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Mercedes S 400 BlueHYBRID

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Mercedes S 400 BlueHYBRID : la championne des économies de CO2 du segment luxe avec motorisation
hybride efficiente et technologie lithium-ion

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Avec la S 400 BlueHYBRID, Mercedes-Benz lance à l’été 2009 son premier modèle de voiture particulière à motorisation hybride. L’alliance du moteur V6 essence perfectionné et du module hybride compact fait de la S 400 BlueHYBRID la berline de luxe à moteur essence la plus sobre au monde. La consommation d’essence en cycle mixte n’est que de 7,9 litres aux 100 kilomètres. Il en résulte, avec 190 g/km, les émissions de CO2 les plus faibles de cette catégorie de véhicule et de puissance à l’échelle mondiale. Ces valeurs exemplaires sont conjuguées à un potentiel de puissance souverain.
Le moteur essence de 3,5 litres délivre 205 kW/279 ch. Le moteur électrique développe quant à lui 15 kW/20 ch, ainsi qu’un couple de démarrage de 160 Nm. La puissance combinée est ainsi de 220 kW/299 ch et le couple combiné maxi de 385 Nm. Par ailleurs, la nouvelle S 400 BlueHYBRID est le premier modèle de série équipé d’une S400_BlueHYBRID_02_200batterie lithium-ion hautes performances spécialement développée pour une utilisation à bord des véhicules. Mercedes-Benz fait ainsi œuvre de pionnier en apportant une contribution majeure à l’électrification de l’automobile.
Dérivée de la S 350, la nouvelle S 400 BlueHYBRID Mercedes-Benz est équipée d’une chaîne cinématique largement modifiée. Celle-ci englobe un moteur V6 essence de 3,5 litres perfectionné, un moteur électrique à aimant permanent, la boîte automatique 7G-TRONIC à sept rapports conçue pour l’intégration du module hybride, l’électronique de puissance et de pilotage nécessaire, le convertisseur de tension, ainsi que la batterie lithium-ion haute tension.
Le module hybride compact est constitué d’un moteur électrique en forme de disque également utilisé comme démarreur et alternateur. Le système offre une double utilité. Il aide, d’une part, à économiser du carburant et accroît, d’autre part, l’agrément de conduite. Ces améliorations sont dues pour une large part à « l’effet Boost ». Grâce à un couple de 160 Nm maxi, le moteur électrique apporte un soutien actif au moteur thermique lors de la phase d’accélération gourmande en énergie. Le conducteur profite de l’action conjuguée des deux organes S400_BlueHYBRID_01_200grâce à une courbe de couple encore plus impressionnante, ainsi qu’un déploiement de puissance souverain à chaque démarrage et chaque reprise.
Le module hybride dispose aussi d’une fonction Stop/Start confortable qui coupe le moteur lorsque le véhicule s’immobilise – notamment à un feu. Lorsque le trafic reprend, le moteur électrique enclenche à nouveau le bloc principal de façon quasi imperceptible pour un confort maximal. Pour des économies de carburant supplémentaires et une préservation maximale de l’environnement. Le moteur démarrant pratiquement au quart de tour à chaque allumage, les émissions polluantes sont également minimisées au démarrage.
Lors de la décélération du véhicule, le moteur électrique fonctionne comme un alternateur et peut récupérer l’énergie de freinage grâce au procédé dit de récupération. Dans le cadre d’une collaboration subtile, le moteur électrique renforce alors l’action du frein moteur du moteur thermique et des freins de roue au cours d’une succession imperceptible d’étapes. L’énergie libérée est alors accumulée dans une batterie lithium-ion performante, mais compacte, située dans le compartiment moteur, puis réutilisée en fonction des besoins. La gestion du système complexe est assurée par un calculateur hautes performances également implanté près du moteur.

