dinámico.
Las celdas de la batería premium con un contenido de energía útil total de 85 kWh tienen ánodos en los que se añade óxido de silicio al grafito. En comparación con la batería anterior con ánodos de grafito convencionales, la densidad de energía gravimétrica es hasta un 20 % mayor. A nivel de celda, la densidad de energía volumétrica de la química de la celda es de 680 Wh/l (vatios-hora/litro). El uso de materias primas se ha optimizado y reducido aún más para mejorar la sostenibilidad, en particular con una reducción significativa de la proporción de cobalto.
Versión híbrida. La nueva familia de modelos también estará disponible en versión híbrida con tecnología de 48 voltios y un motor eléctrico con una potencia de 20 kW integrado en la caja de cambios. El eficiente sistema de propulsión fue desarrollado por ingenieros de Mercedes-Benz en Alemania.
La impresionante compacidad del diseño del motor y de la caja de cambios se debe a la proximidad de los cilindros y a la disposición lado a lado del motor eléctrico integrado. El motor, el inversor y la transmisión forman juntos una unidad altamente integrada. Una batería de 48 voltios de nuevo desarrollo con tecnología de iones de litio ofrece un contenido energético de hasta 1.3 kWh. El diseño es excepcionalmente compacto, ya que integra las celdas de la batería y el convertidor CC/CC en lo que se conoce como un paquete plano.
El motor eléctrico proporciona un apoyo inteligente en el rango de bajas revoluciones. Los perfiles de velocidad constante se cubren eléctricamente, lo que significa que este modo de funcionamiento elimina el funcionamiento ineficiente. La recuperación y la capacidad de conducir exclusivamente con electricidad a velocidades urbanas mejoran la eficiencia del sistema de propulsión. Además, es posible circular con motor eléctrico a velocidad de hasta aproximadamente 100 km/h (62 mph). Una característica especial: el motor puede recuperar energía en las ocho marchas, recuperando hasta 25 kW de energía.
Gracias a las características de par aditivo del motor de combustión y del motor eléctrico, el par máximo se consigue en un amplio rango de velocidades. Además, el motor de combustión puede arrancarse completamente a través del motor eléctrico y del embrague separador, lo que elimina la necesidad de un motor de arranque de piñón convencional. La función de arranque y parada hace que el arranque del motor sea casi imperceptible para el conductor.
El motor eléctrico y el inversor están integrados en una nueva caja de cambios de doble embrague de ocho marchas (8F-eDCT) muy compacta. Este desarrollo se conoce como eDCT porque el motor eléctrico está integrado en la caja de cambios y el sistema mecánico se controla de forma electrohidráulica. Un motor eléctrico acciona las dos líneas de doble embrague. La potencia se conecta y desconecta con la ayuda de dos embragues de accionamiento y un embrague de separación. Las relaciones de las ocho marchas están ampliamente repartidas, lo que permite optimizar los puntos de funcionamiento del motor para una mayor eficiencia.
El motor de combustión es un motor de gasolina de cuatro cilindros de nuevo desarrollo de Mercedes-Benz con una cilindrada de 1.5 litros. El motor, con la denominación de tipo M 252, pertenece a la familia de motores FAME (Family of Modular Engines), diseñada para una amplia gama de aplicaciones en vehículos. Las características comunes de la familia de motores FAME incluyen un cárter de cigüeñal de aluminio con tecnología NANOSLIDE, una culata con colector parcialmente integrado y un turbocompresor con turbina de segmentos con conexión de espiral conmutable. Otros aspectos destacados son el conducto de aire de admisión compacto y el sistema de escape ubicado cerca del motor en un diseño de una sola caja, que está preparado para futuras normas de emisiones de escape.
El concepto de compresor de refrigerante eléctrico con tecnología de 48 voltios adoptado del M 256 reduce la fuerza de fricción y permite climatizar el vehículo incluso cuando está parado y en funcionamiento totalmente eléctrico.
El sistema de propulsión híbrido estará disponible con una potencia de 140 kW en el lanzamiento en EE. UU., combinado con una potencia de propulsión eléctrica de 20 kW. Dada la cilindrada del motor de 1,496 cmXNUMX3 (91.1 en3), lo que supone un considerable rendimiento por litro. Los compradores podrán elegir entre tracción delantera y tracción integral 4MATIC.
Por razones de eficiencia, el motor de gasolina utiliza un proceso de combustión basado en el ciclo Miller, lo que permite mantener un bajo consumo de combustible, especialmente en el rango de carga parcial, una situación de conducción muy común en el uso diario. El cierre relativamente temprano de las válvulas de admisión reduce las pérdidas de aceleración y permite una alta relación de compresión de 12:1.
El nuevo motor-transmisión tiene unas dimensiones compactas y está instalado transversalmente en el vehículo, entre las manguetas de dirección. Una ventaja decisiva es su excepcional comportamiento en cuanto a ruido, vibración y aspereza (NVH). El motor M 252 tiene una ventaja evidente, ya que Mercedes-Benz utiliza cuatro cilindros en lugar de tres. Además, el motor está equipado con un completo paquete NVH compuesto por espumas y cubiertas para minimizar aún más la emisión de ruido.
El concepto de aislamiento de doble mamparo, conocido en clases de vehículos superiores, también se ha extendido a la zona lateral del pilar A y al área del piso para un funcionamiento aún más silencioso.
Fuente de Congreso de coches ecológicos
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