W niemal 60-letniej historii marki samochodów sportowych Mercedes-Benz sercem samochodu od zawsze był napęd – bez wyjątku. Zespół z Affalterbach kontynuuje tę tradycję także w przypadku CONCEPT AMG GT XX, który wprowadza rewolucyjną technologię napędu z innowacyjnym silnikiem o strumieniu osiowym.
Jego technologiczne podstawy zostały pierwotnie opracowane przez brytyjskiego specjalistę od silników elektrycznych, firmę YASA – spółkę w 100% zależną Mercedes-Benz AG. Na potrzeby CONCEPT AMG GT XX, a następnie zastosowania w produkcji seryjnej, koncepcja została rozwinięta z myślą o uzyskaniu zupełnie nowego poziomu osiągów. Specjaliści z Affalterbach opracowali również oprogramowanie, które optymalnie wykorzystuje wysoką wydajność nowych silników. Innowacyjne jednostki umożliwiają uzyskanie wysokiej mocy przy zachowaniu niezwykle kompaktowych wymiarów. Do produkcji seryjnej w Mercedes-AMG wejdą w 2026 r.
Dzięki mocy szczytowej przekraczającej 1000 kW CONCEPT AMG GT XX może osiągnąć prędkość maksymalną ponad 360 km/h. Trzy silniki o strumieniu osiowym w połączeniu z nowym akumulatorem o wysokiej wydajności reprezentują zupełnie nowe standardy, szczególnie w odniesieniu do mocy ciągłej. Dzięki temu CONCEPT AMG GT XX może być wielokrotnie eksploatowany do granic możliwości, oferując nowy poziom stabilności osiągów, dotąd niemal nie do pomyślenia w świecie elektromobilności. Akumulator pozostaje w optymalnym zakresie temperatur nawet podczas intensywnej jazdy. W rezultacie nie tylko zapewnia wydajność na drodze, ale także niezwykle szybkie ładowanie. Koncepcyjny pojazd można naładować energią wystarczającą do pokonania w przybliżeniu 400 km (WLTP)* w ciągu około 5 minut; mniej więcej odpowiada to odległości z Affalterbach do Spa-Francorchamps. Po postoju na ładowanie samochód może natychmiast zapewniać pełną moc – to zdolność dotąd niespotykana.
Znaczne korzyści w kategoriach profilu mocy, masy i kompaktowości konstrukcji
Silniki o strumieniu osiowym oferują wiele korzyści: są znacznie bardziej kompaktowe, lżejsze i przede wszystkim mocniejsze niż konwencjonalne jednostki o strumieniu promieniowym. Gęstość mocy silników o strumieniu osiowym jest około 3-krotnie większa niż w przypadku motorów konwencjonalnych. Jednocześnie są one o około 2/3 lżejsze i zajmują zaledwie 1/3 miejsca. Ta kompaktowość zapewnia większą swobodę, jeśli chodzi o konstrukcję układu napędowego. W porównaniu z konwencjonalnymi jednostkami elektrycznymi innowacyjny napęd zapewnia znacznie wyższą stałą moc maksymalną, a także wyższy moment obrotowy. Przekłada się to na niespotykany poziom osiągów z możliwością wielokrotnego odtwarzania z wysoką częstotliwością.
W silniku o strumieniu osiowym strumień elektromagnetyczny biegnie równolegle do osi obrotu silnika, natomiast w konwencjonalnym motorze – prostopadle. W silniku o strumieniu osiowym duże elementy mają kształt smukłych tarcz. Stojan jest umieszczony między dwoma wirnikami zlokalizowanymi po lewej i prawej stronie. Taki układ umożliwia optymalne przenoszenie mocy na wirniki za pośrednictwem pola elektrycznego generowanego przez stojan. W modelu CONCEPT AMG GT XX ta kombinacja ma zaledwie 9 cm szerokości. Każdy z dwóch silników z tyłu mierzy zaledwie 8 cm szerokości.
Przekonująca moc: ponad 1000 kW mocy szczytowej
W przypadku CONCEPT AMG GT XX połączenie trzech tych innowacyjnych silników gwarantuje wyjątkową moc systemową. Moc szczytowa wynosi ponad 1000 kW (>1360 KM). Jednostki są umieszczone w dwóch wysokowydajnych elektrycznych zespołach napędowych (HP.EDU) – po jednym z przodu i z tyłu. Tylny obejmuje dwa motory, każdy wyposażony w kompaktowy zestaw przekładni planetarnych i jeden falownik we wspólnej obudowie. Silniki i przekładnie są chłodzone olejem. Aby zaoszczędzić jeszcze więcej miejsca, w HP.EDU zintegrowano również niezbędną jednostkę sterowania wraz z pompami hydraulicznymi i filtrami ssącymi. Dwa falowniki (po jednym na każdy silnik) są chłodzone cieczą. Właściwości materiałowe węglika krzemu oferują wiele korzyści w wymagających zastosowaniach w obszarach wysokich napięć i natężenia prądu, znacznych temperatur oraz dużej przewodności cieplnej.
