Następny poziom efektywności staje się rzeczywistością
22 listopada 2024 |
Foto: Mercedes-Benz Polska
Kluczowe fakty w skrócie. Technika Mercedes-Benz – układy napędowe i efektywność: kolejny krok w kierunku elektrycznej przyszłości
#Napęd elektryczny: nowy układ napędowy uwzględnia wiele lat inżynieryjnej doskonałości Mercedes-Benz. Elektryczna jednostka napędowa (Electric Drive Unit – EDU 2.0) nadchodzących, w pełni elektrycznych modeli tworzonych na platformie MMA (Mercedes-Benz modular architecture – z ang. architektura modułowa Mercedes-Benz) jako pierwsza reprezentuje nową generację elektrycznych silników Mercedes-Benz. Jednocześnie przenosi do klasy kompaktowej technikę napędu VISION EQXX, z architekturą 800 V i falownikiem z półprzewodnikiem z węglika krzemu (SiC). Kompaktowy, 272-konny silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (PSM) montowany przy tylnej osi został opracowany całkowicie samodzielnie przez inżynierów Mercedes-Benz. Wysokowydajna elektronika mocy została wyposażona w falownik z półprzewodnikami węglika krzemu (SiC), co pozwala na wyjątkowo efektywne wykorzystanie energii. Ponadto warianty 4MATIC mają 109-konną jednostkę napędową przy przedniej osi – również wyposażoną w falownik z SiC.
#Efektywność: podstawą dla uzyskania wysokiej efektywności jest napęd elektryczny, który, jak zademonstrowano w Concept CLA, ma na celu zapewnienie zasięgu WLTP przekraczającego 750 kilometrów. Dzięki sprawności wynoszącej 93% od akumulatora do kół, pojazd oferuje wyjątkowo duży zasięg na długich trasach, nawet w rzeczywistych warunkach eksploatacji. Dwubiegowa przekładnia głównego napędu przy tylnej osi nie tylko zwiększa efektywność, ale i umożliwia bardzo dynamiczną jazdę.
#Ładowanie: Mercedes-Benz po raz pierwszy wykorzystuje instalację elektryczną 800 V. W połączeniu z wersją premium akumulatora umożliwia to ładowanie prądem stałym z imponującą mocą do 320 kW.
#Akumulator: w przypadku modeli budowanych na platformie MMA klienci mogą wybierać spośród akumulatorów o dwóch różnych chemiach ogniw. W wersji premium, o użytecznej pojemności 85 kWh (netto), ogniwa mają anody, w których do grafitu dodano tlenek krzemu. W porównaniu do poprzedniego akumulatora z konwencjonalnymi anodami grafitowymi grawimetryczna gęstość energii jest nawet o 20% wyższa. Objętościowa gęstość energii na poziomie ogniwa wynosi 680 Wh/l. Co więcej, dodatkowo zoptymalizowano wykorzystanie surowców.
#Bezpieczeństwo akumulatora: obudowa akumulatora stanowi element konstrukcyjny samochodu, zintegrowany z koncepcją zderzeniową. Akumulator, przewody wysokiego napięcia (HV) i inne komponenty HV są zaprojektowane i zabezpieczone w taki sposób, aby spełniać rygorystyczne wymagania Mercedes-Benz, dotyczące bezpieczeństwa w czasie wypadku. W ramach rozwiązań technicznych opracowanych dla nowej generacji akumulatorów producent luksusowych aut ze Stuttgartu wprowadził kompleksowe środki ostrożności przed niekontrolowanym wzrostem temperatury.
#Wytrzymałość: już w przypadku zbliżonego do seryjnej produkcji prototypu CLA skupienie się na czasowej efektywności zapewniło imponujący rekord przejazdu: w ciągu 24 godzin przedseryjny egzemplarz pokonał na torze Nardò w południowych Włoszech dokładnie 3717 kilometrów.
#Electric Software Hub (ESH): kluczową rolę w rozwoju nowej generacji kompaktowych samochodów elektrycznych Mercedes-Benz odegrał otwarty w 2022 r. hub oprogramowania dla napędów elektrycznych (ang. Electric Software Hub, ESH), który mieści się na terenie centrum technologicznego Mercedes-Benz (MTC) w Sindelfingen. Pod jednym dachem łączy on liczne zadania związane z rozwojem oprogramowania, sprzętu, integracji systemów oraz ich testowania.
#48-woltowa hybryda: niedługo po wprowadzeniu na rynek wariantów w pełni elektrycznych CLA zacznie być oferowany również jako hybryda w technice 48 V, z silnikiem elektrycznym o mocy do 20 kW (27 KM)[1]. Dzięki odzyskowi energii i możliwości poruszania się w trybie całkowicie elektrycznym (przy prędkościach miejskich) jego zespół napędowy jest szczególnie efektywny, do czego przyczynia się także intensyfikacja tzw. żeglowania- jazdy wybiegiem, z wyłączoną jednostką spalinową – przy prędkościach do około 100 km/h. Silnik elektryczny i falownik są zintegrowane z nową, zelektryfikowaną 8-biegową przekładnią dwusprzęgłową (8F-eDCT). Jednostka spalinowa to 4-cylindrowy motor benzynowy, nowy członek z rodziny modułowych silników FAME (Family of Modular Engines). Hybryda będzie początkowo dostępna w trzech poziomach mocy: 100, 120 lub 140 kW (136, 163 lub 190 KM)1.
Efektywność to klucz do wszystkiego
Technika Mercedes-Benz – układy napędowe i efektywność (wersja skrócona)
· Mercedes-Benz podkreśla swoje aspiracje, by być liderem w dziedzinie rozwoju układów napędowych – zarówno w elektrycznych, jak i hybrydowych
· Ofensywa techniczna i technologiczna bazuje na wszechstronnej, elastycznej architekturze samochodu
· Nowy CLA to pierwszy przykład inteligentnej modułowości w segmencie aut kompaktowych
· Architektura MMA wprowadza do klasy kompaktowej rozwiązania znane z przełomowego VISION EQXX
Stuttgart. Mercedes-Benz podkreśla swoje ambicje, by być liderem w dziedzinie rozwoju układów napędowych – w tym tych najbardziej przyszłościowych. W przypadku nadchodzącej architektury nabywcy będą mogli wybierać między dwoma innowacyjnymi zespołami napędowymi. Nowy CLA trafi na rynek jako wysoce efektywny samochód elektryczny oraz jako ekonomiczna hybryda.
Dzięki platformie technologicznej VISION EQXX producent luksusowych aut ze Stuttgartu zdążył już wyznaczyć nowe standardy efektywności. Obecnie wdraża wyniki tego projektu do swoich modeli seryjnych. Drogę toruje tu nowy w pełni elektryczny Mercedes-Benz CLA – pierwszy model bazujący na modułowej architekturze Mercedes-Benz (MMA). Fundamentem dla tej wszechstronnej platformy jest tzw. podwozie typu deskorolka, czyli zespół podłogowy zaprojektowany głównie z myślą o autach elektrycznych, wraz z odpowiednimi komponentami napędu i zawieszenia. Architektura pozostawia swobodę, jeśli chodzi o design nadwozia: w nowo zdefiniowanym segmencie bazowym Mercedes-Benz planuje oferować rodzinę czterech kompaktowych modeli, która oprócz CLA jako czterodrzwiowej limuzyny obejmie wariant shooting brake oraz dwa SUV-y.
