أحد الانتقادات الرئيسية التي تواجهها السيارات الكهربائية هو النطاق المحدود وسرعة إعادة الشحن الأبطأ بكثير مقارنة بمركبات ICE. السبب الرئيسي لذلك هو محتوى الطاقة الأقل بكثير الذي تحمله بطارياتها مقارنة بخزان الوقود.
هناك عمومًا طريقتان لزيادة مدى أي سيارة. الطريقة الأسهل هي زيادة سعة خزان الوقود. عادةً ما يكون هذا أمرًا سهلاً ورخيصًا بالنسبة لسيارة تعمل بالوقود، ولكنه يمثل تحديًا كبيرًا وأكثر تكلفة بكثير عندما نتحدث عن السيارات الكهربائية. والطريقة الأخرى هي تحسين جميع جوانب السيارة المعينة - بدءًا من الديناميكا الهوائية ومقاومة التدحرج وحتى تقليل الوزن.
قطعت مرسيدس-بنز EQXX مسافة 1,008 كم/الساعة بشحنة واحدة فقط، مع استهلاك طاقة إجمالي يبلغ 8.7 كيلووات/100 كم وبمتوسط سرعة 87 كم/ساعة. لذا قامت مرسيدس بتركيب بطارية كبيرة وتأكدت من أن السيارة بأكملها تتمتع بكفاءة فائقة. دعونا نتعمق في كيفية نجاحه بالضبط.
الديناميكا الهوائية
المستهلك الأول للطاقة في أي سيارة هو السحب الديناميكي الهوائي. على الرغم من أن هذا السحب ليس مرتفعًا عند السرعات التي تقل عن 60 كم/ساعة، إلا أنه عند السرعة النموذجية للطرق السريعة يعد الجانب الأكثر استهلاكًا للطاقة في السيارة. تتمتع سيارة مرسيدس-بنز EQXX بقيمة قرص مضغوط تبلغ 0.17 ومساحة أمامية تبلغ 2.12 مترًا مربعًا. وهذا يعني أن إجمالي مساحة السحب تبلغ 0.36 مترًا مربعًا وهي منخفضة للغاية. وبالمقارنة، فإن مرسيدس بنز EQS، التي تعد واحدة من أكثر السيارات كفاءة في الديناميكا الهوائية المعروضة للبيع حاليًا، تتمتع بمساحة سحب إجمالية تبلغ 0.5 متر مربع - أعلى بنسبة 39٪ من مساحة EQXX.
وقد حققت مرسيدس-بنز ذلك من خلال التدابير المستهدفة. الشكل العام لقطرة الماء، والجزء الخلفي أضيق بمقدار 50 ملم من السيارة، والتبريد الهوائي عند الطلب، وإطالة ذيل السيارة، والجمع بين الديناميكيات الهوائية النشطة والسلبية. تمت تغطية العجلات مقاس 20 بوصة بالكامل لتعزيز الكفاءة الديناميكية الهوائية لأنها تمثل ما يصل إلى ربع إجمالي السحب الديناميكي الهوائي للسيارة. عند سرعة 130 كم/ساعة، وهي سرعة نموذجية على الطريق السريع، فإن متطلبات الطاقة لسيارة EQXX بسبب هذه التدابير تبلغ 14 حصانًا فقط، وهو منخفض بشكل صادم.
مجموعة نقل الحركة
تدعي مرسيدس بنز كفاءة مجموعة نقل الحركة بنسبة 95% - من البطارية إلى العجلات، وهو رقم آخر مثير للإعجاب للغاية. في تدفق الطاقة بين البطارية والعجلات، لدينا ثلاثة مصادر لفقد الطاقة. إلكترونيات الطاقة والمحرك وعلبة التروس. ولتحقيق هذا النوع من الكفاءة، يجب أن يتمتع كل مصدر من هذه المصادر الثلاثة بكفاءة تزيد عن 98%، وهو أمر غير ممكن حاليًا في صناعة السيارات الرئيسية.
يمكننا أن نخمن بشكل مدروس فيما يتعلق بالمحرك، والذي يجب أن يكون متزامنًا وعلى الأرجح من نوع المغناطيس الدائم. إن المحركات وإلكترونيات الطاقة، بسبب كفاءتها العالية جدًا، تتطلب تبريدًا منخفضًا جدًا. يتم استخدام مفهوم التبريد عند الطلب (الهوائي والسوائل) هنا لتقليل السحب الهوائي ومتطلبات الطاقة. تبلغ الطاقة القصوى للمحرك 180 كيلووات (245 حصانًا) مع عزم دوران غير معروف حاليًا ولكن يجب أن يكون حوالي 400 نيوتن متر.
