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即将推出的梅赛德斯-奔驰 CLA 动力系统将提供电动和 48V 混合动力选项

2024-11-19 14:30

未来,梅赛德斯-奔驰的客户将可以在即将推出的车辆架构中选择两种创新动力系统。即将推出的 CLA 将作为一款高效电动汽车和一款经济型混合动力汽车提供。

梅赛德斯-奔驰通过 VISION EQXX 技术平台为效率树立了新标准。现在,该公司正在将该项目的见解融入其量产车型中。引领潮流的是全新全电动 CLA,这是首款基于梅赛德斯-奔驰模块化架构 (MMA) 的车型。

这种多功能、灵活的车辆架构的核心是滑板底盘——一种主要为电动汽车设计的地板组件,包括相应的驱动和底盘部件。虽然核心架构保持一致,但车身设计会有所不同。对于美国,梅赛德斯-奔驰计划在新定义的入门级细分市场推出总共三款车型,包括四门轿车 CLA 和两款 SUV。

梅赛德斯-奔驰将继续利用智能模块化和可扩展滑板设计,为其他细分市场的未来车型系列提供支持。该公司专注于电动驾驶和车辆软件,大幅增加了这些领域的开发力度。其中包括最近在斯图加特-图克海姆开设的 eCampus,这是一个专门为该品牌未来电动汽车开发电池和电池组的能力中心。其目标是开发创新的化学组合,优化具有梅赛德斯-奔驰 DNA 的高性能电池的生产工艺,在未来几年内将电池成本降低 30% 以上。

新款 MMA 车型的部分开发和测试工作已在电动软件中心 (ESH) 进行。该中心位于辛德芬根梅赛德斯-奔驰技术中心 (MTC),将众多软件、硬件、系统集成和测试功能整合在一起。车辆开发的整个电气/电子集成过程都体现在 ESH 中,确保所有新硬件和软件组件能够顺利交互。

第一款 MMA 车型。高度灵活的 MMA 架构以其出色的能源效率标志着梅赛德斯-奔驰迈向全电动未来的下一步。电动驱动单元 (EDU 2.0) 是梅赛德斯-奔驰新一代电动驱动单元中的第一款,设计为高度集成的模块化系统。

梅赛德斯-奔驰将主驱动装置置于后轴,以实现最佳牵引力和操控性,现在将传统上只出现在中型和豪华车中的驱动配置引入入门级车型。200 千瓦的电驱动装置在后轴上配备永磁同步电机 (PSM),完全由梅赛德斯-奔驰工程师内部开发。

转子磁铁呈双 V 形排列。另一个特点是定子采用拉伸线圈缠绕。这些措施共同造就了非常安静的驾驶体验。PSM 使用的稀土材料也比前几代电机少得多,重稀土的比例几乎降至零。高性能电力电子设备采用碳化硅逆变器,可特别高效地利用能源。

该架构还包括一个后轴双速变速箱,兼具动力和效率。第一档的传动比为 11:1,从一开始就提供出色的加速性能,并且在城市驾驶中具有出色的效率。第二档(传动比:5:1)针对高速下的动力传输和高速公路上的高效率进行了优化,最高时速可达 210 公里/小时(130 英里/小时)。

换挡点取决于驾驶情况和所选的驾驶程序。在线优化器会不断调整它们以适应当前参数,例如电池 SoC、性能和驾驶员要求。牵引力通过爪子(1档)或盘片(2档)实现

齿轮)。 变速箱具有特殊的隔热性能。

4MATIC 车型的前轴配备 80 kW 电动机。为了最大限度地提高效率,该电动机还采用了新一代碳化硅 (SiC) 逆变器,并设计为永磁同步电机 (PSM)。前电动机充当增压驱动器,仅在需要相应功率或牵引力时才接合。这项任务由断开装置 (DCU) 执行,梅赛德斯-奔驰现在首次在紧凑级车型中使用了该装置。为了进一步提高效率,DCU 可以在需求低时以闪电般的速度断开前轴上的电动机,使电动机和变速器部件处于静止状态。这可将前轴损耗减少 90%,并增加续航里程。对于概念 CLA 级而言,这相当于续航里程超过 750 公里(466 英里)(WLTP),能耗为 12 kWh/100 公里(5.2 英里/kWh)。

这种高效的系统还允许使用前行李箱 (frunk),同时通过框架上的预定弯曲点确保高水平的碰撞安全性。EDU 通过两个弹性体轴承层和一个附加支撑框架连接到车身。这种精心设计的双重结构噪声解耦,除其他外,可实现出色的 NVH(噪音、振动和声振粗糙度)行为。

高性能电力电子设备配备碳化硅 (SiC) 逆变器,可实现特别高效的能源利用。传动控制和逆变器都集成在一个组件中。驱动装置在 Untertürkheim 制造,多年来,梅赛德斯奔驰在此开发了许多创新驱动系统。