„Jako wynalazca samochodu Mercedes-Benz zawsze był pionierem w dziedzinie projektowania przełomowych układów napędowych. Niedawno udowodniliśmy to po raz kolejny, prezentując przełomowy program technologiczny VISION EQXX. Teraz, wraz z nadchodzącymi autami budowanymi na platformie MMA, udostępniamy te wizjonerskie rozwiązania naszym klientom i coraz bardziej zbliżamy się do idei 1-litrowego samochodu epoki elektrycznej. Również nasz nowy napęd hybrydowy z elektryczną skrzynią biegów wyznacza nowe standardy pod względem efektywności. Dzięki nowemu CLA i innym modelom opartym na architekturze MMA wszyscy nasi klienci skorzystają z efektywnej technologii na najwyższym poziomie zaawansowania” – podsumował Markus Schäfer, członek zarządu Mercedes-Benz Group AG, szef ds. technologii, rozwoju i zakupów.
Także w przypadku przyszłych rodzin modeli w innych segmentach firma będzie polegać na inteligentnej modułowości ze skalowalną konstrukcją typu deskorolka. A ponieważ Mercedes-Benz dąży do objęcia wiodącej roli zarówno w obszarze napędów elektrycznych, jak i oprogramowania pojazdów, firma znacząco zintensyfikowała swoją działalność rozwojową w tych obszarach. Przykład: niedawne otwarcie eCampus w Stuttgarcie-Untertürkheim – to centrum kompetencji w zakresie rozwoju ogniw i akumulatorów do przyszłych aut elektrycznych spod znaku trójramiennej gwiazdy. Cel: opracowanie innowacyjnych kombinacji chemicznych i zoptymalizowanych procesów produkcyjnych dla wysokowydajnych ogniw z „DNA Mercedes-Benz”, a tym samym ponad 30-procentowe obniżenie kosztów akumulatorów w nadchodzących latach.
Wybrane etapy procesów rozwoju i testowania nowych modeli MMA odbywały się w hubie oprogramowania dla napędów elektrycznych (ang. Electric Software Hub, ESH), który mieści się w centrum technologicznym Mercedes-Benz (MTC) w Sindelfingen i pod jednym dachem łączy liczne zadania dotyczące rozwoju oprogramowania i osprzętu oraz integracji systemów i testowania. Zakres kompetencji ESH obejmuje cały proces integracji elektrycznej/elektronicznej rozwoju samochodów, zapewniając harmonijną interakcję wszystkich nowych komponentów osprzętu i oprogramowania.
Pierwszy model zbudowany na platformie MMA
Dzięki swojej wyjątkowej efektywności energetycznej wysoce elastyczna architektura MMA wyznacza kolejny krok w kierunku elektrycznej przyszłości Mercedes-Benz. Nowy układ napędowy uwzględnia wieloletnią doskonałość inżynieryjną producenta spod znaku trójramiennej gwiazdy. Dotyczy to zarówno komponentów wysokiego napięcia, jak i mechanicznych, takich jak przekładnie. Elektryczna jednostka napędowa (EDU 2.0) jest pierwszą z nowej generacji silników elektrycznych Mercedesa. Wysoce zintegrowane jednostki tworzą inteligentny system modułowy.
Z myślą o optymalnej przyczepności i właściwościach jezdnych główny napęd mieści się przy tylnej osi i wprawia w ruch tylne koła. Oznacza to, że Mercedes-Benz wprowadza do segmentu bazowego układ napędowy znany ze swoich samochodów klas średnich i luksusowych. Elektryczny silnik synchroniczny (272 KM) z magnesami trwałymi (PSM) przy tylnej osi został opracowany w całości samodzielnie przez inżynierów Mercedes-Benz. W celu szczególnie efektywnego wykorzystania energii wysokowydajną elektronikę mocy wyposażono w falownik z półprzewodnikiem z z węglika krzemu (SiC). Sterowanie przekładnią i falownik zostały w wysokim stopniu zintegrowane w jednym komponencie. Jednostka napędowa powstaje w Untertürkheim, gdzie Mercedes-Benz na przestrzeni lat opracował wiele innowacyjnych napędów.
EDU 2.0 godzi sprzeczne cele dla maksymalnego momentu obrotowego, maksymalnej prędkości i wzorowej efektywności, zwłaszcza w rzeczywistych warunkach jazdy. Wysoki moment obrotowy umożliwia dynamiczną jazdę, jest również pomocny podczas pokonywania górskich przełęczy lub holowania przyczepy. Kolejną zaletą jest niezwykle zwarta konstrukcja EDU 2.0, która korzystnie wpływa na wymiary wewnętrzne i objętość tylnego bagażnika.
Warianty 4MATIC dodatkowo mają 109-konną jednostkę napędową przy przedniej osi. W celu zwiększenia efektywności ona także korzysta z falownika nowej generacji, z węglikiem krzemu (SiC), ima konstrukcję silnika synchronicznego z magnesami trwałymi (PSM). Przedni motor elektryczny działa jako napęd „boost” (z ang. doładowanie). Jest on włączany tylko wtedy, gdy wymagana jest odpowiednia siła napędowa albo trakcja, w zależności od sytuacji na drodze lub trybu jazdy. Odpowiada za to jednostka rozłączająca (DCU), którą Mercedes-Benz po raz pierwszy wykorzystuje teraz w segmencie bazowym.
Aby zwiększyć efektywności, przy niskim obciążeniu DCU może błyskawicznie odłączyć przedni silnik elektryczny, przełączając go – wraz z elementami przekładni – w stan bezczynności. Zmniejsza to straty na przedniej osi o 90%, zwiększając zasięg, który w przypadku Concept CLA wynosi ponad 750 kilometrów (WLTP)[1]. Przy zużyciu energii na poziomie zaledwie 12 kWh/100 km Concept CLA byłby „1-litrowym samochodem” epoki elektrycznej.
Mercedes-Benz po raz pierwszy wykorzystuje 800-woltową instalację elektryczną. System maksymalizuje efektywność i osiągi, a w połączeniu z nową generacją akumulatorów może znacznie skrócić czas ładowania. Korzystając z szybkiego ładowania prądem stałym, zasięg Concept CLA w ciągu 10 minut można zwiększyć do 300 kilometrów2. Dzięki skupieniu się na czasowej efektywności CLA pokazało już, że wypada lepiej niż inne bliskie produkcji pojazdy elektryczne: w ramach próby bicia rekordu, podczas 24-godzinnej jazdy testowej na torze Nardò w południowych Włoszech, przedseryjny egzemplarz pokonał dokładnie 3717 kilometrów. Dwubiegowa przekładnia głównego napędu przy tylnej osi nie tylko przyczynia się do zwiększenia efektywności, ale umożliwia też niezwykle dynamiczną jazdę.
Klienci będą mogli wybierać między akumulatorami o dwóch różnych typach chemii ogniw. Wersja premium o użytecznej pojemności wynoszącej 85 kWh ma ogniwa z grafitowymi anodami z dodatkiem tlenku krzemu. W porównaniu z poprzednią baterią z konwencjonalnymi anodami grafitowymi grawimetryczna gęstość energii jest tu nawet o 20% wyższa. Objętościowa gęstość energii na poziomie ogniwa wynosi 680 Wh/l. Co więcej, zoptymalizowano i ograniczono wykorzystanie surowców, w szczególności zmniejszając udział kobaltu.
