Os clientes da Mercedes-Benz no futuro terão a opção de escolher entre dois inovadores powertrains na futura arquitetura do veículo. O futuro CLA será oferecido como um veículo elétrico altamente eficiente e como um híbrido econômico.
A Mercedes-Benz estabeleceu novos padrões de eficiência com a plataforma de tecnologia VISION EQXX. Agora, a empresa está incorporando insights deste projeto em seus veículos de produção em série. Liderando o caminho está o novo CLA totalmente elétrico, o primeiro modelo a ser baseado na Arquitetura Modular Mercedes-Benz (MMA).
No coração dessa arquitetura versátil e flexível de veículo está o chassi de skate — um conjunto de piso projetado principalmente para carros elétricos, incluindo os componentes de tração e chassi correspondentes. Embora a arquitetura principal permaneça consistente, o design da carroceria irá variar. Para os EUA, a Mercedes-Benz planeja uma família de três modelos no total no segmento de entrada recém-definido, incluindo o CLA como um sedã de quatro portas e dois SUVs.
A Mercedes-Benz continuará a alavancar a modularidade inteligente com um design de skate escalável para futuras famílias de modelos em outros segmentos. Com seu foco tanto na direção elétrica quanto no software de veículos, a empresa aumentou enormemente seus esforços de desenvolvimento nessas áreas. Isso inclui a recente abertura do eCampus em Stuttgart-Untertürkheim, um centro de competência dedicado ao desenvolvimento de células e baterias para os futuros veículos elétricos da marca. O objetivo é desenvolver combinações químicas inovadoras e otimizar os processos de produção para células de alto desempenho com o DNA da Mercedes-Benz, reduzindo os custos das baterias em mais de 30% nos próximos anos.
Partes do desenvolvimento e testes dos novos modelos MMA ocorreram no Electric Software Hub (ESH). Esta instalação no Mercedes-Benz Technology Centre (MTC) em Sindelfingen reúne inúmeras funções de software, hardware, integração de sistemas e testes sob o mesmo teto. Todo o processo de integração elétrica/eletrônica do desenvolvimento do veículo é refletido dentro do ESH, garantindo que todos os novos componentes de hardware e software interajam suavemente.
O primeiro modelo de MMA. Com sua excelente eficiência energética, a arquitetura MMA altamente flexível marca o próximo passo da Mercedes-Benz em direção a um futuro totalmente elétrico. A Electric Drive Unit (EDU 2.0) é a primeira de uma nova geração de unidades de acionamento elétrico da Mercedes-Benz, projetada como um sistema modular altamente integrado.
Com a transmissão principal no eixo traseiro para tração e manuseio ideais, a Mercedes-Benz está agora introduzindo uma configuração de transmissão tradicionalmente vista em veículos de médio porte e luxo para o segmento de nível de entrada. A unidade de transmissão elétrica de 200 kW, apresentando uma máquina síncrona permanentemente excitada (PSM) no eixo traseiro, foi desenvolvida inteiramente internamente pelos engenheiros da Mercedes-Benz.
Os ímãs do rotor são dispostos em um formato de V duplo. Outra característica é o enrolamento do estator com bobinas esticadas. Juntas, essas medidas contribuem para uma experiência de direção notavelmente silenciosa. O PSM também usa significativamente menos materiais de terras raras do que as gerações anteriores de motores, reduzindo a proporção de terras raras pesadas para quase zero por cento. A eletrônica de potência de alto desempenho apresenta um inversor de carboneto de silício para utilização de energia particularmente eficiente.
A arquitetura também inclui uma caixa de câmbio de duas velocidades no eixo traseiro, oferecendo uma mistura de dinâmica e eficiência. A primeira marcha, com uma relação curta de 11:1, fornece excelente aceleração desde o início e eficiência excepcional na direção urbana. A segunda marcha (relação de marcha: 5:1) é otimizada para entrega de potência em altas velocidades e para alta eficiência na rodovia, permitindo uma velocidade máxima de até 210 km/h (130 mph).
Os pontos de mudança dependem da situação de direção e do programa de direção selecionado. O otimizador online os adapta continuamente aos parâmetros atuais, como SoC da bateria, desempenho e requisitos do motorista. A tração é obtida por meio de garras (1st engrenagem) ou discos (2nd
engrenagem). A transmissão possui isolamento térmico especial.
