...pierwszy samochód klasy wyższej w kategorii "trzylitrowej". Pojazd z pokazową technologią wyznacza przyszłość modułowego systemu konstrukcji napędu hybrydowego marki Mercedes-Benz. Vision S 500 plug-in HYBRID jest w stanie przejechać do 30 kilometrów wyłącznie na napędzie elektrycznym, – czyli bez emitowania spalin. Dzięki wydajnemu napędowi i akumulatorowo-elektrycznej eksploatacji, limuzyna osiąga potwierdzone testami zużycie paliwa, wynoszące tylko 3,2 litra benzyny na 100 kilometrów. Poprzez emisję CO2, wynoszącą tylko 74 gramy na kilometr w teście NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus –"nowego europejskiego cyklu jazdy") koncepcyjny samochód – dziecko konstruktorów z Sindelfingen, demonstruje perspektywy rozwojowe przyszłych generacji Klasy S.
Osiągnięcie tak znakomitych wskaźników było możliwe dzięki połączeniu w pojeździe hybrydowym napędu plug-in z rozwiązaniami BlueEFFICIENCY. Jednocześnie Vision S 500 plug-in HYBRID demonstruje typowe dla Klasy S walory: maksymalny komfort, przykładowy zakres bezpieczeństwa i gwarantującą suwerenność moc silnika. Napęd koncepcyjnego samochodu obejmuje trzy podstawowe komponenty: mocny silnik benzynowy V6 z wtryskiem bezpośrednim następnej generacji, moduł hybrydowy o mocy ok. 44 kW / 60 KM oraz akumulator litowo-jonowy o pojemności powyżej 10 kWh, który można ładować na stacjach ładowania. Limuzyna Vision S 500 plug-in HYBRID przyspiesza od zera do 100 km/h w ciągu 5,5 sekundy.
"Samochód Vision S 500 plug-in HYBRID to nowy kamień milowy na naszej drodze do mobilności bez emisji spalin" – mówi dr Dieter Zetsche, prezes zarządu koncernu Daimler AG i jednocześnie szef segmentu Mercedes-Benz Cars. "Luksusowa i zarazem bezpieczna Klasa S, oferująca sportowe osiągi, a przy tym zużywająca mniej paliwa niż obecne samochody małolitrażowe wskazuje, że również w naszych topowych modelach można połączyć fascynację motoryzacją z odpowiedzialnym podejściem do ochrony środowiska naturalnego".
"Do osiągnięcia dojrzałości seryjnej jest jeszcze spory kawałek przed nami," – mówi dr Thomas Weber, członek zarządu Daimler AG, odpowiadający w koncernie za prace badawczo-rozwojowe w segmencie Mercedes-Benz Cars – "jednak nasi inżynierowie usilnie pracują nad konieczną integracją elementów i badają dostosowanie poszczególnych komponentów do twardych warunków codziennej eksploatacji w luksusowej limuzynie, w pełni zdolnej do pokonywania długich tras. Mamy w ręku wszystkie kluczowe technologie, umożliwiające zbudowanie samochodu marzeń i przewiduję ich zastosowanie w następnej generacji Klasy S. Teraz chodzi o to, aby równolegle z naszymi pracami rozwojowymi postępował rozwój szerokiej infrastruktury, w celu całkowitego wykorzystania potencjałów tej innowacyjnej koncepcji napędu".
Elektryczne komponenty napędu limuzyny Vision S 500 plug-in HYBRID potwierdzają wszechstronność inteligentnego, modułowego systemu Mercedes-Benz. Po względem konstrukcyjnym trzykrotnie mocniejszy moduł hybrydowy jedynie nieznacznie różni się od kompaktowego, płaskiego silnika elektrycznego o mocy 15 kW, stosowanego w S 400 HYBRID. Dlatego też można go łatwo zintegrować z obudową siedmiostopniowej automatycznej skrzyni biegów 7G-TRONIC. W wersji koncepcyjnej tego modelu zachowana została przestronność wnętrza, nie odbiegająca od S 400 HYBRID. Przyszłe generacje tego modelu będą budowane według analogicznej architektury systemowej.
