Le groupe motopropulseur électrique du concept Mercedes Vision EQXX atteint une efficience de 95 % de la batterie aux roues.

Avec une puissance d'environ 150 kW, le groupe motopropulseur électrique (comprenant de la batterie aux roues en passant par l'unité de transmission électrique) du concept Mercedes Vision EQXX fournit la puissance et l'endurance nécessaires avec un rendement de 95 %.

Cela signifie que jusqu'à 95 % de l'énergie de la batterie aboutit aux roues. On peut comparer ce rendement aux 30 % de la transmission à moteur à combustion interne ou aux 50 % environ d'un coureur de fond (humain) moyen.

Plus qu'une composition de pièces individuelles, il s'agit d'une œuvre d'art d'ingénierie à part entière.

Avec un ensemble d'objectifs clairs et spécifiques, l'équipe d'ingénierie Mercedes s'est attachée à créer une chaîne cinématique électrique offrant une combinaison d'efficience, de densité d'énergie et de légèreté qui soit la meilleure au monde.

" L'une des meilleures façons d'améliorer l'efficience est de réduire les pertes ", explique Eva Greiner, Ingénieur à la tête du système d'entraînement électrique chez Mercedes-Benz. "Nous avons travaillé sur chaque partie du système pour réduire la consommation d'énergie et les pertes par la conception du système, la sélection des matériaux, la lubrification et la gestion de la chaleur. Et nos fantastiques outils de simulation nous ont permis de découvrir rapidement ce qui fonctionne et ce qui ne fonctionne pas."

Les experts en Formule 1 de Mercedes-AMG High Performance Powertrains (HPP) à Brixworth (Royaume-Uni) savent comment faire pour que chaque kilojoule d'énergie compte.

Le service R&D de Mercedes-Benz a travaillé main dans la main avec les experts en Formule 1 de Mercedes-AMG pour redessiner le groupe motopropulseur et réduire les pertes du système.

L'unité d'entraînement électrique du Vision EQXX est une unité dédiée composée du moteur électrique, de la transmission et de l'électronique de puissance qui utilise une nouvelle génération de carbures de silicium.

L'unité électronique de puissance est basée sur celle de la la future hypercar Mercedes-AMG Project One.

Plutôt que de se contenter d'augmenter la taille de la batterie, Mercedes-Benz et l'équipe HPP ont développé un bloc de batterie pour le Vision EQXX, atteignant une densité énergétique de près de 400 Wh/l. C'est grâce à ce chiffre de référence qu'il a été possible d'intégrer un pack de batteries avec un peu moins de 100 kWh d'énergie utilisable dans les dimensions compactes du Vision EQXX.

"En fait, nous avons intégré l'énergie de l'EQS dans les dimensions d'une voiture compacte", explique Adam Allsopp, Directeur des technologies avancées chez HPP. "La batterie a presque la même quantité d'énergie, mais elle est deux fois plus petite et 30 % plus légère. Le système de gestion de la batterie et l'électronique de puissance ont été conçus dans un souci absolu de réduction des pertes. En atteignant cette étape importante en matière d'efficience, nous avons beaucoup appris qui seront pris en compte dans les futurs programmes de développement."

L'augmentation substantielle de la densité d'énergie provient en partie des progrès importants réalisés dans la chimie des anodes.

Grâce à leur teneur plus élevée en silicium et à leur composition avancée, elles peuvent contenir beaucoup plus d'énergie que les anodes couramment utilisées.

Une autre caractéristique qui a contribué à cette densité d'énergie élevée est le haut niveau d'intégration du pack de batteries. Cette plateforme, développée conjointement par Mercedes-Benz R&D et HPP, a permis de créer plus d'espace pour les cellules et de réduire le poids total. Le compartiment séparé pour les composants électriques et électroniques, appelé OneBox, offre plus d'espace pour les cellules, avec des avantages supplémentaires pour l'installation et le retrait.

La OneBox intègre des dispositifs de sécurité dont le fonctionnement est économe en énergie et qui consomment beaucoup moins d'énergie que ceux d'un véhicule électrique équivalent.

Chargée de repousser les limites de la faisabilité technique à tous les niveaux, l'équipe de développement de la batterie a expérimenté une tension exceptionnellement élevée.

L'augmentation de la tension à plus de 900 volts s'est avérée un outil de recherche extrêmement utile pour le développement de l'électronique de puissance.

L'équipe Mercedes a pu recueillir un grand nombre de données et évalue les avantages potentiels et les implications pour la future production en série.

Plusieurs autres aspects de la conception de la batterie contribuent à son efficience élevée.

Son enveloppe légère a été conçu par Mercedes-AMG HPP et ses partenaires du châssis de Mercedes-Grand Prix. Cette enveloppe est fabriquée dans un matériau composite durable dérivé de déchets de canne à sucre, renforcé par de la fibre de carbone, comme celui utilisé en Formule 1. La batterie est également dotée d'un système d'équilibrage actif des cellules, ce qui signifie que l'énergie est extraite de manière égale des cellules pendant que la voiture roule, ce qui lui confère une plus grande endurance. Au total, la batterie pèse environ 495 kilogrammes, OneBox comprise.

Le Vision EQXX dispose d'un système de gestion thermique avancé. D'une part, il préserve l'énergie thermique et d'autre part, il réduit la traînée de refroidissement. Les deux contribuent à une efficience maximale.

Le concept Mercedes-Benz de "cooling on demand " a été développé pour un refroidissement optimal en fonction des circonstances.

L'efficience exceptionnelle du groupe motopropulseur électrique signifie qu'il ne génère qu'une chaleur résiduelle minimale.

Cela permet de maintenir le système de gestion thermique extrêmement petit et léger.

L'interaction des aéro-obturateurs, des vannes de refroidissement et des pompes à eau garantit que l'unité d'entraînement électrique, comprenant l'électronique de puissance, le moteur électrique et la transmission, maintient l'équilibre thermique le plus efficient pour un coût énergétique minimal.

Techniquement, ce système est la combinaison d'un système ide gestion du flux d'air et d'une plaque de refroidissement.

La plaque de refroidissement est installée dans le plancher du véhicule, ce qui lui permet de profiter de l'air qui circule sous le Vision EQXX. C'est le moyen le plus efficient d'un point de vue aérodynamique de maintenir l'unité de transmission électrique froide dans des conditions normales, permettant au véhicule de gagner environ 20 kilomètres d'autonomie dans le mode le plus aérodynamique.

Ce n'est que lorsque le temps est chaud ou que le style de conduite est "vif" que le système de refroidissement monte d'un cran. Les volets qui sont normalement fermés à l'avant du Vision EQXX s'ouvrent lorsque la température augmente, et envoient de l'air froid supplémentaire le long d'un système de guides d'air.

Les entrées de ces guides d'air sont situées le long de la zone de pression la plus élevée du pare-chocs avant.

Les sorties d'air se trouvent dans les zones de basse pression le long du haut du capot.

L'avantage du système "cooling on demand " est que lorsque les volets sont ouverts, il n'ajoute que sept points (0,007) au coefficient de traînée.

Si le refroidissement est nécessaire lorsque le véhicule est à l'arrêt, un ventilateur de refroidissement de secours entre en action (mode efficience thermique).