Os modelos 4MATIC são equipados com um motor elétrico de 80 kW no eixo dianteiro. Para maximizar a eficiência, este motor também incorpora um inversor de última geração com carboneto de silício (SiC) e é projetado como uma máquina permanentemente síncrona (PSM). O motor elétrico dianteiro atua como um propulsor de reforço, acionando somente quando a potência ou tração correspondente é necessária. Esta tarefa é realizada pela unidade de desconexão (DCU), que a Mercedes-Benz está usando pela primeira vez na classe compacta. Para maior eficiência, a DCU pode desacoplar o motor elétrico no eixo dianteiro na velocidade da luz quando a demanda é baixa, de modo que o motor elétrico e as peças da transmissão fiquem parados. Isso reduz as perdas no eixo dianteiro em 90% e aumenta o alcance. No caso do Concept CLA Class, isso corresponderia a um alcance de mais de 750 quilômetros (466 milhas) (WLTP), com um consumo de energia de 12 kWh/100 km (5.2 mi/kWh).
Este sistema altamente eficiente também permite um porta-malas dianteiro (frunk), ao mesmo tempo em que garante um alto nível de segurança contra colisões por meio de um ponto de curvatura predeterminado no chassi. A EDU é conectada à carroceria por meio de dois níveis de rolamentos de elastômero e um chassi de suporte adicional. Este elaborado desacoplamento de ruído transmitido por estrutura dupla, entre outras coisas, resulta em excelente comportamento NVH (ruído, vibração e aspereza).
A eletrônica de potência de alto desempenho é equipada com um inversor de carboneto de silício (SiC) para utilização de energia particularmente eficiente. Tanto o controle de transmissão quanto o inversor são integrados em um único componente. A unidade de acionamento é construída em Untertürkheim, onde a Mercedes‑Benz desenvolveu muitos sistemas de acionamento inovadores ao longo dos anos.
O EDU 2.0 atinge um equilíbrio entre torque máximo, velocidade máxima e eficiência exemplar, especialmente em condições de direção do mundo real. O alto torque garante um desempenho de direção dinâmico, seja enfrentando passagens de montanha ou rebocando reboques. Outra vantagem é o design compacto extraordinário do EDU 2.0, que beneficia as dimensões internas e o volume do porta-malas traseiro.
A Mercedes-Benz está introduzindo a arquitetura elétrica de 800 volts pela primeira vez, maximizando a eficiência e o desempenho. Em conjunto com a nova geração de baterias, este sistema pode reduzir significativamente o tempo de carregamento. Em apenas 10 minutos, o Concept CLA Class pode ganhar um alcance de até 300 quilômetros (186 milhas) usando o carregamento rápido DC. Com foco na eficiência de tempo, o CLA já superou outros veículos elétricos próximos da produção em uma tentativa de recorde: em um test drive de 24 horas em Nardò, no sul da Itália, um modelo pré-série percorreu exatamente 3,717 quilômetros (2,309 milhas) em 24 horas. A transmissão de duas velocidades na transmissão principal no eixo traseiro não só contribui para a eficiência, mas também permite um desempenho de direção extremamente dinâmico.
As células da bateria premium com um conteúdo de energia utilizável totalizando 85 kWh têm ânodos nos quais óxido de silício é adicionado ao grafite. Comparada à bateria predecessora com ânodos de grafite convencionais, a densidade de energia gravimétrica é até 20% maior. No nível da célula, a densidade de energia volumétrica da química da célula é de 680 Wh/l (watt-hora/litro). O uso de matéria-prima foi ainda mais otimizado e reduzido para aumentar a sustentabilidade, particularmente com uma redução significativa na proporção de cobalto.
Versão híbrida. A nova família de modelos também estará disponível como um híbrido com tecnologia de 48 volts e um motor elétrico com potência de acionamento de 20 kW integrado à transmissão. O trem de força altamente eficiente foi desenvolvido por engenheiros da Mercedes-Benz na Alemanha.