Ekstremalnie kompaktowy akumulator litowo-jonowy o wydajności 0,9 kWh, stosowany w S 400 HYBRID, mieści się w komorze silnika, natomiast znacznie mocniejszy akumulator litowo-jonowy – o pojemności ponad 10 kWh w S 500 plug-in HYBRID wymaga więcej miejsca. Źródło prądu umieszczono w bagażniku, za tylnym oparciem. Umieszczenie akumulatora nad osią tylną wiąże się z decydującymi zaletami: zrównoważeniem środka ciężkości pojazdu i zapewnieniem pojemności zbiornika paliwa, odpowiedniej do pokonywania długich tras. Ponadto bezpieczne położenie montażowe gwarantuje optymalną ochronę w razie zderzenia.
Dodatkowe sprzęgło rozłącza moduł hybrydowy i silnik spalinowy
Zgodnie z zasadą konstrukcji modułowej zespół napędowy Vision S 500 plug-in HYBRID ma identyczną budowę, jak w S 400 HYBRID. Właściwą dla tego systemu cechą jest dodatkowe sprzęgło, wbudowane między silnikiem spalinowym, a elektrycznym. W trakcie jazdy z napędem czysto elektrycznym rozłącza ono obie jednostki napędowe tak, że w trybie napędu elektrycznego zapewniona jest najwyższa wydajność. Sprzęgło to nie wymaga dodatkowego miejsca na montaż, ponieważ jest całkowicie zintegrowane w obudowie przekładni hydrokinetycznej.
Stacja benzynowa – gniazdko: wydajny akumulator plug-in
Istotną cechą, odróżniającą od tradycyjnych hybryd, jest akumulator plug-in, który można ładować na stacjach ładowania. W efekcie Vision S 500 plug-in HYBRID jest w stanie pokonać do 30 kilometrów na czysto elektrycznym napędzie. Tryb szybkiego ładowania z mocą 20 kW trwa poniżej 60 minut. W przypadku kompletnie rozładowanego akumulatora ładowanie poprzez zwykłe gniazdko o mocy 3,3 kW trwa około 4,5 h.
Ładowanie jest regulowane przez kompaktową ładowarkę onboard, umieszczoną za boczną okładziną ściany bagażnika, zabezpieczoną przed zwarciem, zamianą biegunów oraz przed nadmiernym napięciem. W celu zabezpieczenia akumulatora system sterowania ładowaniem monitoruje równocześnie napięcie, poziom naładowania i czas ładowania. Łączna masa elektrycznych komponentów w aktualnie prezentowanym pojeździe koncepcyjnym wynosi 215 kilogramów. Akumulator litowo-jonowy waży około 130 kilogramów, czyli znacznie mniej niż tradycyjny akumulator NiMH, który przy tej samej pojemności miałby masę około 180 – 200 kg.
Moduł hybrydowy odnawia zasób energii akumulatora również podczas jazdy: wykorzystywany jest efekt rekuperacji, czyli wykorzystywania energii generowanej podczas hamowania. Sprzęgło rozłączające powoduje przy tym wzrost wydajności, ponieważ umożliwia pełną rekuperację energii, wykluczając straty związane z oporami własnymi silnika.
Zasięg do 30 kilometrów na czysto elektrycznym napędzie
Wysokosprawny akumulator oraz moduł hybrydowy, generujący moc ok. 44 kW / 60 KM umożliwiają jazdę z wyłącznie elektrycznym napędem na dystansie do 30 kilometrów, co w ruchu miejskim jest w wielu przypadkach całkowicie wystarczające. W warunkach miejskich Vision S 500 plug-in HYBRID jeździ szybko, bardzo komfortowo i nie emituje spalin. Jeśli moc silnika elektrycznego jest niewystarczająca, na przykład podczas szybszej jazdy lub przy bardzo stromych podjazdach, następuje automatyczne włączenie silnika spalinowego i wykorzystanie jego mocy przez zespół napędowy. Przed zamknięciem sprzęgła układ elektroniczny synchronizuje prędkość obrotową silnika spalinowego z prędkością obrotową silnika elektrycznego w module hybrydowym, toteż załączenie następuje bez szarpnięcia, w sposób niezauważalny dla kierowcy.
