A tecnologia por trás do novo veículo compacto elétrico da Mercedes-Benz

Um motor assíncrono é usado no eixo dianteiro. O motor elétrico, uma transmissão de relação fixa com diferencial, o sistema de resfriamento e a eletrônica de potência formam uma unidade altamente integrada e compacta – o trem de força elétrico (eATS).

A relação de transmissão e as rodas dentadas foram configuradas para os requisitos do sistema de tração dianteira.Os modelos mais potentes incluem um trem de força elétrico adicional (eATS) no eixo traseiro com um motor síncrono redesenhado e permanentemente excitado. Este é extremamente compacto em design.

Em um motor síncrono permanentemente excitado, o rotor do motor CA é cravejado de ímãs permanentes. Os ímãs – e, portanto, o rotor – seguem o campo de corrente alternada em rotação no enrolamento do estator.

O motor é síncrono porque o rotor gira na mesma taxa que o campo magnético do estator.

A taxa é ajustada aos requisitos de velocidade do driver nos conversores de frequência da eletrônica de potência. As vantagens deste projeto incluem a alta relação potência-tamanho, alto nível de eficiência e alta consistência de saída.

O equilíbrio do desempenho entre os eixos dianteiro e traseiro nas versões 4MATIC é ajustado de forma inteligente até 100 vezes por segundo, dependendo da situação de direção.

A filosofia do Mercedes-EQ é otimizar o consumo usando o motor elétrico traseiro sempre que possível, enquanto o motor assíncrono no eixo dianteiro gera apenas perdas de arrasto mínimas em operação de carga parcial.

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O EQA está sendo lançado como o EQA 250 (consumo elétrico combinado: 15,7 kWh/100 km; emissões combinadas de CO₂: 0 g/km)¹ com 140 kW e um alcance de acordo com o NEDC de 480 quilômetros. A bateria de íon-lítio “double-decker”, que fica como um elemento estrutural dentro da carroceria do veículo, tem um conteúdo de energia utilizável de 66,5 kWh. 

Outras variantes para atender aos requisitos específicos do cliente virão a seguir. Incluirão, por um lado, modelos com tração nas quatro rodas com um motor elétrico adicional (eATS) e, por outro lado, uma versão com um alcance de mais de 500 quilômetros (WLTP) ² .

A bateria é composta por cinco módulos e está localizada embaixo do compartimento do passageiro, no meio do veículo. O ponto mais baixo do veículo, porém, é a borda inferior das saias laterais, dando ao EQA mais de 200 mm de distância ao solo.

A bateria apresenta um design de “dois andares”, tornando-se mais um exemplo do uso inteligente do espaço: o “nariz” da bateria, que acomoda o sistema de gerenciamento da bateria, está situado na parte frontal, atrás do console central. Uma caixa de alumínio, bem como a estrutura da carroceria do próprio veículo, protegem o componente de potencialmente tocar o solo e contra lascas soltas.

A carcaça da bateria é parte integrante da estrutura do veículo e, portanto, parte integrante do conceito de colisão (consulte a seção “Segurança passiva”).

A potente bateria de alta tensão tem uma tensão máxima de 420 V e uma capacidade nominal de 190 Ah, dando-lhe um conteúdo de energia de 66,5 kWh.

A bateria faz parte do sistema de gerenciamento térmico inteligente do EQA. Para garantir que seja sempre mantido dentro da faixa de temperatura ideal, ele pode ser resfriado ou aquecido conforme necessário por meio de uma placa alimentada com refrigerante embaixo da bateria.

Se a Navegação com Inteligência Elétrica estiver ativada, a bateria também pode ser pré-aquecida ou resfriada durante a condução para garantir que esteja dentro da janela de temperatura ideal para uma estação de carregamento rápido.

Por outro lado, se a bateria estiver fria quando o carro chegar à estação de carga rápida, uma parte considerável da capacidade de carga será inicialmente usada simplesmente para aquecê-la.

O efeito líquido é otimizar o tempo de carregamento – importante, como meio de encurtar significativamente a parada de carregamento.Tal como acontece com todas as outras baterias de alta tensão, a Mercedes-Benz emite um certificado de bateria, proporcionando assim uma garantia de desempenho.

É válido por oito anos ou uma distância percorrida de 160.000 quilômetros e garante um bom funcionamento da bateria de alta tensão: o certificado também cobre a perda de capacidade da bateria.

Gerenciamento de carregamento: tomada de carregamento CCS para corrente alternada, bem como corrente contínua – Em casa ou em pontos de carregamento públicos, o carregador integrado fornece uma maneira conveniente de carregar o EQA com até 11 kW usando corrente alternada (CA).