A impressionante compacidade do design do motor e da caixa de engrenagens pode ser atribuída à proximidade dos cilindros e ao arranjo lado a lado do motor elétrico integrado. O motor, o inversor e a transmissão juntos formam uma unidade altamente integrada. Uma bateria de 48 volts recém-desenvolvida com tecnologia de íons de lítio oferece um conteúdo de energia de até 1.3 kWh. O design é excepcionalmente compacto, integrando as células da bateria e o conversor CC/CC no que é conhecido como um pacote plano.
O motor elétrico fornece suporte inteligente na faixa de baixa velocidade. Os perfis de velocidade constante são cobertos eletricamente, o que significa que este modo operacional eliminará a operação ineficiente. A recuperação e a capacidade de dirigir puramente eletricamente em velocidades urbanas aumentam a eficiência do trem de força. Além disso, a marcha lenta elétrica é possível em velocidades de até aproximadamente 100 km/h (62 mph). Uma característica especial: o motor pode se recuperar em todas as oito marchas, recuperando até 25 kW de energia.
Devido às características de torque aditivo do motor de combustão e do motor elétrico, o torque máximo é alcançado em uma ampla faixa de velocidade. Além disso, o motor de combustão pode ser iniciado inteiramente por meio do motor elétrico e da embreagem de separação, eliminando a necessidade de uma partida de pinhão convencional. A função start-stop torna as partidas do motor quase imperceptíveis para o motorista.
O motor elétrico e o inversor são integrados em uma nova transmissão de dupla embreagem de oito velocidades altamente compacta (8F-eDCT). Este desenvolvimento é conhecido como eDCT porque o motor elétrico é integrado à transmissão e o sistema mecânico é controlado eletro-hidraulicamente. Um motor elétrico opera ambas as linhas de dupla embreagem. A energia é conectada e desconectada com o auxílio de duas embreagens de acionamento e uma embreagem de separação. As relações dos oito estágios de troca de marchas são amplamente distribuídas, o que permite que os pontos de operação do motor sejam otimizados para melhor eficiência.
O motor de combustão é um motor a gasolina de quatro cilindros recém-desenvolvido da Mercedes-Benz com um deslocamento de 1.5 litros. A unidade com a designação de tipo M 252 pertence à família FAME (Family of Modular Engines) projetada para uma ampla gama de aplicações de veículos. As características comuns da família de motores FAME incluem um cárter todo em alumínio com tecnologia NANOSLIDE, um cabeçote de cilindro com coletor parcialmente integrado e um turbocompressor com turbina de segmento com conexão scroll comutável. Outros destaques incluem o duto de ar de admissão compacto e o sistema de escapamento posicionado próximo ao motor em design de caixa única, que é preparado para futuros padrões de emissão de escapamento.
O conceito do compressor elétrico de refrigerante com tecnologia de 48 volts adotado do M 256 reduz a potência de atrito e permite que o veículo tenha ar condicionado mesmo quando parado e em operação totalmente elétrica.
O trem de força híbrido estará disponível com 140 kW de saída no lançamento nos EUA, emparelhado com 20 kW de potência de acionamento elétrico. Dado o deslocamento do motor de 1,496 cm3 (91.1 in3), isso representa uma saída considerável por litro. Os compradores terão a opção entre tração dianteira e tração integral 4MATIC.
Por razões de eficiência, o motor a gasolina usa um processo de combustão baseado no ciclo Miller, mantendo o consumo de combustível baixo, especialmente na faixa de carga parcial — um cenário de direção muito comum no uso diário. O fechamento comparativamente antecipado das válvulas de admissão reduz as perdas do acelerador e permite uma alta taxa de compressão de 12:1.
A nova unidade motor-transmissão tem dimensões compactas e é instalada transversalmente no veículo entre as juntas de direção. Uma vantagem fundamental é o desempenho excepcional de NVH (Ruído, Vibração, Aspereza). O motor M 252 naturalmente tem uma vantagem, porque a Mercedes-Benz usa quatro cilindros em vez de três. Além disso, o motor é equipado com um pacote NVH abrangente que consiste em espumas e coberturas para minimizar ainda mais a emissão de ruído.
O conceito de isolamento de antepara dupla, conhecido em classes de veículos superiores, também foi estendido para a área lateral do pilar A e para a área do assoalho, para uma operação ainda mais silenciosa.
Retirado de Congresso de carros verdes
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