Einer der Hauptkritikpunkte an Elektroautos ist die begrenzte Reichweite und die deutlich langsamere Ladegeschwindigkeit im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Der Hauptgrund dafür ist der deutlich geringere Energieinhalt, den ihre Batterien im Vergleich zu einem Kraftstofftank transportieren.
Generell gibt es zwei Möglichkeiten, die Reichweite eines Autos zu erhöhen. Der einfachere Weg besteht darin, das Fassungsvermögen des Kraftstofftanks zu erhöhen. Bei einem kraftstoffbetriebenen Auto ist dies normalerweise einfach und kostengünstig, bei Elektrofahrzeugen ist dies jedoch eine echte Herausforderung und deutlich teurer. Der andere Weg besteht darin, alle Aspekte des jeweiligen Autos zu optimieren – von der Aerodynamik über den Rollwiderstand bis hin zur Gewichtsreduzierung.
Der Mercedes-Benz EQXX legte mit nur einer Ladung 1.008 km zurück, mit einem Gesamtenergieverbrauch von 8,7 kWh/100 km und einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 87 km/h. Deshalb hat Mercedes eine große Batterie eingebaut und dafür gesorgt, dass das gesamte Fahrzeug supereffizient ist. Schauen wir uns an, wie es genau geklappt hat.
Aerodynamics
Der größte Energieverbraucher in jedem Auto ist der Luftwiderstand. Während dieser Luftwiderstand bei Geschwindigkeiten unter 60 km/h nicht so hoch ist, ist er bei einer typischen Autobahngeschwindigkeit der energieintensivste Aspekt eines Autos. Der Mercedes-Benz EQXX hat einen cW-Wert von 0,17 und eine Stirnfläche von 2,12 m2. Das bedeutet, dass die gesamte Widerstandsfläche mit 0,36 m2 äußerst gering ist. Im Vergleich dazu verfügt der Mercedes-Benz EQS, der derzeit zu den aerodynamisch effizientesten Fahrzeugen gehört, über eine Gesamtwiderstandsfläche von 0,5 m2 – 39 % mehr als der EQXX.
Dies ist Mercedes-Benz durch gezielte Maßnahmen gelungen. Die allgemeine Wassertropfenform, der um 50 mm schmalere hintere Teil des Autos, die bedarfsgerechte Aerokühlung, die Verlängerung des Hecks des Autos und eine Kombination aus aktiver und passiver Aerodynamik. Die 20-Zoll-Räder sind vollständig abgedeckt, um die aerodynamische Effizienz zu steigern, da sie bis zu einem Viertel des gesamten Luftwiderstands eines Autos ausmachen. Bei 130 km/h, was einer typischen Autobahngeschwindigkeit entspricht, liegt der Leistungsbedarf des EQXX aufgrund dieser Maßnahmen bei nur 14 PS, was erschreckend niedrig ist.
Powertrain
Mercedes-Benz gibt einen Wirkungsgrad des Antriebsstrangs von 95 % an – von der Batterie bis zu den Rädern, eine weitere sehr beeindruckende Zahl. Im Kraftfluss zwischen der Batterie und den Rädern gibt es drei Energieverlustquellen. Die Leistungselektronik, der Motor und das Getriebe. Um einen solchen Wirkungsgrad zu erreichen, muss jede dieser drei Quellen einen Wirkungsgrad von über 98 % haben, was in der Mainstream-Automobilindustrie derzeit nicht möglich ist.
Wir können jedoch eine fundierte Vermutung hinsichtlich des Motors anstellen, bei dem es sich um einen Synchronmotor und wahrscheinlicher um einen Permanentmagnetmotor handeln sollte. Der Motor und die Leistungselektronik haben aufgrund ihres sehr hohen Wirkungsgrades einen sehr geringen Kühlbedarf. Das Konzept der bedarfsgesteuerten (Aero- und Flüssigkeits-)Kühlung wird hier verwendet, um den Luftwiderstand und den Leistungsbedarf zu reduzieren. Die maximale Leistung des Motors beträgt 180 kW (245 PS), das Drehmoment ist derzeit unbekannt, dürfte aber bei etwa 400 Nm liegen.
