À l’avenir, les clients Mercedes-Benz auront le choix entre deux groupes motopropulseurs innovants dans la future architecture de véhicule. Le futur CLA sera proposé en version électrique à haut rendement et en version hybride économique.
Avec la plateforme technologique VISION EQXX, Mercedes-Benz a établi de nouveaux standards en matière d’efficience. L’entreprise intègre désormais les résultats de ce projet dans ses véhicules de série. Le nouveau CLA 100 % électrique, premier modèle basé sur l’architecture modulaire Mercedes-Benz (MMA), en est le premier exemple.
Au cœur de cette architecture de véhicule polyvalente et flexible se trouve le châssis skateboard, un ensemble de plancher conçu principalement pour les voitures électriques, y compris les composants de transmission et de châssis correspondants. Si l'architecture de base reste cohérente, la conception de la carrosserie variera. Pour les États-Unis, Mercedes-Benz prévoit une gamme de trois modèles au total dans le segment d'entrée de gamme nouvellement défini, dont la CLA en berline quatre portes et deux SUV.
Mercedes-Benz continuera à exploiter la modularité intelligente avec un design de skateboard évolutif pour les futures familles de modèles dans d'autres segments. En se concentrant à la fois sur la conduite électrique et sur les logiciels pour véhicules, l'entreprise a considérablement accru ses efforts de développement dans ces domaines. Cela comprend l'ouverture récente de l'eCampus à Stuttgart-Untertürkheim, un centre de compétences dédié au développement de cellules et de batteries pour les futurs véhicules électriques de la marque. L'objectif est de développer des combinaisons chimiques innovantes et d'optimiser les processus de production de cellules hautes performances avec l'ADN de Mercedes-Benz, réduisant ainsi les coûts des batteries de plus de 30 % dans les années à venir.
Une partie du développement et des tests des nouveaux modèles MMA a été réalisée dans l'Electric Software Hub (ESH). Cette installation du Mercedes-Benz Technology Centre (MTC) de Sindelfingen regroupe sous un même toit de nombreuses fonctions de logiciels, de matériel, d'intégration de systèmes et de tests. L'ensemble du processus d'intégration électrique/électronique du développement des véhicules se reflète dans l'ESH, garantissant ainsi une interaction fluide entre tous les nouveaux composants matériels et logiciels.
Le premier modèle MMA. Grâce à son efficacité énergétique exceptionnelle, l'architecture MMA extrêmement flexible marque la prochaine étape de Mercedes-Benz vers un avenir entièrement électrique. L'unité de propulsion électrique (EDU 2.0) est la première d'une nouvelle génération d'unités de propulsion électriques de Mercedes-Benz, conçue comme un système modulaire hautement intégré.
Avec la transmission principale sur l'essieu arrière pour une traction et une tenue de route optimales, Mercedes-Benz introduit désormais dans le segment d'entrée de gamme une configuration de transmission traditionnellement réservée aux véhicules de milieu de gamme et de luxe. Le groupe motopropulseur électrique de 200 kW, doté d'une machine synchrone à excitation permanente (PSM) sur l'essieu arrière, a été entièrement développé en interne par les ingénieurs Mercedes-Benz.
Les aimants du rotor sont disposés en double V. Le stator est également bobiné avec des bobines étirées. Ces mesures contribuent à une conduite particulièrement silencieuse. Le PSM utilise également beaucoup moins de terres rares que les générations de moteurs précédentes, ce qui réduit la proportion de terres rares lourdes à presque zéro pour cent. L'électronique de puissance haute performance est équipée d'un onduleur en carbure de silicium pour une utilisation particulièrement efficace de l'énergie.
L'architecture comprend également une boîte de vitesses à deux rapports sur l'essieu arrière, offrant un mélange de dynamisme et d'efficacité. Le premier rapport, avec un rapport court de 11:1, offre une excellente accélération dès le départ et une efficacité remarquable en conduite urbaine. Le deuxième rapport (rapport de démultiplication : 5:1) est optimisé pour la transmission de puissance à haute vitesse et pour une efficacité élevée sur autoroute, permettant une vitesse de pointe allant jusqu'à 210 km/h.
Les points de changement de vitesse dépendent de la situation de conduite et du programme de conduite sélectionné. L'optimiseur en ligne les adapte en permanence aux paramètres actuels tels que l'état de charge de la batterie, les performances et les besoins du conducteur. La traction est assurée par des griffes (1st engrenage) ou disques (2nd
(engrenage). La transmission est dotée d'une isolation thermique spéciale.