O tempo de carregamento necessário para uma carga completa depende da infraestrutura disponível e do equipamento do veículo específico do país. Carregar em uma caixa de parede Mercedes-Benz é consideravelmente mais rápido do que em uma tomada doméstica.

E, claro, é ainda mais rápido em estações de carregamento rápido de corrente contínua (DC).

Dependendo do SoC (estado de carga) e da temperatura da bateria de alta tensão, o EQA pode ser carregado com uma potência máxima de até 100 kW em uma estação de carga apropriada.

A bateria pode ser carregada neste caso com um SoC de 10 a 80 por cento em cerca de 30 minutos. Para carregamento CA e CC, o EQA é equipado como padrão na Europa e nos EUA com um conector CCS (Sistema de Carregamento Combinado) na parede do lado direito.

No Japão ou na China, são utilizadas as respectivas tomadas de carregamento específicas do país. Os tempos de carregamento também podem variar em comparação com os do modelo europeu.Os seguintes detalhes WLTP sobre o veículo declarado são baseados nos valores de consumo e CO₂  válidos no mercado alemão e devem ser entendidos como informações indicativas.

Dependendo do equipamento escolhido, o veículo específico pode situar-se entre o “WLTP Minimum CO₂ / Valor de Consumo” e “WLTP Máximo CO₂ / Valor de Consumo”.Um valor mais alto pode ser aplicado como base para o cálculo do imposto sobre veículos automotores.

A rede inteligente garante a recuperação de energia para se adequar à situação – ECO Assist oferece um processo de recuperação otimizado para a situação particular.

Leva em consideração os dados de navegação, o reconhecimento dos sinais de trânsito e as informações dos sensores do veículo em sua estratégia de eficiência.

A direção antecipada economiza energia, ampliando assim o alcance.O ECO Assist orienta o motorista com mensagens de quando o acelerador pode ser solto, por exemplo, por se aproximar um limite de velocidade, e com funções como planagem e controle específico de recuperação.

Para isso, os dados de navegação, o reconhecimento de sinais de trânsito e as informações dos assistentes de segurança inteligentes (radar e câmera estéreo) são vinculados e processados.

O ECO Assist gera continuamente simulações de desaceleração em segundo plano: dependendo do estado de carga da bateria e da situação do tráfego, ele calcula se o veículo deve, idealmente, ser permitido a desacelerar (ou “deslizar”) com a menor resistência de direção possível com o do motorista pé fora dos pedais, ou se deve ser desacelerado para que a bateria possa ser carregada com eficiência (recuperação).

O ECO Assist leva em consideração as seguintes situações de tráfego e informações em suas recomendações de direção e estratégia de eficiência:

• Perfil da rota (curvas, cruzamentos, rotatórias, gradientes)

• Limites de velocidade

• Distância de veículos viajando à frente

Dentro dos limites do sistema, o ECO Assist controla a ultrapassagem de acordo com a situação assim que o pé do motorista sai do acelerador.

O motorista também recebe um aviso visual para fazer isso: exibindo um símbolo de “pé fora do acelerador” no display de mídia (ou, se disponível, no display head-up).

Ao mesmo tempo, um diagrama fornece ao motorista o motivo da recomendação (por exemplo, “Cruzamento à frente” ou “Gradiente à frente”).O ECO Assist calcula de forma preditiva a situação de direção ao decidir se deve dirigir com a resistência mais baixa ou se deve se recuperar. Os exemplos incluem quedas na estrada, sobrancelhas ou limites de velocidade à frente, que o sistema reconhece a partir dos dados do mapa.

• Mergulho: o veículo reconhece que uma inclinação em declive é seguida por uma subida e que um limite de velocidade é mostrado. O motorista recebe o prompt “Foot off accelerator – Pé fora do acelerador” em tempo útil. Assim que o motorista agir sobre isso, o veículo continuará com a direção desligada. A recuperação ocorre no trecho de descida, mas apenas o suficiente para garantir a manutenção da velocidade máxima permitida. A recuperação termina um pouco antes do ponto mais baixo do mergulho, e começa o acostamento, a fim de manter o maior ímpeto possível para o trecho de subida.

• Lombadas: Se o ECO Assist reconhecer que “deslizar” faz sentido devido à situação individual de direção, a topografia e os limites de velocidade, o motorista é instruído a “tirar o pé do acelerador” antes mesmo de chegar ao topo. O veículo então passa sobre o relevo no modo “planação” e, subsequentemente, usa o trecho em declive para atingir a velocidade desejada.