Mercedes S 400 BlueHYBRID : une étape décisive vers l’électrification

S400_BlueHYBRID_03_200La pièce maîtresse de la propulsion hybride modulaire, particulièrement compacte et hautement efficiente est constituée par la nouvelle batterie lithium-ion haute tension spécialement développée pour une utilisation à bord des véhicules. Mercedes-Benz est le premier constructeur automobile au monde à commercialiser ce type de batterie sur un véhicule de série. L’entreprise de Stuttgart apporte ainsi une contribution majeure à l’électrification de l’automobile, la Classe S assumant une fois encore le rôle d’initiateur de tendance technologie.
Par rapport aux batteries nickel métal hydrure, ce type de batterie présente des avantages essentiels : une densité énergétique élevée et un rendement électrique amélioré pour des dimensions plus compactes et un poids propre plus faible. Grâce au montage peu encombrant dans le compartiment moteur à la place de la batterie de démarrage conventionnelle, les dimensions intérieures généreuses et le volume du coffre restent inchangés.
La batterie lithium-ion est non seulement utilisée comme accumulateur d’énergie pour le moteur électrique, mais aussi reliée via le convertisseur de tension au réseau de bord 12 volts qui alimente les consommateurs standard tels que les phares et les éléments de confort. Le système de batterie entièrement nouveau comprend un bloc de cellules avec cellules lithium-ion et contrôle des cellules, la gestion de la batterie, le boîtier ultra-résistant, le gel refroidissant, la plaque de refroidissement, le raccord du liquide de refroidissement et la fiche haute tension


Mercedes S 400 BlueHYBRID : le rendement thermique du moteur optimisé réduit la consommation

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Le moteur V6 essence de 3,5 litres avec pilotage adaptatif des soupapes a été entièrement révisé et optimisé. Dans cette optique, les ingénieurs-concepteurs ont en partie exploité les atouts du principe d’Atkinson caractérisé par une phase d’expansion plus longue que la phase de compression. La soupape d’admission est ainsi ponctuellement maintenue plus longtemps en position ouverte entre l’aspiration et la compression. Cette mesure accroît le rendement thermique du moteur tout en diminuant la consommation de carburant spécifique et les émissions brutes. La nouvelle culasse, les nouveaux pistons, ainsi que l’arbre à cames modifié avec pilotage différent relèvent la puissance de 5 kW/7 ch à 205 kW/279 ch – tout en réduisant la consommation de carburant.

La S 400 BlueHYBRID parvient à une amélioration supplémentaire du rendement, en particulier sur les trajets interurbains ou sur autoroute, grâce au décalage intelligent du point de charge du moteur thermique en vue de réduire la consommation spécifique. Le couple de démarrage très élevé grâce à l’effet « Boost » confère au conducteur une sérénité maximale en reprise, tandis que consommation et émissions polluantes diminuent.

Mercedes S 400 BlueHYBRID : efficience accrue grâce au moteur électrique

S400_BlueHYBRID_08_200Le moteur électrique compact en forme de disque implanté dans le boîtier du convertisseur de tension entre le moteur et la boîte automatique 7G-TRONIC à sept rapports pour minimiser l’encombrement accroît encore l’efficience du système. II s’agit d’un moteur électrique à aimant permanent et courant alternatif triphasé capable de développer une puissance maxi de 15 kW/20 ch et un couple de démarrage de 160 Nm à l’application d’une tension de service de 120 volts. Le composant compact (alterno-démarreur) assume par ailleurs les fonctions des deux organes auxiliaires conventionnels que sont le démarreur et l’alternateur.
L’interaction avec le moteur thermique permet de disposer de nombreuses fonctions supplémentaires destinées à réduire la consommation de carburant et les émissions polluantes, tout en exerçant une influence positive sur l’agilité de la S 400 BlueHYBRID. Par ailleurs, l’organe en forme de disque amortit efficacement les phénomènes de torsion dans la chaîne cinématique, tout en continuant de réduire les bruits et les vibrations. Résultat : un confort de marche encore accru pour le conducteur et les passagers

Effet « Boost » pour un agrément de conduite encore accru

L’ensemble du système présente une remarquable utilité : il aide à économiser du carburant. D’autre part, il accroît l’agrément de conduite grâce à l’effet « Boost ». En développant un couple maxi de 160 Nm dès le premier tour S400_BlueHYBRID_13_200de roue, le moteur électrique apporte un soutien actif au moteur thermique lors de cette phase d’accélération gourmande en énergie.
La propulsion hybride de la S 400 BlueHYBRID fournit ainsi une puissance maximale dès les plus bas régimes comme le démontre le tracé impressionnant de sa courbe caractéristique. Le couple complémentaire du module hybride continue d’exercer un effet positif lors de la phase d’accélération. Dans toutes les situations de conduite, le conducteur profite en conséquence de l’interaction des deux organes, ce qui se traduit par une grande vivacité en reprise et un déploiement de puissance souverain – sans accroître la consommation de carburant.
La S 400 BlueHYBRID passe de 0 à 100 km/h en 7,2 secondes et atteint une vitesse maxi de 250 km/h (bridage électronique). Dans le nouveau cycle mixte européen, elle affiche une consommation inférieure de près de 2,2 litres aux 100 kilomètres à celle de la S 350 à motorisation conventionnelle déjà très sobre. Parallèlement, les rejets de CO2 diminuent de 21 %.