Alternatywą jest podstawowy wariant z baterią litowo-żelazowo-fosforanową (LFP) o użytecznej pojemności 58 kWh; objętościowa gęstość energii na poziomie ogniwa wynosi tu 450 Wh/l.
Nowa hybryda z możliwością jazdy w pełni elektrycznej
Mercedes-Benz podkreśla swoje ambicje, by być liderem w rozwoju układów napędowych – czy to elektrycznych, czy hybrydowych. Efektywność jest również kluczem w rozwoju nowoczesnych hybrydowych zespołów napędowych. Samochody korzystające z architektury MMA będą dostępne także jako hybryda w technice 48 V. Silnik elektryczny o mocy 20 kW (27 KM) jest tu zintegrowany z nową zelektryfikowaną ośmiobiegową przekładnią dwusprzęgłową (8F-eDCT) wraz z falownikiem. Nowy akumulator litowo-jonowy 48 V o spłaszczonym kształcie ma pojemność sięgającą 1,3 kWh.
Dzięki możliwości odzyskiwania energii i jazdy w trybie całkowicie elektrycznym (przy prędkościach miejskich) ten układ napędowy jest szczególnie efektywny – do czego przyczynia się intensyfikacja tzw. żeglowania – jazdy wybiegiem, bez udziału silnika spalinowego – do prędkości około 100 km/h[2]. Silnik spalinowy to nowy 4-cylindrowy motor benzynowy z rodziny modułowych jednostek FAME (Family of Modular Engines). Hybrydowy układ napędowy będzie początkowo dostępny w trzech poziomach mocy: 100, 120 lub 140 kW (136, 163 lub 190 KM)3.
1-litrowy samochód epoki elektrycznej
Technika Mercedes-Benz – układy napędowe i efektywność: efektywny napęd elektryczny
· 800-woltowa instalacja i dwubiegowa przekładnia – po raz pierwszy w segmencie bazowym
· Główny napęd opracowany i produkowany przez Mercedes-Benz
· 93-procentowa sprawność na dalekich trasach akcentuje niezwykle wysoką ogólną efektywność
· Nowy układ napędowy ma potencjał dla zużycia około 12 kWh/100 km i zasięgu WLTP przekraczającego 750 km
· Inteligentna nawigacja oferuje realistyczne prognozy zużycia energii w czasie rzeczywistym
Najnowszy CLA jest prekursorem nowego portfolio innowacyjnych samochodów elektrycznych Mercedes-Benz, które wkrótce trafią do produkcji seryjnej. Jego najważniejsze cechy to 800-woltowa elektryczna architektura oraz zaawansowane jednostki napędowe, w tym dwubiegowa przekładnia głównego napędu przy tylnej osi. Nowa jednostka napędowa Electric Drive Unit (EDU 2.0) bezpośrednio wywodzi się z przełomowej techniki i technologii studium VISION EQXX i została opracowana całkowicie samodzielnie przez Mercedes-Benz. Warianty 4MATIC dysponują odłączaną jednostką przy przedniej osi. 800-woltowa architektura maksymalizuje efektywność i osiągi oraz może znacznie skrócić czas ładowania. W przypadku Concept CLA oznacza to, że w ciągu 10 minut ładowania zasięg można zwiększyć nawet o 300 km[1].
Układ napędowy oparty na platformie technologicznej VISION EQXX
Nowy zespół napędowy ma potencjał do uzyskania zasięgu przekraczającego 750 kilometrów (WLTP)1. W przypadku Concept CLA liczba ta oznacza zużycie energii na poziomie zaledwie około 12 kWh/100 km – co zapewniłoby mu tytuł 1-litrowego samochodu epoki elektrycznej. Sprawność od akumulatora do koła na długich dystansach wynosi 93%1.
Kompaktowa elektryczna jednostka napędowa – silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (PSM) – o mocy maksymalnej 200 kW (272 KM) przy tylnej osi została opracowana przez inżynierów Mercedesa. Za jej produkcję odpowiadają zakłady w Untertürkheim, gdzie Mercedes-Benz na przestrzeni lat opracował wiele innowacyjnych napędów. Magnesy w wirniku są ułożone w kształcie podwójnej litery V. Inną cechą charakterystyczną jest uzwojenie stojana z tak zwanymi rozciągniętymi cewkami. Wspólnie środki te przyczyniają się do niezwykle cichej pracy. Ponadto nowy motor wyróżnia znacznie mniejszy udział metali ziem rzadkich w porównaniu do jednostek poprzednich generacji – zredukowany do prawie 0%. Z myślą o szczególnie efektywnym wykorzystaniu energii wysokowydajna elektronika mocy korzysta z falownika z węglika krzemu.
Architektura napędu obejmuje dwubiegową przekładnię przy tylnej osi. Łączy ona dynamikę z efektywnością. W jaki sposób? Pierwszy bieg o krótkim przełożeniu 11:1 zapewnia doskonałe przyspieszenie ze startu zatrzymanego i umożliwia uzyskanie dużego uciągu, a także zapewnia niespotykaną efektywność w ruchu miejskim. Z kolei drugi bieg (przełożenie: 5:1) jest przeznaczony do zapewniania mocy przy wysokiej prędkości oraz lepszej efektywności na autostradzie. Maksymalna prędkość sięgająca 210 km/h jest osiągana właśnie na drugim biegu. Punkty zmiany biegów zależą od sytuacji na drodze i wybranego trybu jazdy. Optymalizator online stale dostosowuje je do aktualnych parametrów, takich jak stan naładowania akumulatora, osiągi oraz wymagania kierowcy. Przyczepność jest uzyskiwana za pomocą kłów (1. bieg) lub tarcz (2. bieg). Przekładnia ma specjalną izolację termiczną.
Warianty 4MATIC dodatkowo mają 109-konną jednostkę napędową przy przedniej osi. W celu zwiększenia efektywności ona także korzysta z falownika nowej generacji, z węglikiem krzemu (SiC), ima konstrukcję silnika synchronicznego z magnesami trwałymi (PSM). Przedni motor elektryczny działa jako napęd „boost” (z ang. doładowanie). Jest on włączany tylko wtedy, gdy wymagana jest odpowiednia siła napędowa albo trakcja, w zależności od sytuacji na drodze lub trybu jazdy. Odpowiada za to jednostka rozłączająca (DCU), którą Mercedes-Benz po raz pierwszy wykorzystuje teraz w segmencie bazowym. Aby zwiększyć efektywność, przy niskim obciążeniu DCU może błyskawicznie odłączyć silnik elektryczny przedniej osi, zatrzymując go wraz z przekładnią. Zmniejsza to straty generowane na przedniej osi o 90%, zwiększając zasięg.
Aby zwiększyć efektywność, przy niskim obciążeniu DCU może błyskawicznie odłączyć silnik elektryczny przedniej osi, zatrzymując go wraz z przekładnią. Zmniejsza to straty generowane na przedniej osi o 90%, zwiększając zasięg.
Postoje na ładowanie Mercedesa jeszcze nigdy nie były tak krótkie: moc ładowania do 320 kW
800-woltowa konfiguracja w połączeniu z wersją premium akumulatora umożliwia ładowanie prądem stałym z mocą do 320 kW. Dzięki zoptymalizowanej konstrukcji akumulatora wysoka moc ładowania jest utrzymywana w szerokim polu stanu naładowania, co umożliwia krótkie postoje na uzupełnianie energii. Concept CLA pokazał już, że 10 minut ładowania może zwiększyć zasięg nawet o 300 kilometrów[2].