EDU 2.0 在最大扭矩、最高速度和卓越效率之间取得了平衡,尤其是在实际驾驶条件下。无论是穿越山口还是牵引拖车,高扭矩都能确保动态驾驶性能。另一个优势是 EDU 2.0 的超紧凑设计,有利于内部尺寸和后备箱容积。

梅赛德斯-奔驰首次引入 800 伏电气架构,最大程度地提高效率和性能。与新一代电池配合使用,该系统可显著缩短充电时间。仅需 10 分钟,概念 CLA 级就可以通过直流快速充电获得高达 300 公里(186 英里)的续航里程。凭借对时间效率的重视,CLA 已经在创纪录的尝试中超越了其他接近量产的电动汽车:在意大利南部纳尔多的 24 小时试驾中,预量产车型在 24 小时内行驶了整整 3,717 公里(2,309 英里)。后轴主驱动器上的双速变速器不仅有助于提高效率,而且还能实现极具动态的驾驶性能。

这款高级电池的电池单元可用能量总计为 85 kWh,其阳极在石墨中添加了氧化硅。与之前使用传统石墨阳极的电池相比,重量能量密度最高可提高 20%。在电池层面,电池化学体积能量密度为 680 Wh/l(瓦时/升)。原材料使用量已进一步优化和减少,以提高可持续性,尤其是钴的比例显著降低。

混合动力版。新车型系列还将推出一款混合动力车型,采用 48 伏技术,并配备集成在变速箱中的 20 千瓦驱动功率的电动机。高效的动力传动系统由德国梅赛德斯-奔驰工程师开发。

电机和变速箱设计紧凑性令人印象深刻,这要归功于气缸之间的紧密距离以及集成电动机的并排布置。电机、逆变器和变速箱共同构成一个高度集成的单元。新开发的 48 伏锂离子电池可提供高达 1.3 kWh 的能量。该设计非常紧凑,将电池单元和 DC/DC 转换器集成到所谓的扁平封装中。

电动机在低速范围内提供智能支持。恒速曲线由电动覆盖,这意味着这种运行模式将消除低效运行。回收和在城市速度下纯电动驾驶的能力提高了传动系统的效率。此外,在最高约 100 公里/小时 (62 英里/小时) 的速度下可以进行电动滑行。一个特殊功能:发动机可以在所有八个档位中回收能量,回收高达 25 千瓦的能量。

由于内燃机和电动机的附加扭矩特性,最大扭矩可在很宽的转速范围内实现。此外,内燃机可完全通过电动机和分离离合器启动,无需使用传统的小齿轮启动器。启停功能使驾驶员几乎感觉不到发动机的启动。

电动机和逆变器集成在新型、高度紧凑的八速双离合变速器 (8F-eDCT) 中。这种开发被称为 eDCT,因为电动机集成在变速器中,机械系统由电液控制。电动机操作两个双离合器管路。借助两个驱动离合器和一个分离离合器连接和断开动力。八个变速级的传动比分布广泛,这使得发动机工作点可以得到优化,从而提高效率。

内燃机是梅赛德斯-奔驰新开发的四缸汽油发动机,排量为 1.5 升。型号为 M 252 的发动机属于 FAME(模块化发动机系列)系列,专为各种车辆应用而设计。FAME 发动机系列的共同特点包括采用 NANOSLIDE 技术的全铝曲轴箱、带部分集成歧管的气缸盖以及带可切换涡旋连接的分段涡轮增压器。其他亮点包括紧凑的增压空气管道和靠近发动机的一体式排气系统,为未来的废气排放标准做好准备。

采用 M 256 的 48 伏技术的电动制冷剂压缩机的概念可降低摩擦功率,使车辆即使在静止和全电动运行时也能进行空调调节。

混合动力传动系统在美国上市时将提供 140 kW 的输出功率和 20 kW 的电力驱动功率。鉴于发动机排量为 1,496 cm3 ( 91.1 in3 ),这意味着每升的功率相当可观。买家可以选择前轮驱动或 4MATIC 全轮驱动。

出于效率考虑,汽油发动机采用基于米勒循环的燃烧过程,从而保持较低的油耗,尤其是在部分负荷范围内——这是日常驾驶中非常常见的情况。进气门相对较早关闭,减少了节气门损失,并实现了 12:1 的高压缩比。

新的发动机-变速箱单元尺寸紧凑,横向安装在车辆转向节之间。一个关键优势是卓越的 NVH(噪音、振动、声振粗糙度)性能。M 252 发动机自然具有优势,因为梅赛德斯-奔驰使用四个气缸而不是三个。此外,该发动机配备了由泡沫和盖子组成的综合 NVH 套件,以进一步减少噪音排放。

在更高级别的车辆中常见的双隔板隔热概念也已扩展到 A 柱的侧面区域和地板区域,以实现更安静的运行。

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