 


Mercedes S 400 BlueHYBRID : la fonction Stop/Start garantit des économies de carburant dès le passage en roue libre.

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Par ailleurs, le module hybride dispose d’une fonction Stop/Start extrêmement confortable et efficiente qui coupe le moteur dès que le véhicule roule à moins de 15 km/h, notamment à l’approche d’un feu. Lorsque le trafic reprend, le moteur électrique enclenche immédiatement le bloc principal de façon quasi imper-ceptible dès que le conducteur retire son pied de la pédale de frein ou qu’il enfonce la pédale d’accélérateur. Ce dispositif contribue également à réduire la consommation et à préserver l’environnement : le moteur démarrant pratiquement au quart de tour, les émissions polluantes sont également minimisées au démarrage. Les secousses inévitables lors du démarrage à l’aide d’un démarreur conventionnel sont elles aussi réduites au minimum.
S400_BlueHYBRID_05_200Le confort directionnel et climatique reste inchangé dans la mesure où la pompe de direction assistée comme le compresseur frigorifique sont entraînés par le moteur électrique. Les deux systèmes fonctionnent donc également lorsque le véhicule est à l’arrêt et que le moteur thermique est automatiquement coupé. La logique de pilotage reconnaît si le conducteur est en train de bifurquer ou de se garer. Dans ce cas, la fonction Stop/Start est provisoirement désactivée pour lui permettre d’effectuer sa manœuvre en toute quiétude.

Mercedes S 400 BlueHYBRID : chaque freinage produit de l’énergie électrique pour la batterie

Lorsque le véhicule ralentit, le moteur électrique fonctionne comme un alternateur et transforme en énergie électrique l’énergie cinétique libérée à la décélération et au freinage, grâce au procédé dit de récupération. Cette énergie est accumulée dans la batterie lithium-ion, aussi performante que compacte, puis réutilisée en fonction des besoins.
Le moteur électrique renforce en d’autres termes l’action du frein moteur du moteur thermique au cours de deux étapes consécutives : en mode poussée sans actionnement de la pédale de frein, le moteur électrique fonctionne tout d’abord comme un alternateur et commence à emmagasiner l’énergie de récupération. La deuxième étape amorcée lorsque le conducteur actionne légèrement les freins : la puissance de l’alternateur est alors proportionnellement accrue, ce que le conducteur perçoit comme une décélération plus forte.
Les freins de roue ne viendront compléter la récupération que lorsque la pression exercée sur la pédale sera accentuée. Le système permet ainsi de produire plus d’énergie électrique, mais aussi de préserver le système de freinage hydraulique. Pour utiliser de façon optimale ce double effet positif, les ingénieurs Mercedes ont également développé pour la S 400 BlueHYBRID un nouveau système de freinage avec un nouveau module de pédale de frein.

Mercedes S 400 BlueHYBRID : une électronique de puissance judicieusement placée

Pour pouvoir entraîner le moteur électrique à courant alternatif triphasé au sein du réseau de courant continu haute tension 120 V, une électronique de puissance spéciale est nécessaire. L’onduleur est logé dans l’espace dédié au montage de l’ancien démarreur. L’électronique de puissance s’échauffant à l’apparition du courant électrique de 150 A maxi, le système dispose d’un circuit de refroidissement basse température supplémentaire séparé.
Les ingénieurs Mercedes-Benz ont implanté le convertisseur de tension qui permet l’échange d’énergie entre le réseau haute tension 120 V et le réseau de bord 12 V dans le passage de roue avant droit et – en cas d’éventuelle perte de tension de la batterie standard – prévu une option de démarrage externe par câble de démarrage. Pour garantir en permanence un rendement électrique élevé, le convertisseur de tension est également refroidi par un circuit basse température. La batterie à acide de plomb 12 V est montée dans le coffre et alimente aussi bien les consommateurs standard que le système de contrôle des composants haute tension en énergie. Grâce à l’interaction avec la batterie lithium-ion, elle est de conception nettement plus légère et plus compacte. 