Jeśli włączona jest inteligentna nawigacja, w razie potrzeby akumulator zostaje podgrzany w trakcie podróży. To wstępne przygotowanie pozwala mu osiągnąć optymalną temperaturę pod kątem zaplanowanego szybkiego ładowania prądem stałym.
W przypadku ładowania prądem przemiennym, architektura oferuje możliwość wyboru ładowarki o mocy 11 kW lub 22 kW. Jeśli chodzi o technikę ładowania, Mercedes-Benz bazuje na wysoce zintegrowanym systemie „one-box” (z ang. w jednym module) – to przykład transferu rozwiązań z Formuły 1.
W przyszłości nowe bazowe modele zaoferują ładowanie dwukierunkowe[3]. Jak to działa? Po podłączeniu do kompatybilnego dwukierunkowego wallboxa DC samochód staje się systemem magazynowania energii, który może przechowywać energię słoneczną, na przykład do późniejszego wykorzystania – zarówno jako dostawca energii elektrycznej pojazd-dom (V2H), jak i pojazd-sieć (V2G).
Jednoczesne wykorzystanie trzech źródeł energii: nowa wieloźródłowa pompa ciepła
Modele korzystające z platformy MMA to pierwsze samochody Mercedes Benz, które są standardowo wyposażone w pompę ciepła powietrze-powietrze. Nie korzysta ona już z pośredniej drogi przez obieg cieczy, lecz – jako model wieloźródłowy – może równolegle wykorzystywać trzy źródła energii: ciepło odpadowe jednostki napędowej EDU 2.0, ciepło odpadowe z akumulatora oraz powietrze otoczenia.
Maksymalna rekuperacja i minimalne zużycie energii
Do uzyskania wysokiej efektywności przyczynia się inteligentna rekuperacja, o mocy przypuszczalnie sięgającej nawet 200 kW. Niemal wszystkie operacje hamowania w codziennym użytkowaniu są przeprowadzane z pomocą rekuperacji, a nie mechanicznie. Zasadniczo hamowanie odzyskowe możliwe jest aż do zatrzymania. Intensywne wytracanie prędkości (do 3 m/s2 na oś) oznacza więcej odzyskanej energii, a tym samym niższe zużycie prądu i większy zasięg. Odzysk jest możliwy nawet w trybie działania ABS-u lub na oblodzonych drogach.
Do regulacji mocy rekuperacji służy dźwignia wyboru kierunku jazdy za kierownicą. Jej pociągnięcie powoduje zwiększenie poziomu rekuperacji do 3 m/s2, natomiast popchnięcie w kierunku wyświetlacza zmniejsza ten poziom, wyłącza rekuperację lub przełącza ją w tryb inteligentny. Aktualny status wskazuje dolna część wyświetlacza.
Cztery poziomy rekuperacji do wyboru:
· D Auto: inteligentna rekuperacja
· D+: brak rekuperacji (żeglowanie)
· D: standardowa rekuperacja do 1 m/s2
· D-: zwiększona rekuperacja do 3 m/s2
Wszystkie cztery poziomy rekuperacji są możliwe jako „Last Mode” (z ang. ostatni tryb). W trybie D Auto automatycznie aktywuje się asystent ECO Assist. W zależności od wyposażenia jest on w stanie wykorzystywać dane nawigacji, a także informacje z czujników i kamer do określenia przewidywanej trasy samochodu. W ten sposób może pomóc zoptymalizować styl jazdy z uwzględnieniem sytuacji przed autem, zminimalizować zużycie energii i zmaksymalizować rekuperację. Rozpoznawane są następujące zdarzenia na trasie: rondo, ostry zakręt, skrzyżowanie (również w kształcie litery T), nachylenie zjazdu oraz ograniczenie prędkości. A jeśli kierowca z odpowiednim wyprzedzeniem włączy kierunkowskaz, asystent ECO Assist może reagować także na inne rodzaje skrzyżowań lub zjazdy.
Jeśli system wykryje zdarzenie lub poprzedzający pojazd, na podstawie odległości, aktualnej prędkości i dostępnych informacji o trasie asystent ECO Assist obliczy zoptymalizowany profil prędkości. W zestawie wskaźników pojawi się wskaźnik „Zdejmij nogę z pedału gazu”, który w nowej generacji samochodów elektrycznych jest dodatkowo wyeksponowany – zlokalizowany bardziej pośrodku wyświetlacza. Jeśli kierowca zareaguje, w trybie jazdy wybiegiem aktywowana zostanie inteligentna rekuperacja. Jeśli asystent ECO Assist rozpozna poprzedzający pojazd – jadący lub stojący, może nawet wyhamować Mercedesa do zatrzymania, na przykład w korku lub przed skrzyżowaniem z sygnalizacją świetlną.
Nieustanny rozwój sprawia, że predykcyjne zarządzanie energią staje się jeszcze bardziej realistyczne
Jeśli chodzi o inteligentną nawigację[4], jej nazwa mówi wszystko. Na podstawie wielu czynników planuje ona najszybszą i najwygodniejszą trasę, w tym postoje na ładowanie, i dynamicznie reaguje na korki lub zmianę stylu jazdy. Ten wygodny system, znany z linii modelowych EQS oraz EQE, na potrzeby nowej generacji elektrycznych Mercedesów został rozbudowany. Producent luksusowych aut ze Stuttgartu stale rozwija również prognozowanie energii dla fabrycznej nawigacji. W przyszłości, na podstawie wysokości pojazdu, jeszcze dokładniej uwzględniane będą przewidywane warunki wiatru na drodze.
Podczas gdy konwencjonalne kalkulatory zasięgu bazowały na danych z przeszłości, inteligentna nawigacja Mercedes-Benz patrzy w przyszłość. Zapotrzebowanie na energię jest obliczane podczas planowania podróży. Pod uwagę brane są m.in.: topografia terenu, trasa, temperatura otoczenia, prędkość oraz wymagania dotyczące ogrzewania i chłodzenia. Inne czynniki obejmują ruch drogowy, a także dostępne stacje ładowania, ich moc oraz warunki płatności. Obliczenia odbywają się w chmurze i są łączone z danymi pokładowymi.
Użytkownik nie zawsze musi ładować akumulator do pełna – otrzymuje konkretne zalecenia dotyczące optymalnego czasu postoju na ładowanie. Postoje są planowane z myślą o optymalizacji całkowitego czasu podróży: w niektórych okolicznościach dwa krótkie postoje na szybszej ładowarce mogą być efektywniejsze niż jedno długie ładowanie. Ponadto nawigacja współpracuje z ustawieniami ładowania samochodu, optymalizowanymi pod kątem szybkiego ładowania na trasie.
Na podstawie szacunków system MBUX umożliwia kierowcy sprawdzenie, czy można wrócić do punktu startowego bez ładowania. Priorytet w obliczaniu trasy mają ręcznie dodane postoje na ładowanie. Sugerowane stacje można wykluczyć. System oblicza również szacunkowe koszty ładowania.
Jeśli istnieje ryzyko, że przy obecnych ustawieniach użytkownik nie dotrze do celu lub stacji ładowania, wsparcie zaoferuje system monitorowania zasięgu – wyświetli maksymalną sugerowaną prędkość jazdy oraz wskazówki dotyczące oszczędzania energii. W pozycji menu „Zasięg” kierowca będzie mógł wyłączyć różne odbiorniki energii oraz aktywować funkcje ECO, aby zwiększyć zasięg i otrzymać wsparcie w efektywniejszym stylu jazdy.