Les modèles 4MATIC sont équipés d'un moteur électrique de 80 kW sur l'essieu avant. Pour maximiser l'efficacité, ce moteur intègre également un onduleur de nouvelle génération avec carbure de silicium (SiC) et est conçu comme une machine synchrone permanente (PSM). Le moteur électrique avant agit comme un moteur de suralimentation qui ne s'enclenche que lorsque la puissance ou la traction correspondante est requise. Cette tâche est effectuée par l'unité de déconnexion (DCU), que Mercedes-Benz utilise désormais pour la première fois dans la catégorie compacte. Pour une efficacité accrue, la DCU peut découpler le moteur électrique de l'essieu avant à la vitesse de l'éclair lorsque la demande est faible, de sorte que le moteur électrique et les pièces de la transmission sont à l'arrêt. Cela réduit les pertes sur l'essieu avant de 90 % et augmente l'autonomie. Dans le cas de la Classe CLA Concept, cela correspondrait à une autonomie de plus de 750 kilomètres (WLTP), avec une consommation d'énergie de 466 kWh/12 km (100 mi/kWh).
Ce système hautement efficace permet également d'avoir un coffre avant (frunk), tout en garantissant un niveau élevé de sécurité en cas de collision grâce à un point de flexion prédéterminé sur le cadre. L'EDU est reliée à la carrosserie par deux niveaux de paliers en élastomère et un cadre de support supplémentaire. Ce double découplage sophistiqué des bruits solidiens se traduit, entre autres, par un excellent comportement NVH (bruit, vibrations et dureté).
L'électronique de puissance hautes performances est équipée d'un onduleur en carbure de silicium (SiC) pour une utilisation particulièrement efficace de l'énergie. La commande de transmission et l'onduleur sont intégrés dans un seul composant. L'unité d'entraînement est construite à Untertürkheim, où Mercedes-Benz a développé de nombreux systèmes d'entraînement innovants au fil des ans.
L'EDU 2.0 offre un équilibre parfait entre couple maximal, vitesse de pointe et efficacité exemplaire, notamment dans les conditions de conduite réelles. Le couple élevé garantit des performances de conduite dynamiques, que ce soit pour affronter des cols de montagne ou tracter des remorques. Un autre avantage de l'EDU 2.0 est son design extrêmement compact, qui profite aux dimensions intérieures et au volume du coffre arrière.
Mercedes-Benz introduit pour la première fois une architecture électrique de 800 volts, qui maximise à la fois l'efficacité et les performances. Associé à la nouvelle génération de batteries, ce système permet de réduire considérablement le temps de charge. En seulement 10 minutes, le Concept CLA Class peut parcourir jusqu'à 300 kilomètres grâce à la charge rapide en courant continu. En mettant l'accent sur l'efficacité, le CLA a déjà battu d'autres véhicules électriques proches de la production dans une tentative de record : lors d'un essai routier de 186 heures à Nardò, dans le sud de l'Italie, un modèle de présérie a parcouru exactement 24 3,717 kilomètres en 2,309 heures. La transmission à deux vitesses sur l'entraînement principal de l'essieu arrière contribue non seulement à l'efficacité, mais permet également des performances de conduite extrêmement dynamiques.
Les cellules de la batterie premium, d'une capacité énergétique utile totale de 85 kWh, sont dotées d'anodes dans lesquelles de l'oxyde de silicium est ajouté au graphite. Par rapport à la batterie précédente avec des anodes en graphite conventionnelles, la densité énergétique gravimétrique est jusqu'à 20 % supérieure. Au niveau des cellules, la densité énergétique volumétrique de la chimie cellulaire est de 680 Wh/l (wattheure/litre). L'utilisation des matières premières a été encore optimisée et réduite pour améliorer la durabilité, notamment avec une réduction significative de la proportion de cobalt.
Version hybride. La nouvelle gamme de modèles sera également disponible en version hybride avec technologie 48 volts et moteur électrique de 20 kW intégré à la transmission. Cette chaîne cinématique hautement efficace a été développée par les ingénieurs Mercedes-Benz en Allemagne.