Mercedes S 400 BlueHYBRID : boîte automatique éprouvée avec nouveau réglage

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Les ingénieurs-concepteurs Mercedes-Benz ont par ailleurs adapté la boîte automatique 7G-TRONIC éprouvée pour une utilisation hybride. Le logiciel de pilotage de la boîte a également été entièrement reprogrammé. Une pompe à huile additionnelle garantit aussi le graissage fiable de la boîte même lors des phases d’inactivité du moteur thermique.
La gestion du système complexe est assurée par un calculateur moteur haute performance modifié. Celui-ci permet de mettre en œuvre de nombreuses fonctions et distingue différentes conditions d’utilisation : trajet urbain, interurbain, sur autoroute ou manœuvres de stationnement.

Mercedes S 400 BlueHYBRID : affichage de l’état de la propulsion hybride sur le combiné d’instruments

S400_BlueHYBRID_06_200Le conducteur peut visualiser l’état actuel de la propulsion hybride. Le combiné d’instruments l’informe en effet grâce à une fonction d’affichage séparée très centrale sur le flux d’énergie respectif lors des phases de « Boost » et de récupération, ainsi que sur l’état de charge de la batterie.

Mercedes S 400 BlueHYBRID : concept de sécurité en sept points en complément du dispositif Mercedes-Benz standard

Comme il est de mise chez Mercedes-Benz, les ingénieurs-concepteurs ont attaché une importance S400_BlueHYBRID_07_200particulière au thème de la sécurité. Dans cette optique, ils ont entre autres intégré dans le véhicule de série les enseignements recueillis depuis de nombreuses années dans le cadre de la recherche Daimler sur la technologie de la pile à combustible. Le défi consiste non seulement à remplir tous les critères légaux et internes relatifs aux crash-tests en vigueur à l’échelle mondiale, mais aussi à garantir la sécurité maximale des composants électriques. Ces exigences qui s’appliquent d’ores et déjà à la production, incluent également les collaborateurs des ateliers lors des opérations de maintenance et concernent aussi les services de secours venant en aide aux passagers d’un véhicule accidenté.

Mercedes S 400 BlueHYBRID : la technologie hybride de la S 400 BlueHYBRID est donc associée à un vaste concept de sécurité en sept points.

1. Dans un premier temps, tous les câbles sont repérés par une couleur spécifique qui permet de les dissocier et dotés des instructions de sécurité correspondantes. Cette mesure évite les erreurs de montage malencontreuses dans la production et facilite les contrôles de révision réguliers.
2. Le deuxième volet englobe la protection intégrale contre le contact de l’ensemble du système grâce à une isolation généreusement dimensionnée et des fiches spéciales de conception nouvelle.
3. Au cours d’une troisième étape, la batterie lithium-ion implantée pour la première fois à l’échelle mondiale sur un modèle de série bénéficie d’une panoplie complète de mesures de protection soigneusement harmonisées. L’accumulateur d’énergie novateur est logé dans un boîtier en acier haute résistance et attaché par des fixations supplémentaires. Les cellules sont disposées sur une couche de gel spécial qui amortit efficacement les secousses. Le dispositif est complété par une ouverture de décharge avec disque de rupture et circuit de refroidissement séparé. Un contrôleur électronique interne contrôle en permanence le respect des exigences de sécurité et signale immédiatement d’éventuelles défaillances.
4. Le quatrième volet du concept de sécurité comprend la séparation des pôles de la batterie, le câblage de sécurité de tous les composants haute tension, ainsi que le contrôle permanent par un interrupteur Interlock multiple. Autrement dit, tous les composants haute tension sont reliés entre eux par une boucle électrique. En cas de défaillance, le système haute tension est automatiquement coupé.
5. Le déchargement actif du système haute tension dès que l’allumage est placé sur « arrêt » ou en cas d’éventuelles anomalies compose la cinquième mesure.
6. En cas d’accident, le système haute tension est complètement désactivé en quelques fractions de seconde (étape six).
7. Enfin, le septième volet consiste à contrôler en permanence l’apparition de courts-circuits dans le système.
Grâce à des dimensions compactes et une architecture modulaire, le surpoids de l’ensemble du système ne représente que 75 kg avec tous les modules de sécurité. En conséquence, la technologie de pointe aux multiples facettes utilisée sur quasiment toutes les gammes Mercedes-Benz garantit à coup sûr une expérience de conduite souveraine digne de la marque à l’étoile. Par ailleurs, la charge utile de 595 kg reste inchangée.