Nowe chemie ogniw: wysoka gęstość energii, szybkie ładowanie i doskonała efektywność
Technika Mercedes-Benz – układy napędowe i efektywność: specjalistyczna wiedza w zakresie akumulatorów
· Modułowa koncepcja o wysokim stopniu zintegrowania oraz kompaktowa budowa akumulatora
· Akumulator w wersji premium o użytkowej pojemności do 85 kWh i anoda z tlenkiem krzemu
· Podstawowa wersja akumulatora o pojemności użytkowej do 58 kWh i katoda litowo-żelazowo-fosforanowa
· Spełnienie najsurowszych norm bezpieczeństwa Mercedes-Benz
Ponieważ zasadniczo wydajność akumulatora determinuje chemia ogniw, ostatecznie jest to także czynnik decydujący o charakterystyce całego układu napędowego. Program technologiczny VISION EQXX wykazał kluczowe znaczenie chemii ogniw dla rozwoju przyszłych modeli samochodów – i dzięki swojej wysokowydajnej baterii opartej na pionierskiej chemii ogniw ustanowił kilka rekordów wśród pojazdów elektrycznych. Wysoka gęstość energii i możliwości szybkiego ładowania sprawiają, że nowa generacja akumulatorów przenosi te sukcesy na wyższy poziom. Jednocześnie koszty akumulatorów zostały obniżone nawet o 30%.
Samodzielne opracowanie oprogramowania akumulatorów pozwoliło Mercedes-Benz zdefiniować charakterystyczne dla marki wrażenia z jazdy. Całkowita przejrzystość danych w całej fazie rozwoju przyczynia się do zapewnienia wysokiej jakości. Jednocześnie poleganie na własnych zasobach akcentuje pozycję Mercedes-Benz jako lidera w dziedzinie samochodowego oprogramowania.
Modułowa architektura i dwa typy akumulatorów o różnych chemiach ogniw
Innowacyjne akumulatory nowej generacji elektrycznych Mercedesów bazują na modułowej koncepcji o wysokim stopniu integracji. Naprawialne akumulatory składają się z czterech dużych modułów ogniw, z ogniwami w twardej obudowie, i charakteryzują się zwartą, spłaszczona konstrukcją.
Nabywcy będą mogli wybierać między akumulatorami o dwóch różnych chemiach ogniw. Akumulator w wersji premium, o użytecznej pojemności 85 kWh, ma ogniwa z anodami opartymi na graficie z dodatkiem tlenku krzemu. W porównaniu do poprzedniej baterii z konwencjonalnymi anodami grafitowymi grawimetryczna gęstość energii jest tu nawet o 20% wyższa. Objętościowa gęstość energii chemii ogniw wynosi 680 Wh/l. Co istotne, dodatkowo zmniejszono udział kobaltu.
Alternatywę stanowi w pełni elektryczny wariant bazowy z akumulatorem litowo-żelazowo-fosforanowym (LFP). Jego użyteczna pojemność wnosi 58 kWh, a objętościowa gęstość energii chemii ogniw to 450 Wh/l.
Inteligentne zarządzanie termiką i kompleksowy certyfikat akumulatora
Aby w każdej sytuacji zapewnić akumulatorowi optymalne warunki temperatury pracy, nawet mroźną zimą lub podczas ekstremalnego upału, w całkowicie elektrycznych modelach opartych na platformie MMA akumulator wysokiego napięcia jest zintegrowany z inteligentnym systemem zarządzania termiką. System zaopatrzono w układ chłodzenia cieczą z dodatkowym podgrzewaczem, zintegrowanym z obiegiem cieczy. W niskich temperaturach podgrzewa on ciecz chłodzącą, która następnie przepływa przez akumulator wysokiego napięcia, ogrzewając go i optymalizując jego wydajność oraz zakres efektywności.
Jeśli inteligentna nawigacja jest włączona, w razie potrzeby akumulator zostaje wstępnie podgrzany podczas podróży, aby mógł osiągnąć optymalną temperaturę przed dotarciem do stacji szybkiego ładowania prądem stałym; akumulator w wersji premium może być ładowany z mocą nawet 320 kW. Dzięki temu w ciągu 10 min. może przyjąć do 36 kWh energii.
Pomimo znacznego zwiększenia mocy ładowania, w przypadku nowych całkowicie elektrycznych modeli bazowych nadal obowiązuje pełny zakres certyfikatu akumulatora dla serii modelowych EQA iEQB. Mercedes-Benz gwarantuje, że maksymalna pojemność akumulatora wysokiego napięcia nie spadnie poniżej 70% przez okres 8 lat lub do przebiegu 160 000 km (w zależności od tego, co nastąpi pierwsze).
Rozległe środki bezpieczeństwa
Obudowa akumulatora stanowi element konstrukcji samochodu i jest zintegrowana z koncepcją bezpieczeństwa w razie wypadku. Akumulator, przewody wysokiego napięcia (HV) i inne komponenty HV są zaprojektowane i zabezpieczone w taki sposób, aby spełniać rygorystyczne normy Mercedes-Benz dotyczące bezpieczeństwa w razie wypadku. Oprócz wymogów prawnych zarówno cały samochód, jak i akumulatory muszą spełnić wewnętrzne normy testowe, które niekiedy są jeszcze bardziej rygorystyczne.
Jednym z własnych testów zderzeniowych Grupy jest test uderzenia w słup. W tej konfiguracji samochód testowy na saniach uderza bokiem w stalowy słup. Samochody elektryczne są tu testowane nie tylko pod kątem zapewnienia podróżującym maksymalnej ochrony – badane jest także zachowanie akumulatora podczas odkształcania.
Inną specjalną procedurę testową Mercedes-Benz stosuje w celu przetestowania odporności na fizyczne uszkodzenia podwozia, na przykład w wyniku kontaktu z krawężnikiem. Podczas takiego testu w podłogę pojazdu z siłą kilku ton wciskany jest specjalny taran. Pozwala to sprawdzić również odporność na leżące na drodze przedmioty, takie jak zgubiona głowica haka holowniczego.
Rozwiązania opracowane dla nowej generacji akumulatorów stosowanych w modelach opartych na platformie MMA pozwoliły Mercedes-Benz dodatkowo poprawić tak już bardzo wysoki standard bezpieczeństwa akumulatorów. Kompleksowe środki zabezpieczające przeciwko potencjalnej reakcji termicznej bazują na odpowiednich odstępach między ogniwami oraz na strukturze ogniw i modułów. Oprócz ostrzegania podróżujących zaawansowany system wczesnego ostrzegania obejmuje inne środki ochronne – na przykład automatyczne zamknięcie bocznych szyb i klap wentylacyjnych. Nowy, umieszczony centralnie w akumulatorze czujnik monitoruje baterię nawet wtedy, gdy samochód jest wyłączony.
Pod koniec procesu produkcji każdy akumulator przechodzi test ciśnieniowy. Dodatkowe testy przechodzą obudowy. Aby zweryfikować kompleksowe środki antykorozyjne, są one między innymi wystawiane na działanie słonej wody.