Wyrafinowane współgranie silnika spalinowego z napędem elektrycznym umożliwia realizację licznych funkcji dodatkowych, które wpływają równie pozytywnie na zużycie paliwa, emisję szkodliwych związków, jak i na żwawe reakcje samochodu przy operowaniu pedałem gazu. System napędu hybrydowego w Vision S 500 plug-in HYBRID wyposażono, analogicznie jak w S 400 HYBRID, w funkcję ECO Start-Stop. Ponadto zwiększenie bezpieczeństwa i przyjemności jazdy następuje poprzez efekt "booster", podczas którego w fazie przyspieszania silnik elektryczny mocno wspomaga silnik spalinowy. Nieco zmodyfikowana wersja takiego systemu potwierdziła już praktyczną przydatność tego rozwiązania w pojazdach Mercedes-Benz Sprinter.
Szeroki zakres elektronicznych komponentów zabezpieczających i sterujących
Akumulator litowo-jonowy funkcjonuje nie tylko jako zasobnik energii dla silnika elektrycznego; jest również połączony z 12-woltową instalacją elektryczną pojazdu poprzez przetworniki prądu stałego, z której następuje zasilanie standardowych odbiorników prądu, jak reflektory, czy funkcje związane z komfortem. W celu zapewnienia wysokiej sprawności elektrycznej przetworniki napięcia są chłodzone przez dodatkowy obwód niskotemperaturowy.
Wykorzystywanie trójfazowego silnika elektrycznego prądu zmiennego w instalacji wysokiego napięcia o prądzie stałym wymaga zastosowania specjalnego elektronicznego modułu zasilania. Falownik jest zamontowany komorze silnika. Ponieważ generowany prąd elektryczny powoduje rozgrzewanie się elektronicznego modułu zasilania, system zintegrowano z niskotemperaturowym obwodem chłodzenia. Również w zakresie elektronicznych modułów zasilania Mercedes-Benz stawia na ujednolicenie komponentów, które zapewniają wydajność w połączeniu z różnymi silnikami elektrycznymi i typami akumulatorów, niezależnie od typoszeregu.
Na drodze do hybrydy plug-in: koncepcje dla Diesla
Istotnym kamieniem milowym na drodze do hybrydy plug-in jest przedstawiony ostatnio samochód Diesel-Hybrid Vision E 300 BlueTEC HYBRID. Konstrukcja, tak samo jak w przypadku S 400 HYBRID i Vision S 500 plug-in HYBRID wykorzystuje modułowy system napędu hybrydowego marki Mercedes-Benz. W koncepcji bliskiej produkcji seryjnej połączono nowy 2,2-litrowy silnik wysokoprężny z modułem hybrydowym o mocy 15 kW / 20 KM, stosowanym też w S 400 HYBRID, ale umożliwiającym również jazdę z napędem czysto elektrycznym. Samochód Vision E 300 BlueTEC HYBRID przy takiej konfiguracji napędu spala tylko 4,5 litra paliwa na 100 kilometrów (wartość ustalona tymczasowo). Odpowiada to emisji CO2 tylko 119 gramów na kilometr, przy mocy 165 kW / 224 KM i równie pokaźnym momencie obrotowym od 580 do 600 niutonometrów (odpowiednio w cyklu mieszanym), czyli na poziomie aktualnie montowanych sześciocylindrowych silników wysokoprężnych. Funkcja oczyszczania spalin jest realizowana przez połączenie katalizatora oksydacyjnego, filtra cząstek stałych i systemu BlueTEC z wtryskiem czynnika AdBlue®. Dzięki temu również Vision E 300 BlueTEC HYBRID ma potencjał spełniania najwyższych wymagań w zakresie emisji szkodliwych związków w spalinach.
