In futuro, i clienti Mercedes-Benz avranno la possibilità di scegliere tra due propulsori innovativi nella prossima architettura del veicolo. La futura CLA sarà offerta come veicolo elettrico altamente efficiente e come ibrido economico.
Mercedes-Benz ha stabilito nuovi standard di efficienza con la piattaforma tecnologica VISION EQXX. Ora, l'azienda sta incorporando le intuizioni di questo progetto nei suoi veicoli di serie. A guidare la strada è la nuova CLA completamente elettrica, il primo modello basato sulla Mercedes-Benz Modular Architecture (MMA).
Al centro di questa versatile e flessibile architettura del veicolo c'è il telaio skateboard, un assemblaggio del pavimento progettato principalmente per le auto elettriche, inclusi i corrispondenti componenti di azionamento e telaio. Mentre l'architettura di base rimane coerente, il design della carrozzeria varierà. Per gli Stati Uniti, Mercedes-Benz pianifica una famiglia di tre modelli in totale nel segmento entry-level di nuova definizione, tra cui la CLA come berlina a quattro porte e due SUV.
Mercedes-Benz continuerà a sfruttare la modularità intelligente con un design skateboard scalabile per le future famiglie di modelli in altri segmenti. Con la sua attenzione sia alla guida elettrica che al software per veicoli, l'azienda ha aumentato notevolmente i suoi sforzi di sviluppo in queste aree. Ciò include la recente apertura dell'eCampus a Stoccarda-Untertürkheim, un centro di competenza dedicato allo sviluppo di celle e batterie per i futuri veicoli elettrici del marchio. L'obiettivo è sviluppare combinazioni chimiche innovative e ottimizzare i processi di produzione per celle ad alte prestazioni con DNA Mercedes-Benz, riducendo i costi delle batterie di oltre il 30% nei prossimi anni.
Parti dello sviluppo e del collaudo dei nuovi modelli MMA hanno avuto luogo nell'Electric Software Hub (ESH). Questa struttura nel Mercedes-Benz Technology Centre (MTC) di Sindelfingen riunisce sotto lo stesso tetto numerose funzioni di software, hardware, integrazione di sistema e collaudo. L'intero processo di integrazione elettrica/elettronica dello sviluppo del veicolo si riflette all'interno dell'ESH, assicurando che tutti i nuovi componenti hardware e software interagiscano senza problemi.
Il primo modello MMA. Con la sua straordinaria efficienza energetica, l'architettura MMA altamente flessibile segna il prossimo passo di Mercedes-Benz verso un futuro completamente elettrico. L'Electric Drive Unit (EDU 2.0) è la prima di una nuova generazione di unità di azionamento elettrico di Mercedes-Benz, progettata come un sistema modulare altamente integrato.
Con la trazione principale sull'asse posteriore per una trazione e una maneggevolezza ottimali, Mercedes-Benz sta ora introducendo una configurazione di trazione tradizionalmente vista nei veicoli di medie dimensioni e di lusso nel segmento entry-level. L'unità di trazione elettrica da 200 kW, dotata di una macchina sincrona a eccitazione permanente (PSM) sull'asse posteriore, è stata sviluppata interamente internamente dagli ingegneri Mercedes-Benz.
I magneti del rotore sono disposti a forma di doppia V. Un'altra caratteristica è l'avvolgimento dello statore con bobine allungate. Insieme, queste misure contribuiscono a un'esperienza di guida notevolmente silenziosa. Il PSM utilizza anche materiali di terre rare significativamente inferiori rispetto alle precedenti generazioni di motori, riducendo la percentuale di terre rare pesanti quasi allo zero percento. L'elettronica di potenza ad alte prestazioni è dotata di un inverter in carburo di silicio per un utilizzo dell'energia particolarmente efficiente.
L'architettura include anche un cambio a due velocità sull'asse posteriore, che offre un mix di dinamica ed efficienza. La prima marcia, con un rapporto corto di 11:1, fornisce un'eccellente accelerazione fin dall'inizio e un'efficienza eccezionale nella guida urbana. La seconda marcia (rapporto di trasmissione: 5:1) è ottimizzata per l'erogazione di potenza ad alte velocità e per un'elevata efficienza in autostrada, consentendo una velocità massima fino a 210 km/h (130 mph).
I punti di cambio dipendono dalla situazione di guida e dal programma di guida selezionato. L'ottimizzatore online li adatta continuamente ai parametri correnti come SoC della batteria, prestazioni e requisiti del conducente. La trazione è ottenuta tramite artigli (1st ingranaggi) o dischi (2nd
cambio). La trasmissione è dotata di uno speciale isolamento termico.