Mercedes S 400 BlueHYBRID : la gestion moteur haute performance

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La gestion moteur haute performance intelligente réagit en outre de façon très différenciée aux diverses situations de conduite et adapte le système de propulsion de façon optimale aux différentes utilisations de manière à minimiser la consommation de carburant et les émissions polluantes.
A l’arrêt, le moteur essence est généralement coupé et ne consomme donc pas de carburant. L’entraînement électrique du compresseur frigorifique et de la pompe de direction assistée permet pendant ce temps l’utilisation sans restriction du climatiseur et de la direction assistée. Le confort n’est pas pénalisé et se situe au niveau élevé commun à toutes les Classe S.
• Les démarrages et les accélérations exécutés avec une légère pression sur la pédale d’accélérateur restent souples et confortables. Si le conducteur enfonce avec vigueur la pédale d’accélérateur pour obtenir un démarrage rapide, il découvrira les avantages de la fonction « Boost » associée au moteur électrique et savourera une accélération nettement plus dynamique.
• En conduite constante, le système électronique intelligent reconnaît la situation telle qu’une étape sur autoroute et décale automatiquement le point de charge du moteur thermique de façon à réduire la consommation spécifique de carburant et aide ainsi à réaliser des économies de carburant tout en minimisant les émissions polluantes.
• En mode roue libre, la récupération est activée à chaque décélération (relâchement de la pédale d’accélérateur, frein moteur). Si la vitesse passe au-dessous de 15 km/h, le moteur thermique est automatiquement coupé.
• Si le conducteur freine en enfonçant la pédale de frein, le moteur électrique transforme tout d’abord l’énergie cinétique du véhicule en énergie électrique. Dans ce cas, il fonctionne comme un alternateur et accumule l’énergie cinétique sous forme d’énergie électrique dans la batterie lithium-ion. Dans le même temps, le conducteur perçoit cette opération comme l’action renforcée du frein moteur. Les freins à disque conventionnels aux quatre roues ne sont pas encore mis à contribution et sont ménagés. Ils ne seront activés que lorsque le conducteur enfoncera avec vigueur la pédale de frein et interviendront alors pour décélérer le véhicule aux côtés du frein moteur et du processus de récupération.
• Si le conducteur enclenche le rapport de marche arrière « R » de la boîte automatique 7G-TRONIC pendant ses manœuvres de stationnement, le mode stationnement est automatiquement activé et les fréquentes coupures temporaires initiées par la fonction Stop/Start sont désactivées.
• En trafic urbain, caractérisé par de fréquentes haltes aux feux, la propulsion hybride démontre tous ses atouts. Grâce à de nombreuses coupures du moteur thermique lors de l’approche en roue libre, la consommation de carburant et les émissions polluantes sont durablement minimisées. Dans le même temps, de longues phases de récupération qui permettent de recharger la batterie se succèdent. Grâce à la fonction Stop/Start, le moteur électrique permet un redémarrage particulièrement confortable et rapide.
• Sur route secondaire, l’effet « Boost », la conduite constante et la phase de récupération surviennent fréquemment en alternance. Selon le profil de l’itinéraire, de grandes quantités d’énergie de récupération peuvent être utilisées pour réduire la consommation et les émissions polluantes. Plus les accélérations et les freinages sont nombreux, mieux c’est : c’est en descente et en montée ainsi que sur les routes sinueuses parcourues à vive allure que les plus importantes économies peuvent être réalisées.
• Sur autoroute, l’effet hybride est certes, par nature, relégué au second plan, mais les modifications ciblées opérées sur le moteur V6 essence et la boîte automatique 7G-TRONIC ont permis d’obtenir des avantages significatifs en termes de consommation et de ce fait, des émissions polluantes plus faibles sur les courtes étapes.
La S 400 BlueHYBRID est produite dans l’usine de Sindelfingen aux côtés d’autres modèles Classe S. Le moteur, la boîte automatique 7G-TRONIC, le moteur électrique et le module hybride sont tout d’abord assemblés, puis livrés sous forme d’unité sur la chaîne de production. Le lancement commercial en Europe de l’Ouest est prévu pour juin 2009. La Chine devrait suivre en août 2009, les Etats-Unis en septembre 2009.
Des technologies modulaires pour l’avenir dépollué de l’automobile de luxe
La nouvelle S 400 BlueHYBRID incarne parfaitement la stratégie de Mercedes-Benz. Son objectif affiché consiste à offrir aux clients de la marque des automobiles de luxe sobres et compatibles avec l’environnement – sans renoncer aux caractéristiques de sécurité, de confort et d’expérience de conduite souveraine propres à la marque.

 

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Informations Mondial de l’Auto 2008


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