La compacité impressionnante du moteur et de la boîte de vitesses est due à la proximité des cylindres et à la disposition côte à côte du moteur électrique intégré. Le moteur, l'onduleur et la boîte de vitesses forment ensemble une unité hautement intégrée. Une batterie de 48 volts nouvellement développée avec technologie lithium-ion offre une capacité énergétique allant jusqu'à 1.3 kWh. La conception est exceptionnellement compacte, intégrant les cellules de batterie et le convertisseur DC/DC dans ce que l'on appelle un flat pack.
Le moteur électrique apporte une assistance intelligente dans la plage de vitesse basse. Les profils de vitesse constante sont couverts électriquement, ce qui permet d'éliminer les fonctionnements inefficaces. La récupération et la possibilité de rouler en mode purement électrique à vitesse urbaine améliorent l'efficacité de la transmission. De plus, la conduite en roue libre électrique est possible jusqu'à une vitesse d'environ 100 km/h. Particularité : le moteur peut récupérer de l'énergie sur les huit rapports, ce qui permet de récupérer jusqu'à 62 kW d'énergie.
Grâce aux caractéristiques de couple additives du moteur à combustion et du moteur électrique, le couple maximal est atteint sur une large plage de régimes. De plus, le moteur à combustion peut être démarré entièrement via le moteur électrique et l'embrayage de dérivation, ce qui élimine le besoin d'un démarreur à pignon conventionnel. La fonction start-stop rend le démarrage du moteur presque imperceptible pour le conducteur.
Le moteur électrique et l'onduleur sont intégrés dans une nouvelle boîte de vitesses à double embrayage à huit rapports (8F-eDCT) extrêmement compacte. Cette évolution est appelée eDCT parce que le moteur électrique est intégré dans la boîte de vitesses et que le système mécanique est commandé électrohydrauliquement. Un moteur électrique actionne les deux conduites à double embrayage. La puissance est connectée et déconnectée à l'aide de deux embrayages d'entraînement et d'un embrayage de coupure. Les rapports des huit niveaux de changement de vitesse sont largement répartis, ce qui permet d'optimiser les points de fonctionnement du moteur pour une meilleure efficacité.
Le moteur à combustion est un moteur à essence quatre cylindres de Mercedes-Benz de conception nouvelle, d'une cylindrée de 1.5 litre. Le moteur, désigné par le type M 252, appartient à la famille FAME (Family of Modular Engines), conçue pour une large gamme d'applications automobiles. Les caractéristiques communes de la famille de moteurs FAME comprennent un carter moteur tout en aluminium avec technologie NANOSLIDE, une culasse avec collecteur partiellement intégré et un turbocompresseur avec turbine à segments avec raccord à spirale commutable. Parmi les autres points forts, citons le conduit d'air de suralimentation compact et le système d'échappement positionné à proximité du moteur dans une conception monobloc, qui est préparé pour les futures normes d'émissions de gaz d'échappement.
Le concept du compresseur frigorifique électrique à technologie 48 volts repris du M 256 réduit la puissance de frottement et permet de climatiser le véhicule même à l'arrêt et en fonctionnement entièrement électrique.
La transmission hybride sera disponible avec une puissance de 140 kW au lancement aux États-Unis, associée à une puissance de 20 kW en mode électrique. Compte tenu de la cylindrée du moteur de 1,496 XNUMX cm3 (91.1 dans3), ce qui représente un rendement par litre considérable. Les acheteurs auront le choix entre une traction avant et une transmission intégrale 4MATIC.
Pour des raisons d'efficacité, le moteur à essence utilise un processus de combustion basé sur le cycle Miller, ce qui permet de réduire la consommation de carburant, notamment dans la plage de charge partielle, un scénario de conduite très courant au quotidien. La fermeture relativement précoce des soupapes d'admission réduit les pertes de gaz et permet un taux de compression élevé de 12:1.
Le nouveau groupe motopropulseur est compact et installé transversalement dans le véhicule, entre les fusées d'essieu. Son avantage principal réside dans ses excellentes performances en termes de bruit, vibrations et dureté (NVH). Le moteur M 252 présente naturellement un avantage, car Mercedes-Benz utilise quatre cylindres au lieu de trois. De plus, le moteur est équipé d'un pack NVH complet composé de mousses et de caches pour minimiser encore davantage les émissions sonores.
Le concept d'isolation à double cloison, familier des catégories de véhicules supérieures, a également été étendu à la zone latérale du montant A et à la zone du plancher pour un fonctionnement encore plus silencieux.
Source à partir de Congrès des voitures vertes
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