هيكل السيارة
في السعي لتحقيق الكفاءة، يعد البناء خفيف الوزن أمرًا إلزاميًا. على الرغم من أن السيارات الكهربائية تحتوي على مكابح متجددة، وكلما كانت أثقل، زادت الطاقة الحركية التي تستغلها، أثناء رحلة على الطريق السريع، تكون الكبح المتجدد صفرًا تقريبًا. ويبلغ الوزن الفارغ لمركبة EQXX 1,755 كجم، وهو ما يعد إنجازًا فنيًا في حد ذاته، نظرًا لأن بطارية الجهد العالي وحدها تزن ما يقرب من نصف طن.
إن EQXX مصنوع من الألومنيوم والفولاذ المارتنسيتي والبلاستيك المقوى بألياف الكربون، في حين أن العجلات مصنوعة من المغنيسيوم المطروق. ولأول مرة تم استخدام أقراص المكابح المصنوعة من الألومنيوم وهي أخف وزناً من الأقراص الفولاذية التقليدية.
تعمل أقراص الفرامل المصنوعة من الألومنيوم مع عجلات المغنيسيوم على تقليل كتلة السيارة غير المعلقة بشكل كبير وتحسين التسارع وراحة الركوب. وتتميز جميع هذه المواد بخفتها مع الحفاظ على الصلابة والصلابة العالية.
بشكل عام، تم اعتماد المبادئ الإلكترونية في عملية البناء وتم استخدام المواد فقط عند الحاجة إليها وبالتالي تجنب الاستخدام المفرط. تتوسع هذه الفلسفة في داخل السيارة من خلال استخدام مواد مستدامة وخفيفة في كل مكان. ولزيادة تحسين كفاءة السيارة، يتم استخدام الخلايا الشمسية على السطح. يتم استخدامها فقط لمستهلكي الجهد المنخفض مثل نظام المعلومات والترفيه ومنفاخ الهواء والمصابيح الأمامية LED. وفي يوم مشرق، تساهم بمدى يصل إلى 25 كيلومترًا، وهو أمر بسيط جدًا، ولكنه مهم عند مطاردة الأرقام القياسية.
بطارية الجهد العالي
تحتوي البطارية عالية الجهد التي تستخدمها EQXX على محتوى طاقة صافي يبلغ 100 كيلووات في الساعة وتزن حوالي 500 كجم. إنه يستخدم بنية الخلية إلى الحزمة (لا يتم دمج الخلايا في الوحدات)، ويتم تبريده بالهواء ويحتوي على غطاء علوي من ألياف الكربون. وتساهم كل هذه الميزات في انخفاض كتلتها، وبالمقارنة مع البطارية ذات الجهد العالي المستخدمة في EQS، فهي أخف بنسبة 30% وتشغل حجمًا أقل بنسبة 50%.
أول ميزة أخرى لمرسيدس-بنز هي الهندسة المعمارية التي تزيد عن 900 فولت. تسمح قيمة الجهد العالي هذه بشحن البطارية بسرعة فائقة باستخدام شواحن التيار المستمر المدعومة، على الرغم من أن هذا لن يكون ممكنًا في هذه الحالة بسبب تبريد الهواء السلبي الذي تستخدمه هذه البطارية.
بشكل عام من الممكن زيادة الطاقة الكهربائية عن طريق الجهد أو التيار. إذا اتبعنا النهج "الحالي" فستكون هناك عقوبة على الوزن والمساحة بسبب الكابلات السميكة. ولهذا السبب فمن المنطقي زيادة الجهد.
استخدمت مرسيدس-بنز أيضًا مادة أنود مختلفة مقارنةً بـ EQS، مع دمج الأنود عالي السيليكون في EQXX. ساعد استخدام الأنود عالي السيليكون على زيادة كثافة الطاقة لبطارية EQXX بشكل كبير إلى 200 وات/كجم، مما يجعلها البطارية ذات الجهد العالي الأكثر كثافة في استخدام الطاقة في العالم. ساعد استخدام غطاء من ألياف الكربون وتبريد الهواء على تركيب البطارية حتى في السيارة المدمجة وفقًا لمرسيدس بنز.
إن EQXX مجرد مفهوم ولكن التكنولوجيا المستخدمة هنا يمكن أن تصل إلى سيارات إنتاج مرسيدس-بنز في السنوات القادمة وهذا مهم جدًا لتأسيس وهيمنة التنقل الإلكتروني.