I modelli 4MATIC sono dotati di un motore elettrico da 80 kW sull'asse anteriore. Per massimizzare l'efficienza, questo motore incorpora anche un inverter di ultima generazione con carburo di silicio (SiC) ed è progettato come macchina sincrona permanente (PSM). Il motore elettrico anteriore funge da propulsore boost che si attiva solo quando è richiesta la potenza o la trazione corrispondente. Questo compito è svolto dall'unità di disconnessione (DCU), che Mercedes-Benz utilizza ora per la prima volta nella classe compatta. Per un'ulteriore efficienza, la DCU può disaccoppiare il motore elettrico sull'asse anteriore alla velocità della luce quando la domanda è bassa, in modo che il motore elettrico e parti della trasmissione siano fermi. Ciò riduce le perdite sull'asse anteriore del 90% e aumenta l'autonomia. Nel caso della Concept CLA Class, ciò corrisponderebbe a un'autonomia di oltre 750 chilometri (466 miglia) (WLTP), con un consumo energetico di 12 kWh/100 km (5.2 mi/kWh).
Questo sistema altamente efficiente consente anche un baule anteriore (frunk), garantendo al contempo un elevato livello di sicurezza in caso di incidente tramite un punto di flessione predeterminato sul telaio. L'EDU è collegata alla carrozzeria tramite due livelli di cuscinetti in elastomero e un telaio di supporto aggiuntivo. Questo elaborato disaccoppiamento del rumore trasmesso dalla struttura doppia, tra le altre cose, si traduce in un eccellente comportamento NVH (rumore, vibrazione e durezza).
L'elettronica di potenza ad alte prestazioni è dotata di un inverter in carburo di silicio (SiC) per un utilizzo particolarmente efficiente dell'energia. Sia il controllo della trasmissione che l'inverter sono integrati in un singolo componente. L'unità di azionamento è costruita a Untertürkheim, dove Mercedes-Benz ha sviluppato molti sistemi di azionamento innovativi nel corso degli anni.
L'EDU 2.0 raggiunge un equilibrio tra coppia massima, velocità massima ed efficienza esemplare, soprattutto in condizioni di guida reali. L'elevata coppia assicura prestazioni di guida dinamiche, sia che si affrontino passi di montagna o si trainino rimorchi. Un altro vantaggio è lo straordinario design compatto dell'EDU 2.0, che avvantaggia le dimensioni interne e il volume del bagagliaio posteriore.
Mercedes-Benz introduce per la prima volta un'architettura elettrica da 800 volt, massimizzando sia l'efficienza che le prestazioni. In combinazione con la nuova generazione di batterie, questo sistema può ridurre significativamente i tempi di ricarica. In soli 10 minuti, la Concept CLA Class può raggiungere un'autonomia fino a 300 chilometri (186 miglia) tramite la ricarica rapida DC. Concentrandosi sull'efficienza temporale, la CLA ha già superato altri veicoli elettrici prossimi alla produzione in un tentativo di record: in un test drive di 24 ore a Nardò, nel sud Italia, un modello pre-serie ha percorso esattamente 3,717 chilometri (2,309 miglia) in 24 ore. La trasmissione a due velocità sulla trazione principale sull'asse posteriore non solo contribuisce all'efficienza, ma consente anche prestazioni di guida estremamente dinamiche.
Le celle della batteria premium con un contenuto energetico utilizzabile pari a 85 kWh hanno anodi in cui l'ossido di silicio viene aggiunto alla grafite. Rispetto alla batteria precedente con anodi di grafite convenzionali, la densità energetica gravimetrica è fino al 20% più elevata. A livello di cella, la densità energetica volumetrica della chimica della cella è di 680 Wh/l (wattora/litro). L'utilizzo di materie prime è stato ulteriormente ottimizzato e ridotto per migliorare la sostenibilità, in particolare con una significativa riduzione della quota di cobalto.
Versione ibrida. La nuova famiglia di modelli sarà disponibile anche come ibrido con tecnologia a 48 volt e un motore elettrico con potenza di azionamento di 20 kW integrato nella trasmissione. La trasmissione altamente efficiente è stata sviluppata dagli ingegneri Mercedes-Benz in Germania.