Przedni zespół HP.EDU składa się z jednego silnika, przekładni zębatej czołowej i falownika. Przedni napęd elektryczny ma funkcję wspomagającą. Włącza się tylko wtedy, gdy wymagana jest dodatkowa moc lub przyczepność przednich kół. Gdy przedni silnik elektryczny nie jest potrzebny, jednostka rozłączająca (DCU) go odłącza. Podczas przyspieszania i odzyskiwania energii DCU angażuje się w celu uzyskania optymalnej wydajności. W trakcie stabilnej jazdy, niskiego obciążenia oraz jazdy bez obciążenia wyłącza się ponownie, zmniejszając niepotrzebne straty oporu i zwiększając wydajność.
Innowacyjne procesy produkcji silnika strumienia osiowego
Silniki o strumieniu osiowym są produkowane w zakładzie Mercedes-Benz w dzielnicy Marienfelde w Berlinie. Od dziesięcioleci jest on istotną częścią globalnej sieci produkcyjnej Mercedes-Benz Powertrain i zajmuje się produkcją różnych komponentów napędowych. Produkcja nowych silników w Marienfelde obejmuje około 100 procesów produkcyjnych, w tym około 65 nowych dla Mercedes-Benz, a 35 z nich to światowe nowości. Obejmują one nowe formy technologii laserowej w połączeniu z innowacyjnymi procesami łączenia i wykorzystaniem sztucznej inteligencji. Te nowe procesy zostały w dużej mierze opracowane wewnętrznie przez Mercedes-Benz i doprowadziły do innowacji, które zaowocowały złożeniem 30 wniosków patentowych. Wszystko to podkreśla wiodącą rolę Berlin-Marienfelde w obszarze innowacji w procesach produkcyjnych.
Zainspirowany Formułą 1, opracowany w Affalterbach: akumulator o wysokiej wydajności
Akumulator wysokonapięciowy CONCEPT AMG GT XX to zupełnie nowy projekt. Korzysta on ze wszystkich doświadczeń z AMG ONE i Formuły 1, a także z wiedzy najlepszych inżynierów Mercedes-AMG w Affalterbach oraz Mercedes-AMG High Performance Powertrains (HPP) w Brixworth (Wielka Brytania).
Akumulator o wysokiej wydajności (HP.EB) zapewnia wysoką moc wyjściową z wyjątkową powtarzalnością, gwarantując doskonałą ogólną wydajność pojazdu. Cechuje się szybką absorpcją energii i dużą gęstością mocy. Do wysokiej wydajności przyczyniają się trzy główne aspekty: nowe ogniwa, ich bezpośrednie chłodzenie oraz wysokie napięcie.
Nowe ogniwa opracowane w celu spełnienia wyjątkowo wysokich wymagań wydajnościowych
Kluczowym punktem jest całkowicie nowa konstrukcja ogniw akumulatorowych, opracowana z myślą o uzyskaniu topowej wydajności. CONCEPT AMG GT XX wykorzystuje ogniwa cylindryczne, które są wyjątkowo wysokie i smukłe. Taki format zapewnia wiele korzyści w zakresie chłodzenia: niewielka średnica oznacza, że odległość od rdzenia do obudowy ogniwa jest szczególnie mała. Umożliwia to szybkie rozpraszanie ciepła wytwarzanego pod obciążeniem i sprawia, że każde pojedyncze ogniwo może być utrzymywane w optymalnym przedziale temperaturowym.
Nowością jest również spawana laserowo aluminiowa obudowa ogniwa. Jest ona lżejsza niż zwykle stosowane pojemniki stalowe, a przy tym ma znacznie lepszą przewodność elektryczną i cieplną. Zapewnia to korzyści w zakresie ukierunkowanej kontroli termicznej ogniw – z szybszym chłodzeniem lub ogrzewaniem na żądanie.
Ogniwa wykorzystują konfigurację full-tab, co oznacza, że cała powierzchnia końcówki ogniwa jest elektrycznie i termicznie połączona z biegunem. Umożliwia to znaczną redukcję oporu wewnętrznego ogniwa, co z kolei ułatwia uzyskanie wysokiej mocy ładowania i rozładowywania. Ponadto ogniwa full-tab są wyjątkowo wytrzymałe i działają niezawodnie w wymagających warunkach obciążenia.
Kolejną innowacją jest zoptymalizowane okno operacyjne. Ogniwa full-tab przeszły szczegółowe pomiary i testy przy użyciu specjalnej elektrody referencyjnej i czujników temperatury rdzenia. Zebrane dane zostały zaimplementowane w oprogramowaniu systemu zarządzania akumulatorem. Umożliwia to lepsze modelowanie zachowania ogniwa, a tym samym znaczny wzrost mocy ładowania w wyższych temperaturach.
Chemia ogniw została opracowana specjalnie dla CONCEPT AMG GT XX. Bazuje ona na niklu, kobalcie, manganie i aluminium (NCMA) w katodzie oraz na anodzie z zawartością krzemu. Oferuje połączenie dużej gęstości energii – 300 Wh/kg (740 Wh/l na poziomie ogniwa), wysokiej wydajności ładowania oraz długiej żywotności, wyjątkowej na tle współczesnych standardów.
Ogólnie rzecz biorąc, połączenie wysokiego, wąskiego formatu ogniw, aluminiowej obudowy, technologii full-tab i chemii NCMA stanowi podstawę dla wysokiej wydajności poszczególnych ogniw, zwłaszcza pod względem stałego dostarczania mocy.