Bodywork
Im Streben nach Effizienz ist Leichtbau Pflicht. Obwohl Elektroautos über regeneratives Bremsen verfügen und je schwerer sie sind, desto mehr kinetische Energie nutzen sie, während einer Autobahnfahrt ist die regenerative Bremsung nahezu gleich Null. Das Leergewicht des EQXX beträgt 1.755 kg, was allein schon ein technisches Highlight ist, wenn man bedenkt, dass allein die Hochvoltbatterie fast eine halbe Tonne wiegt.
Der EQXX besteht aus Aluminium, martensitischem Stahl und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, während die Räder aus geschmiedetem Magnesium bestehen. Erstmals kommen Bremsscheiben aus Aluminium zum Einsatz, die leichter sind als herkömmliche Stahlscheiben.
Die Aluminium-Bremsscheiben in Kombination mit Magnesiumrädern reduzieren die ungefederte Masse des Fahrzeugs erheblich und verbessern Beschleunigung und Fahrkomfort. Alle diese Materialien zeichnen sich durch ihre Leichtigkeit bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und Steifigkeit aus.
Generell wurden im Bauprozess bionische Prinzipien übernommen und Materialien nur dort eingesetzt, wo sie benötigt wurden, wodurch ein übermäßiger Einsatz vermieden wurde. Diese Philosophie wird im Fahrzeuginnenraum durch den Einsatz nachhaltiger und leichter Materialien rundum erweitert. Um die Fahrzeugeffizienz weiter zu verbessern, werden auf dem Dach Solarzellen eingesetzt. Diese werden nur für die Niederspannungsverbraucher wie das Infotainmentsystem, das Luftgebläse und die LED-Scheinwerfer verwendet. An einem hellen Tag tragen sie zu einer Reichweite von bis zu 25 km bei, was ziemlich gering, aber wichtig bei der Jagd nach Rekorden ist.
Hochspannungsbatterie
Die im EQXX verwendete Hochspannungsbatterie hat einen Nettoenergieinhalt von 100 kWh und wiegt fast 500 kg. Es verwendet eine Cell-to-Pack-Architektur (Zellen sind nicht in Module integriert), ist luftgekühlt und verfügt über einen oberen Deckel aus Kohlefaser. All diese Merkmale tragen zu seiner geringen Masse bei. Im Vergleich zur im EQS verwendeten Hochspannungsbatterie ist er 30 % leichter und nimmt 50 % weniger Volumen ein.
Eine weitere Premiere für Mercedes-Benz ist die >900V-Architektur. Dieser hohe Spannungswert ermöglicht ein superschnelles Laden des Akkus mit unterstützten Gleichstromladegeräten, obwohl dies in diesem Fall aufgrund der passiven Luftkühlung, die dieser Akku verwendet, nicht möglich wäre.
Generell ist es möglich, die elektrische Leistung durch Spannung oder Strom zu erhöhen. Wenn wir den „aktuellen“ Ansatz wählen, wird es aufgrund der dickeren Kabel zu Gewichts- und Platzeinbußen kommen. Deshalb ist es sinnvoller, die Spannung zu erhöhen.
Mercedes-Benz hat im Vergleich zum EQS auch ein anderes Anodenmaterial verwendet, wobei der EQXX eine High-Silicon-Anode integriert. Durch den Einsatz einer Anode mit hohem Siliziumgehalt konnte die Energiedichte der EQXX-Batterie deutlich auf 200 Wh/kg erhöht werden, was sie zur energiedichtesten Hochspannungsbatterie der Welt macht. Mithilfe eines Kohlefaserdeckels und einer Luftkühlung konnte die Batterie laut Mercedes-Benz sogar in einen Kleinwagen eingebaut werden.
Der EQXX ist nur ein Konzept, aber die hier verwendete Technologie könnte es in den kommenden Jahren in die Serienautos von Mercedes-Benz schaffen, und das ist sehr wichtig für die Etablierung und Dominanz der E-Mobilität.