• Limite de velocidade: quando o sistema reconhece um limite de velocidade a partir dos dados de navegação ou via Traffic Sign Assist, o motorista é novamente avisado com “Pedal do acelerador”. O veículo é então desacelerado suavemente (enquanto se recupera) para a nova velocidade, seguido por inércia. Desta forma, velocidades adequadas para cruzamentos, rotundas e curvas também são suportadas.
• Tráfego lento: quando os sensores de radar do sistema reconhecem veículos em movimento lento à frente enquanto desliza, o planeio é interrompido automaticamente se necessário. A desaceleração com recuperação ocorre na medida em que a ação de frenagem por parte do motorista muitas vezes é desnecessária. Se o veículo à frente acelerar, a desaceleração é reativada automaticamente para interromper a desaceleração e manter a velocidade atual tanto quanto possível. O motorista opera o acelerador, se necessário.

O EQA oferece várias maneiras de recuperar energia por meio da recuperação. Em termos gerais, o processo envolve recarregar a bateria de alta tensão, convertendo a rotação mecânica no modo de ultrapassagem ou durante a frenagem em energia elétrica.

O motorista pode selecionar a função de recuperação manualmente usando os remos atrás do volante. Os dois remos atrás do volante podem ser usados ​​para influenciar o nível de recuperação. O remo da esquerda aumenta o nível de recuperação, o remo da direita reduz.

O motorista pode ver a configuração selecionada no painel de instrumentos. Estão disponíveis os seguintes estágios de recuperação: DAuto (recuperação via ECO Assist para se adequar à situação particular, consulte a próxima seção), D + (desaceleração), D (recuperação baixa), D- (recuperação média) e D- – (recuperação alta).

A novidade do EQA é que, se a função DAuto for selecionada, este modo permanece a configuração quando o carro é reiniciado. Para parar, o motorista deve acionar o freio normalmente, qualquer que seja a fase de recuperação.

Sistema de gerenciamento térmico sofisticado com bomba de calor como padrão – Com controle de temperatura automático de série, o EQA oferece o mesmo alto nível de conforto climático que qualquer Mercedes-Benz. Para tal, possui um sofisticado sistema de gestão térmica com bomba de calor de série.

Com seus inúmeros detalhes inovadores, como a reutilização do calor residual do sistema de acionamento elétrico, o sistema é configurado para uma eficiência excepcional e, portanto, alcance máximo.

O controle de temperatura pré-entrada também garante que os motoristas do EQA não tenham necessidade de raspar o para-brisa pela manhã, nem de entrar em um veículo muito frio.

E mesmo nas altas temperaturas do verão, o interior é resfriado a um nível agradável antes de iniciar uma viagem. É possível definir o controle do clima de pré-entrada para o interior do EQA antes de iniciar. Esta função é controlada diretamente via MBUX ou via Mercedes me App.

Usar o controle de temperatura de pré-entrada durante o processo de carregamento ajuda a preservar o alcance, uma vez que a necessidade de energia é fornecida pela corrente de carregamento e não interfere no alcance.

O controle do clima pré-entrada usa os valores-alvo como base. Isso significa que quando o motorista insere uma hora de partida, o EQA é climatizado para a temperatura definida nessa hora.

O motorista pode fazer isso individualmente para cada viagem e cada trecho da viagem, ou com a ajuda de um perfil semanal. O controle do clima de pré-entrada também é ativado automaticamente por cinco minutos assim que o veículo é destrancado com a chave.

Quando o controle de temperatura de pré-entrada, que pode funcionar por um máximo de uma hora, começa ou termina, o motorista recebe uma notificação push correspondente.

No modo ECO, o sistema também mudará para uma estratégia operacional inteligente para os consumidores auxiliares. Isso reduz a necessidade de energia, aumentando assim o alcance para se adequar à situação particular.

Ruído agradavelmente discreto do trem de força, graças ao isolamento dos sistemas de tração dos eixos dianteiro e traseiro – A transmissão de uma velocidade que faz parte integrante do trem de força elétrico no eixo dianteiro (eATS) opera de forma particularmente suave graças à microgeometria aprimorada da engrenagem.

As medidas de NVH em torno do trem de força elétrico foram incorporadas ao EQA em um estágio inicial de desenvolvimento de componentes. A unidade de eletrônica de potência, por exemplo, foi reforçada e presa firmemente à caixa.

Em um veículo movido a eletricidade, o ruído de fundo de baixa frequência associado a um motor de combustão está ausente, o que significa que os ruídos de alta frequência podem se tornar mais aparentes.