Wielostopniowa koncepcja ochrony układu wysokiego napięcia sprawdziła się już w innych całkowicie elektrycznych modelach Mercedes-Benz. Także analizy rzeczywistych wypadków przeprowadzone przez centrum badań wypadków Mercedes-Benz potwierdzają, że bezpieczeństwo w modelach z trójramienną gwiazdą nie jest kwestią koncepcji napędu. W razie zagrożenia układ wysokiego napięcia może zostać automatycznie wyłączony i odłączony od akumulatora. Rozróżnia się odłączanie odwracalne i nieodwracalne. Odwracalne ma miejsce w przypadku niewielkich kolizji. Układ wysokiego napięcia można następnie ponownie podłączyć, jeśli wykonany przez pojazd pomiar izolacji nie wykryje usterki. Oznacza to, że samochody, które nadają się do jazdy, mogą być nadal eksploatowane. Układ wysokiego napięcia zostaje nieodwracalnie wyłączony tylko w razie poważnego wypadku, gdy pojazd zwykle nie nadaje się już do jazdy. Nie można go ponownie aktywować bez przeprowadzenia naprawy w specjalistycznym serwisie. Gdy system zostaje wyłączony, w ciągu kilku sekund w układzie wysokiego napięcia poza akumulatorem nie ma resztkowego napięcia. Punkty odłączania są również dostępne dla służb ratunkowych, co pozwala dezaktywować układ wysokiego napięcia ręcznie.
Nowe centrum doskonałości w zakresie rozwoju wysokowydajnych ogniw, globalna sieć produkcyjna
Niedawno Mercedes-Benz wzmocnił swoją działalność rozwojową w zakresie rozwoju akumulatorów, otwierając centrum kompetencyjne eCampus w Stuttgarcie-Untertürkheim. Opracowywane tam są innowacyjne rozwiązania w zakresie chemii ogniw oraz zoptymalizowane procesy produkcji wysokowydajnych ogniw akumulatorowych z „DNA Mercedes-Benz”. Wiedza zdobyta w eCampus zostanie wykorzystana w rozwoju technologii i seryjnej produkcji ogniw w firmach partnerskich, na potrzeby przyszłych generacji akumulatorów Mercedes-Benz.
Akumulatory do całkowicie elektrycznych samochodów Mercedes-Benz powstają w ramach globalnej sieci produkcji. Pierwszą fabryką wytwarzającą akumulatory do nowych modeli na platformie MMA będą zakłady w Kamenz. Współpraca z różnymi dostawcami ogniw na całym świecie odbywa się zgodnie z podejściem „lokalna produkcja dla lokalnych rynków”.
Hybrydowe modele budowane na platformie MMA umożliwią odzysk energii i jazdę w trybie całkowicie elektrycznym
Technika Mercedes-Benz – układy napędowe i efektywność: nowy, samodzielnie opracowany zespół napędowy z silnikiem spalinowym
· Wydajne hybrydy w technice 48 V mogą jeździć w trybie elektrycznym z miejskimi prędkościami
· Nowa 4-cylindrowa rodzina silników FAME pracujących w cyklu Millera
· Nowo opracowana zelektryfikowana ośmiobiegowa przekładnia dwusprzęgłowa ze zintegrowanym silnikiem elektrycznym
· Nowy 48-woltowy płaski akumulator o pojemności 1,3 kWh
Modele w pełni elektryczne odgrywają kluczową rolę w realizacji strategii biznesowej zrównoważonego rozwoju Mercedes-Benz. Tempo tej transformacji w różnych regionach świata determinują jednak preferencje i potrzeby klientów w zakresie mobilności. Nowa rodzina modeli będzie więc dostępna również jako hybryda w technice 48 V, ze zintegrowanym ze skrzynią biegów silnikiem elektrycznym o mocy 20 kW (27 KM). Wysoce efektywny układ napędowy został opracowany przez inżynierów Mercedes-Benz w Niemczech zgodnie ze sprawdzonymi standardami jakości. Imponującą kompaktowość można przypisać niewielkiej odległości między cylindrami silnika spalinowego oraz daleko idącej integracji pozostałych komponentów – elektryczna jednostka napędowa, falownik i przekładnia tworzą wysoce zintegrowaną jednostkę. Nowo opracowany akumulator litowo-jonowy 48 V ma pojemność do 1,3 kWh i wyróżnia się zwartą konstrukcją: ogniwa akumulatora i przetwornica DC/DC są tu zintegrowane w tzw. płaskim pakiecie.
Silnik elektryczny zapewnia inteligentne wsparcie w zakresie niskich prędkości. Profile stałych prędkości są realizowane w trybie elektrycznym, co pozwala wyemitować nieefektywną pracę. Zespół napędowy jest szczególnie efektywny dzięki możliwości jazdy w trybie elektrycznym przy prędkościach miejskich oraz rekuperacji. Przyczynia się do tego również tzw. żeglowanie, czyli jazda wybiegiem bez udziału silnika spalinowego, do prędkości około 100 km/h. Cecha szczególna: silnik może odzyskiwać energię na wszystkich ośmiu biegach, z mocą do 25 kW.
Ponieważ momenty obrotowe silników spalinowego i elektrycznego są addytywne, maksymalny moment obrotowy jest udostępniany w szerokim zakresie prędkości. Ponadto jednostka elektryczna wraz ze sprzęgłem rozdzielającym odpowiada za uruchomienie motoru spalinowego, co pozwala wyeliminować konwencjonalny rozrusznik i sprawia, że rozruch jest niemal niezauważalny.
Silnik elektryczny i falownik są zintegrowane z nową, niezwykle kompaktową ośmiobiegową przekładnią dwusprzęgłową (8F-eDCT). Za nazwą „eDCT” kryje się zintegrowany ze skrzynią biegów silnik elektryczny oraz elektrohydraulicznie sterowany układ mechaniczny. Motor elektryczny obsługuje obie linie podwójnego sprzęgła. Za przeniesienie siły napędowej odpowiadają dwa zespoły sprzęgieł oraz sprzęgło rozdzielające. Szeroka rozpiętość przełożeń sprzyja efektywności, ponieważ pozwala to na optymalizację punktów pracy silnika.
Silnik spalinowy to nowo opracowany 4-cylindrowy benzynowy motor o pojemności skokowej 1,5 litra. Jednostka oznaczona jako M 252 należy do rodziny modułowych jednostek FAME (Family of Modular Engines) i nadaje się do licznych zastosowań. Wspólne cechy jednostek FAME obejmują: całkowicie aluminiową skrzynię korbową z technologią NANOSLIDE®, głowicę cylindrów z częściowo zintegrowanym kolektorem oraz turbosprężarkę z turbiną segmentową z przełączalnym przyłączem spiralnym, a także kompaktowy kanał powietrza doładowującego i układ wydechowy zlokalizowany blisko silnika, o zintegrowanej konstrukcji (ang. one-box), przygotowany na przyszłe normy emisji spalin.
Koncepcja elektrycznej sprężarki czynnika chłodniczego w technice 48 V, przejęta z jednostek M 256, ogranicza tarcie ipozwala na pracę klimatyzacji nawet podczas postoju oraz w trybie całkowicie elektrycznym.
Początkowo do wyboru będą trzy poziomy mocy: 100 (136), 120 (163) lub 140 kW (190 KM). Ponadto w każdym przypadku dostępna będzie dodatkowa moc „elektryczna” o wartości 20 kW (27 KM)[1]. Przy pojemności skokowej 1496 cm3 daje to wysoką moc z 1 litra pojemności. Nabywcy otrzymają wybór między napędem na przednie koła oraz na obie osie 4MATIC.
