Efficiëntie is de sleutel tot alles - Insight Mercedes-Benz Drivetrains & Efficiency: de samenvatting

Mercedes-Benz benadrukt zijn leiderschapspositie op het gebied van aandrijfsystemen, inclusief die welke voor de toekomst gepland zijn. De nieuwe voertuigarchitectuur biedt keuze uit twee innovatieve aandrijflijnen. De toekomstige CLA wordt leverbaar als zeer efficiënte elektrische auto en als zuinige hybrid.

Mercedes-Benz heeft met het VISION EQXX-technologieplatform nieuwe maatstaven gecreëerd op het gebied van efficiëntie. De onderneming integreert de resultaten van dit project nu in seriemodellen. De nieuwe volledig elektrische CLA is het eerste model dat is gebaseerd op de Mercedes-Benz Modular Architecture (MMA). De kern van deze veelzijdige en flexibele voertuigarchitectuur wordt gevormd door het zogeheten skateboardonderstel, een bodemplaat die in eerste instantie is ontworpen voor elektrische auto’s, inclusief de bijbehorende aandrijf- en onderstelcomponenten. Het carrosseriedesign varieert echter: in het nieuw gedefinieerde instapsegment plant Mercedes-Benz een familie van in totaal vier modellen. Naast de CLA als vierdeurs limousine zijn dat een shooting brake en twee SUV’s.

De onderneming zet voor toekomstige modelfamilies in andere segmenten ook in op intelligente modulariteit met een schaalbaar skateboarddesign. Omdat Mercedes-Benz streeft naar een leidende rol in zowel elektrisch rijden als voertuigsoftware, heeft de onderneming zijn ontwikkelingsactiviteiten op deze gebieden enorm uitgebreid. Daartoe behoort de recente opening van de eCampus in Stuttgart-Untertürkheim als competence center voor de ontwikkeling van cellen en accu’s voor de toekomstige elektrische modellen van het merk. Het doel is om innovatieve chemische combinaties en geoptimaliseerde productieprocessen te ontwikkelen voor hoogwaardige cellen met ‘Mercedes-Benz DNA’ en zo de accukosten de komende jaren met meer dan 30 procent te verlagen.

Delen van de ontwikkeling en het testen van de nieuwe MMA-modellen vonden plaats in de Electric Software Hub (ESH). Dit gebouw in het Mercedes-Benz Technology Center (MTC) in Sindelfingen brengt tal van software-, hardware-, systeemintegratie- en testfuncties samen onder één dak. Het volledige elektrische/elektronische integratieproces van de voertuigontwikkeling wordt weerspiegeld in de ESH. Dit zorgt voor een feilloze interactie tussen alle nieuwe hardware- en softwarecomponenten.

Het eerste MMA-model

De uiterst flexibele MMA-architectuur markeert met zijn uitstekende energie-efficiëntie de volgende stap naar de elektrische toekomst van Mercedes-Benz. Bij de ontwikkeling van de nieuwe aandrijflijn is de jarenlange technische expertise van het merk op dit gebied toegepast. Dit geldt zowel voor de HV-componenten als voor de mechanische componenten zoals de transmissies. De Electric Drive Unit (EDU 2.0) is de eerste van een nieuwe generatie elektrische aandrijfeenheden van Mercedes-Benz. De sterk geïntegreerde eenheden vormen een intelligent modulair systeem.

Met de hoofdaandrijving op de achteras voor optimale tractie en rijeigenschappen introduceert Mercedes-Benz nu een aandrijflay-out in het instapsegment die bekend is uit de middenklasse en luxeklasse. De 200 kW elektrische aandrijfeenheid met permanent bekrachtigde synchroonmotor (PSM) op de achteras is volledig in eigen huis ontwikkeld door de engineers van Mercedes-Benz. De krachtige vermogenselektronica is uitgerust met een SiC-omvormer (silicon carbide) voor een bijzonder efficiënt energieverbruik. De transmissieregeling en omvormer zijn in hoge mate geïntegreerd in één component. De aandrijfeenheid is gebouwd in Untertürkheim, waar Mercedes‑Benz in de loop der jaren veel innovatieve aandrijvingen heeft ontwikkeld.

De EDU 2.0 verenigt de tegenstrijdige doelen van een maximaal koppel, topsnelheid en voorbeeldige efficiëntie, vooral onder reële rijomstandigheden. Het hoge koppel zorgt namelijk voor dynamische rijprestaties. Het is ook nuttig bij het rijden over bergpassen of het trekken van aanhangwagens. Een ander sterk punt is het buitengewoon compacte formaat van de EDU 2.0, wat ten goede komt aan de interieurafmetingen en het bagageruimtevolume.