Por esse motivo, os pacotes de força dos eixos dianteiro e traseiro do EQA foram isolados em vários pontos.

Componentes como a estrutura de suporte no eixo dianteiro, o chassi auxiliar do eixo traseiro e até mesmo as buchas de borracha foram desenvolvidos em conjunto com a fase de desenvolvimento digital e continuamente otimizados.

Esses esforços garantem que nenhum ruído irritante seja perceptível dentro do veículo.Os componentes auxiliares também foram significativamente melhorados em relação ao conforto de ruído e vibração.

O compressor do ar condicionado, por exemplo, junto com o powerpack frontal, foi isolado da estrutura de suporte por meio de elementos de metal com borracha.

A fim de reduzir o ruído transmitido pela estrutura, os tubos do ar condicionado foram modificados para seguir os elementos rígidos da carroceria e os pontos de apoio isolados tanto quanto possível.

Além disso, a estratégia de operação do compressor do ar condicionado evita rotações do motor que podem ter um impacto negativo no nível de ruído no interior. Isso não tem efeito sobre o conforto climático.

Programa de teste extenuante em todo o mundo – Durante o teste do EQA foi possível, por um lado, aproveitar a experiência já adquirida com os outros modelos pelos motoristas de teste e engenheiros da Mercedes-Benz.

Por outro lado, o sistema de acionamento elétrico é novo para esta plataforma. Testes adicionais foram usados ​​para validar sua resistência e durabilidade e garantir que atendesse a todas as expectativas do cliente.

Desde que o automóvel foi inventado por Carl Benz e Gottlieb Daimler, a Mercedes-Benz testou seus produtos exaustivamente e longamente antes de colocá-los no mercado.

O teste sistemático de veículos é uma das medidas mais abrangentes realizadas pela Mercedes-Benz durante o processo de desenvolvimento para garantir a mais alta qualidade possível do veículo.

Antes de entrar em produção, o veículo completo deve atingir um nível de maturidade definido em detalhes com antecedência. Em seguida, vêm os testes intensivos de certos componentes em veículos de teste, por exemplo, para garantir a longevidade de uma rede de transmissão (a combinação de – dependendo do projeto – sistema de tração elétrica, diferenciais, eixos de transmissão, rodas) e componentes individuais do eixo.

Os aspectos mais importantes do teste de EQA em resumo:

• Foco do teste digital: validação da viabilidade construtiva (pode o carro, conforme projetado e construído, ser produzido em volume?), Desempenho de colisão (simulações de acidentes para avaliação da segurança passiva), aerodinâmica, características de vibração (NVH), peso, etc., usando Ferramentas VR
• Foco dos testes na estrada e em dinamômetros: veículo geral (como funcionam os componentes e conjuntos testados anteriormente quando são integrados em um veículo?) E durabilidade de longo prazo
• Proporção de teste digital para teste do mundo real: 35% / 65%
• Conhecimento especializado: antes de ser liberado para produção, o veículo deve ser testado e validado por vários especialistas de diversos departamentos. No geral, várias centenas de especialistas estão envolvidos nos testes, desde os departamentos especializados, que testam e aprovam seus componentes e módulos, até os testes / testes de resistência do veículo completo.
• Período de desenvolvimento: aprox. quatro anos
• Período de teste para veículo completo: pelo menos dois invernos e dois verões

• Países em que o EQA foi testado: Alemanha (em particular nas novas instalações de teste em Immendingen), Áustria, Finlândia, França, Suécia, Espanha, Itália, Dubai, África do Sul, EUA, México, China, Japão

O teste de clima frio mais recente do EQA ocorreu em Arctic Falls, Suécia.

• Os testes se estenderam ao veículo completo, com foco em todos os componentes e trens de força.
• Certos componentes foram validados com relação a todos os problemas de clima frio. Isso envolve, por exemplo, ajustar o sistema de ar condicionado e dirigir quando o nível de atrito é baixo, ou seja, em condições de estrada no inverno.
• Houve também ênfase no pré-condicionamento, carregamento e gerenciamento da bateria em baixas temperaturas.
• Os engenheiros testaram os veículos no local nos mínimos detalhes e os analisaram em estreita consulta com os departamentos de desenvolvimento relevantes.

Ao mesmo tempo, vários 100.000 km são percorridos com os veículos em um lapso de tempo em vários testes de resistência como parte de um programa de teste de resistência planejado em detalhes. Em um processo paralelo, os carros produzidos localmente na China são testados para que também atinjam o alto padrão de qualidade Mercedes-Benz.