Ze względów efektywnościowych benzynowa jednostka wykorzystuje proces spalania oparty na cyklu Millera. Dzięki temu zużycie paliwa pozostaje niskie, zwłaszcza w zakresie częściowego obciążenia, bardzo powszechnego w codziennym użytkowaniu. Stosunkowo wczesne zamykanie zaworów dolotowych zmniejsza straty przepustnicy i umożliwia uzyskanie wysokiego stopnia sprężania – 12:1.
Nowy zespół silnika i przekładni ma kompaktowe wymiary i jest zamontowany poprzecznie, pomiędzy zwrotnicami. Kolejnym atutem jest wzorowy poziom NVH. M 252 ma tutaj koncepcyjną przewagę, ponieważ Mercedes-Benz używa czterech cylindrów zamiast trzech. Ponadto silnik zaopatrzono w kompleksowy pakiet NVH, składający się z pianek i osłon zastosowanych w celu zmniejszenia emisji hałasu.
Do tego dochodzi koncepcja podwójnej grodzi, znana z pojazdów wyższych klas. Izolacja grodzi została również rozszerzona na boczną część słupka A i powierzchnię podłogi.
Nowy 24-godzinny rekord świata na Nardò: imponujący test wytrzymałości
Technika Mercedes-Benz – układy napędowe i efektywność: za kulisami
· Na włoskim torze wysokich prędkości przedprodukcyjny CLA pokonał dystans 3717 km, co odpowiada odległości z Trondheim (Norwegia) do Stambułu (Turcja)
· Łącznie odbyto 40 postojów na ładowanie, każdy trwający około 10 minut
· W uzyskaniu tego imponującego wyniku pomogły obszerna symulacja cyfrowa i telemetria na żywo
· Hub oprogramowania dla napędów elektrycznych (ESH) jako centrum cyfrowych badań i rozwoju
Ile kilometrów może pokonać całkowicie elektryczny CLA w ciągu 24 godzin, wliczając postoje na ładowanie i zmiany kierowców? Odpowiedź na to pytanie chciał poznać zespół programistów pracujący nad optymalizacją efektywności nowych, całkowicie elektrycznych kompaktów z gwiazdą. Imponującą odpowiedź dostarczył „Projekt N” – to wewnętrzna nazwa kodowa projektu, który jest równie tajny, co ambitny. N jak Nardò: dwa zbliżone do produkcji prototypy CLA wyruszyły na ten szybki tor w południowych Włoszech na początku kwietnia 2024 r.
W ciągu 24 godzin CLA pokonał dokładnie 3717 kilometrów – więcej niż inne zbliżone do produkcji samochody elektryczne. Dystans ten odpowiada podróży z Trondheim (Norwegia) do Stambułu (Turcja). Temperatury powietrza wahały się od 13 °C w nocy do 29 °C w ciągu dnia. Asfalt był jeszcze gorętszy.
Podczas 24-godzinnego testu akumulator samochodu ładowano dokładnie 40 razy. Przerwy na ładowanie każdorazowo trwały tylko około 10 minut. Jeśli je uwzględnić, średnia prędkość wyniosła imponujące 154,9 km/h. Przed przejazdem eksperci Mercedesa określili idealną strategię ładowania dla zmaksymalizowania średniej prędkości. W trakcie jazdy w optymalizacji pomagała inteligentna nawigacja.
Podobnie jak w przypadku trzech drogowych podróży studium VISION EQXX – nośnika najnowszych technologii Mercedes-Benz – także ten 24-godzinny test bazował na telemetrii na żywo: CLA w czasie rzeczywistym przesyłał dane z czujników z toru do pobliskiej sali kontrolnej. Sygnały porównywano bezpośrednio z danymi symulacyjnymi, a następnie wykorzystywano do dalszej optymalizacji. W ten sposób zespół mógł reagować na wpływy otoczenia i dostosowywał strategię za pomocą symulacji oraz optymalizacji. Proces ten trwał przez całe 24 godziny. Ponadto kierowcy otrzymywali odpowiednie instrukcje na temat wdrażania strategii drogą radiową. Deska rozdzielcza i dane z telemetrii na żywo były również analizowane w Stuttgarcie oraz Sindelfingen.
Cyfrowe symulacje przydały się także w fazie przygotowań. Wykorzystano tu dane z szeregu przejazdów testowych. Następnie przeprowadzono obszerne próby na stanowisku testowym – w tygodniu poprzedzającym rzeczywisty test samochód pokonał na nim ponad 7000 kilometrów w symulowanych różnych warunkach klimatycznych. Strategia obejmowała również rozmowy z byłymi rekordzistami Nardò, którzy dawniej jeździli dla Mercedesa. Był wśród nich Robert Schäfer, który w 1983 r. ustanowił trzy rekordy świata Mercedesem 190 E 2.3 16V: na dystansach 25 000 kilometrów, 25 000 mil i50 000 kilometrów, a także dziewięć międzynarodowych rekordów klasowych.
„24-godzinny przejazd na torze Nardò zademonstrował wysoką efektywność czasową naszej nowej, kompaktowej generacji aut elektrycznych na długich trasach. Na dobry rok przed wprowadzeniem na rynek samochody udowodniły również swoją dojrzałość produkcyjną. No iten udany test jest oczywiście bardzo zachęcający dla całej firmy” – powiedział Markus Schäfer, członek zarządu Mercedes-Benz Group AG, szef ds. technologii, rozwoju izaopatrzenia.
Do tego sukcesu przyczynił się interdyscyplinarny zespół odpowiadający za „Projekt N”, w skład którego weszli specjaliści od kompletnego rozwoju samochodów, a także eksperci ds. danych. Choć na miejscu, w Nardò, pojawiła się jedynie niewielka podstawowa ekipa, to mogła liczyć na wsparcie dużego zespołu stacjonującego w Sindelfingen iUntertürkheim.
Rozwój elektroniki połączony pod jednym dachem: hub oprogramowania dla napędów elektrycznych (ang. Electric Software Hub, ESH)
Kluczową rolę w rozwoju nowej generacji kompaktowych aut elektrycznych Mercedes-Benz odegrał hub oprogramowania dla napędów elektrycznych (ang. Electric Software Hub, ESH), otwarty w 2022 r. na terenie centrum technologicznego Mercedes-Benz (MTC) w Sindelfingen. Łączy on liczne zadania związane z rozwojem oprogramowania, sprzętu, integracji systemów oraz ich testowania. Zakres kompetencji ESH obejmuje cały proces integracji elektrycznej/elektronicznej rozwoju samochodów, zapewniając harmonijną interakcję wszystkich nowych komponentów osprzętu i oprogramowania.
Oprogramowanie i osprzęt powstają od kodu do produktu, aż zostaną zintegrowane z prototypami samochodów na niższych piętrach. Na wyższych pracują laboratoria, gdzie powstaje oprogramowanie i następuje wstępna integracja. Najpierw eksperci wykorzystują tu wirtualne technologie i symulację, aby sprawdzić, czy różne komponenty oprogramowania poprawnie ze sobą współdziałają i czy funkcje pojazdu są implementowane bez błędów – to właśnie tzw. integracja. Proces ten przebiega przy zastosowaniu najnowocześniejszych metod zabezpieczeń elektryki/elektroniki. Na przykład komponenty i jednostki sterujące w wirtualnym pojeździe są testowane w pełni automatycznie (ang. hardware-in-the-loop, HIL – symulacja sprzętu w pętli). Zasadniczo na miejscu obecna jest tylko elektronika z oprogramowaniem, które ma zostać przetestowane; reszta pojazdu i otoczenie są symulowane.