L'impressionante compattezza del design del motore e del cambio può essere attribuita alla stretta vicinanza dei cilindri e alla disposizione affiancata del motore elettrico integrato. Il motore, l'inverter e la trasmissione insieme formano un'unità altamente integrata. Una batteria da 48 volt di nuova concezione con tecnologia agli ioni di litio offre un contenuto energetico fino a 1.3 kWh. Il design è eccezionalmente compatto e integra le celle della batteria e il convertitore CC/CC in quello che è noto come un pacco piatto.
Il motore elettrico fornisce un supporto intelligente nella gamma di bassa velocità. I profili di velocità costante sono coperti elettricamente, il che significa che questa modalità operativa eliminerà il funzionamento inefficiente. Il recupero e la capacità di guidare in modalità puramente elettrica a velocità urbane migliorano l'efficienza della trasmissione. Inoltre, è possibile la marcia in folle elettrica a velocità fino a circa 100 km/h (62 mph). Una caratteristica speciale: il motore può recuperare in tutte le otto marce, recuperando fino a 25 kW di energia.
Grazie alle caratteristiche di coppia additiva del motore a combustione e del motore elettrico, la coppia massima viene raggiunta su un'ampia gamma di velocità. Inoltre, il motore a combustione può essere avviato interamente tramite il motore elettrico e la frizione di separazione, eliminando la necessità di un motorino di avviamento a pignone convenzionale. La funzione start-stop rende l'avviamento del motore quasi impercettibile per il conducente.
Il motore elettrico e l'inverter sono integrati in una nuova trasmissione a doppia frizione a otto velocità altamente compatta (8F-eDCT). Questo sviluppo è noto come eDCT perché il motore elettrico è integrato nella trasmissione e il sistema meccanico è controllato elettroidraulicamente. Un motore elettrico aziona entrambe le linee a doppia frizione. La potenza viene collegata e scollegata con l'ausilio di due frizioni di trasmissione e una frizione di separazione. I rapporti degli otto stadi di cambio sono ampiamente distribuiti, il che consente di ottimizzare i punti di funzionamento del motore per una migliore efficienza.
Il motore a combustione è un motore a benzina a quattro cilindri Mercedes-Benz di nuova concezione con una cilindrata di 1.5 litri. L'unità con la designazione del tipo M 252 appartiene alla famiglia FAME (Family of Modular Engines) progettata per un'ampia gamma di applicazioni di veicoli. Le caratteristiche comuni della famiglia di motori FAME includono un basamento interamente in alluminio con tecnologia NANOSLIDE, una testata con collettore parzialmente integrato e un turbocompressore con turbina a segmenti con collegamento a spirale commutabile. Altri punti salienti includono il condotto dell'aria di sovralimentazione compatto e il sistema di scarico posizionato vicino al motore in un design one-box, che è preparato per i futuri standard sulle emissioni di scarico.
Il concetto del compressore elettrico del refrigerante con tecnologia a 48 volt adottato dal modello M 256 riduce la potenza di attrito e consente di climatizzare il veicolo anche da fermo e in modalità completamente elettrica.
La trasmissione ibrida sarà disponibile con una potenza di 140 kW al lancio negli Stati Uniti, abbinata a 20 kW di potenza di azionamento elettrico. Data la cilindrata del motore di 1,496 cm3 (91.1 in3), questo rappresenta una notevole potenza per litro. Gli acquirenti potranno scegliere tra trazione anteriore e trazione integrale 4MATIC.
Per motivi di efficienza, il motore a benzina utilizza un processo di combustione basato sul ciclo Miller, mantenendo basso il consumo di carburante, specialmente nell'intervallo di carico parziale, uno scenario di guida molto comune nell'uso quotidiano. La chiusura relativamente anticipata delle valvole di aspirazione riduce le perdite di accelerazione e consente un elevato rapporto di compressione di 12:1.
La nuova unità motore-trasmissione ha dimensioni compatte ed è installata trasversalmente nel veicolo tra i fusi a snodo. Un vantaggio fondamentale è l'eccezionale prestazione NVH (rumore, vibrazione, durezza). Il motore M 252 ha naturalmente un vantaggio, perché Mercedes-Benz utilizza quattro cilindri anziché tre. Inoltre, il motore è dotato di un pacchetto NVH completo costituito da schiume e coperture per ridurre ulteriormente al minimo le emissioni di rumore.
Il concetto di isolamento a doppia paratia, già noto nelle categorie di veicoli superiori, è stato esteso anche alla zona laterale del montante anteriore e alla zona del pavimento, per un funzionamento ancora più silenzioso.
Fonte da Congresso Green Car
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