De 4MATIC-modellen hebben ook een 80 kW aandrijfeenheid op de vooras. Deze is, met het oog op efficiëntie, ook uitgerust met een omvormer van de volgende generatie met siliciumcarbide (SiC) en ontworpen als permanent bekrachtigde synchroonmotor (PSM). De voorste elektromotor werkt als een ‘boost’-aandrijfeenheid. Afhankelijk van de rijsituatie of het rijprogramma wordt deze alleen ingeschakeld wanneer vermogen of tractie vereist is. Deze taak wordt uitgevoerd door de Disconnect Unit (DCU), die Mercedes-Benz nu voor het eerst toepast in het instapsegment.

Voor meer efficiëntie kan de DCU de elektromotor op de vooras razendsnel ontkoppelen wanneer de belasting laag is, zodat de elektromotor en delen van de transmissie niet ingeschakeld zijn. Dit vermindert de verliezen op de vooras met 90 procent en vergroot de actieradius. In het geval van de Concept CLA Class zou dit overeenkomen met een actieradius van meer dan 750 km (WLTP)(1). Met een energieverbruik van slechts 12 kWh/100 km zou de Concept CLA Class de ‘1-liter-auto’ van het elektrische tijdperk kunnen worden.

Mercedes-Benz maakt voor het eerst gebruik van een 800V elektrische architectuur. Het systeem zorgt voor een maximale efficiëntie en prestaties en kan, in combinatie met de nieuwe accugeneratie, de laadtijd aanzienlijk verkorten. De Concept CLA Class kan binnen 10 minuten met DC-laden een actieradius tot 300 km1 bijladen. Dankzij de focus op tijdsefficiëntie heeft de CLA het in een recordpoging al beter gedaan dan andere bijna-productierijpe elektrische modellen: tijdens een 24-uurs testrit in Nardò in Zuid-Italië legde een model uit de voorserie een afstand van exact 3.717 km af in 24 uur. De tweetraps transmissie op de hoofdaandrijving op de achteras draagt niet alleen bij aan de efficiëntie, maar maakt ook extreem dynamische rijprestaties mogelijk.

Klanten kunnen kiezen uit twee accu’s met verschillende celchemie. De cellen van de premiumversie met een bruikbare energie-inhoud van in totaal 85 kWh hebben anodes waarin siliciumoxide is toegevoegd aan het grafiet. Vergeleken met de vorige accu met conventionele grafietanodes is de gravimetrische energiedichtheid tot 20 procent hoger. Op celniveau is de volumetrische energiedichtheid van de celchemie 680 Wh/l. Het gebruik van grondstoffen is verder geoptimaliseerd en verminderd. Met name het aandeel kobalt is verder verlaagd.

De andere accu is een instapversie met een lithium-ijzer-fosfaat (LFP)-kathode. De bruikbare energie-inhoud is 58 kWh en de volumetrische energiedichtheid van de celchemie is 450 Wh/l.

De nieuwe hybrid kan volledig elektrisch rijden

Mercedes-Benz benadrukt zijn leiderschapspositie op het gebied van aandrijfsystemen – zowel elektrisch als hybrid. Efficiëntie is ook de sleutel bij de ontwikkeling van moderne hybride aandrijfsystemen. De voertuigen met MMA-architectuur worden ook leverbaar als hybrid met 48V-ttechnologie. De elektromotor met 20 kW aandrijfvermogen (2)is geïntegreerd in een nieuwe geëlektrificeerde achttraps transmissie met dubbele koppeling (8F-eDCT) in combinatie met een omvormer. De elektrische energie tot 1,3 kWh wordt geleverd door een nieuwe 48V-accu met lithium-ion-technologie en een flatpack-design.

Dankzij energierecuperatie en de mogelijkheid om volledig elektrisch te rijden bij lagere snelheden zoals in de stad, is deze aandrijflijn bijzonder efficiënt. Dit wordt versterkt door de mogelijkheid om elektrisch te ‘zeilen’ (uitrollen) bij snelheden tot circa 100 km/h1. De verbrandingsmotor is een nieuwe FAME (Family of Modular Engines) viercilinder benzinemotor. De hybrid is in eerste instantie leverbaar in drie vermogensklassen met 100, 120 of 140 kW1.

(1) De cijfers zijn voorlopig. Er zijn momenteel geen bevestigde cijfers van een officieel erkende testorganisatie, noch is er een EG-typegoedkeuring of een certificaat van overeenstemming met officiële cijfers. Er kunnen verschillen zijn tussen de cijfers en de officiële cijfers.

(2) De cijfers zijn voorlopig. Er zijn momenteel geen bevestigde cijfers van een officieel erkende testorganisatie, noch is er een EG-typegoedkeuring of een certificaat van overeenstemming met officiële cijfers. Er kunnen verschillen zijn tussen de cijfers en de officiële cijfers.