Dzięki „cyfrowej jeździe próbnej” ESH pozwala w pełni symulować test w samochodzie. W całkowicie symulowanym środowisku wirtualny samochód porusza się w taki sam sposób, jak podczas rzeczywistej jazdy próbnej – tyle że ta „jazda próbna” odbywa się w laboratorium, na szóstym piętrze ESH.
Testy związane z samochodem, lecz bez udziału bez samochodu: innowacyjne stanowiska testowe
Parter ESH w Sindelfingen mieści wiele zaawansowanych stanowisk testowych, takich jak stanowiska rolkowe i klimatyczne. Innowacyjną koncepcją wyróżnia się tak zwane stanowisko testowe kompletnego układu pojazdu (ang. full vehicle system, FVS). Łączy ono układ napędowy wysokiego napięcia z funkcjonalną makietą 12-woltowej samochodowej instalacji elektrycznej. Obie architektury znajdują się w sąsiednich pomieszczeniach isą połączone za pomocą wiązki przewodów, która pełni funkcję pępowiny. Wszystkie komponenty pojazdu, osadzone w ramach metalowych profili, mogą być montowane, łączone i testowane w ramach całego systemu jako otwarta struktura bez nadwozia.
Układ napędowy wysokiego napięcia tworzą akumulator, gniazda ładowania i elektryczne jednostki napędowe. Niskonapięciowe komponenty, od reflektorów i ekranów po hak holowniczy, stanowią funkcjonalne elementy makiety. Na fotelu kierowcy 12-woltowej makiety siedzi robot James, podczas gdy z tyłu znajduje się Erica – interfejs stanowiska testowego. James oferuje ekspertom możliwość całkowicie automatycznego przeprowadzania zdefiniowanych sekwencji testowych. Na stanowisku testowym można realizować również profile tras wzorowane na rzeczywistych.
Przede wszystkim wiązkę przewodów i jednostki sterujące można tu testować w interakcji z prawdziwymi czujnikami, siłownikami oraz innymi podsystemami i użytkownikami energii, a także sprawdzać ich efektywność. Wszystkie części konfiguracji testowej są łatwo dostępne, dzięki czemu w trakcie procesu rozwoju przedseryjne komponenty da się wymienić na części seryjne. Oznacza to, że testy komponentów sprzętowych i oprogramowania można rozpocząć na bardzo wczesnym etapie rozwoju pojazdu. Stanowisko testowe kompletnego systemu pojazdu może być również wykorzystane do demonstrowania nowych wersji oprogramowania.
Zaplecze ESH uzupełnia stanowisko do testowania układu napędowego (F-ATS). Określone manewry mogą być tu automatycznie realizowane we wszystkich możliwych strefach klimatycznych. Testowanie w ramach całej sieci samochodu eliminuje potrzebę symulowania brakujących komponentów. Tak zwane sterowanie R2R (Road to Rig, z ang. z drogi na stanowisko testowe) pozwala na dokładne odtworzenie zachowania samochodu na drodze. W rezultacie fazy rozwojowe zapewniają postępy w dojrzałości całej konstrukcji auta. Właśnie na F-ATS odbyły się wstępne testy przed 24-godzinnym przejazdem na Nardò.
Od „e” jak EDU do „s” jak silnik elektryczny: kluczowe terminy techniczne
Technika Mercedes-Benz – układy napędowe i efektywność: słowniczek
Elektryczna jednostka napędowa (EDU): wysoce efektywna elektryczna jednostka napędowa EDU 2.0 składająca się z silnika, przekładni i elektroniki mocy. Oparta na koncepcji modułowej jest pierwszą z rodziny silników opracowanych dla szerokiego zakresu wymagań wydajnościowych w różnych seriach modelowych.
Elektryczna przekładnia dwusprzęgłowa (eDCT): 8-biegowa skrzynia eDCT z silnikiem elektrycznym o mocy 20 kW (27 KM) umożliwia jazdę w trybie wyłącznie elektrycznym oraz odzysk energii. Mercedes-Benz wykorzystuje zintegrowany z przekładnią silnik elektryczny, aby dokonywać płynnego przełączania pomiędzy trybem elektrycznym i hybrydowym.
Falownik: przekształca prąd stały (DC) z akumulatora na prąd trójfazowy (AC) dla silnika elektrycznego. Podczas rekuperacji silnik elektryczny generuje prąd trójfazowy, który w falowniku jest prostowany na prąd stały.
Mercedes-Benz Operating System (MB.OS): nowy, opracowany samodzielnie przez Mercedes-Benz system operacyjny, który debiutuje w modelach opartych na platformie MMA. Obejmuje cztery obszary: inforozrywkę, jazdę zautomatyzowaną, nadwozie i komfort oraz jazdę i ładowanie. Dostępny jest również moduł łączności do połączenia z inteligentną chmurą Mercedes-Benz (Mercedes-Benz Intelligent Cloud). Architektura typu chip-to-cloud umożliwia daleko idącą integrację z samochodem i pełną kontrolę nad wszystkimi czujnikami oraz siłownikami. Ponadto, dzięki odseparowaniu cykli innowacji oprogramowania i osprzętu, Mercedes-Benz może zapewnić maksymalną aktualność swoich samochodów.
Ogniwa w twardej obudowie: ogniwa akumulatorowe z aluminiową obudową. Znane również jako ogniwa pryzmatyczne.
Pompa ciepła: pompa ciepła po stronie powietrza, zastosowana w nowej rodzinie modeli, może wykorzystywać do ogrzewania wnętrza ciepło generowane przez układ napędowy oraz, równolegle, ciepło obecne w powietrzu zewnętrznym. Dzięki swojej wyjątkowej efektywności może znacznie zwiększyć zasięg na przykład w zimniejszych regionach świata. W tym procesie wieloźródłowa pompa ciepła pobiera ciepło z powietrza otoczenia za pośrednictwem zewnętrznego wymiennika ciepła.
Rekuperacja: proces odzyskiwania energii, w ramach którego akumulator wysokiego napięcia jest ładowany podczas jazdy wybiegiem lub hamowania – poprzez zamianę mechanicznego obrotu kół na energię elektryczną w jednostkach napędowych.
Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi (PSM): w jednostkach PSM wirnik silnika prądu przemiennego jest wyposażony w magnesy trwałe i dlatego nie musi być zasilany. Magnesy – a zatem wirnik – podążają za polem prądu przemiennego w uzwojeniach stojana. Silnik nazywany jest synchronicznym, ponieważ wirnik obraca się z częstotliwością pola magnetycznego stojana. Częstotliwość jest dostosowana do wymagań prędkościowych kierowcy w falownikach elektroniki mocy. Zalety tej konstrukcji obejmują dużą gęstość mocy i jej spójność oraz wysoką efektywność.
Po więcej informacji zapraszamy do Autoryzowanego Salonu Mercedes-Benz Danuta i Ryszard Czach znajdującego się w Rzeszowie przy ul. Krakowskiej 32. Tel. +48 17 860 12 20 oraz do odwiedzenia naszego Salonu Online
Foto. Mercedes-Benz Polska
Czytaj także:
