L’une des principales critiques auxquelles sont confrontées les voitures électriques est leur autonomie limitée et leur vitesse de recharge beaucoup plus lente par rapport aux véhicules ICE. La principale raison en est le contenu énergétique bien inférieur de leurs batteries par rapport à un réservoir de carburant.
Il existe généralement deux façons d’augmenter l’autonomie d’une voiture. Le moyen le plus simple consiste à augmenter la capacité du réservoir de carburant. C'est normalement facile et peu coûteux pour une voiture à essence, mais c'est tout un défi et beaucoup plus cher lorsqu'il s'agit de véhicules électriques. L'autre solution consiste à optimiser tous les aspects d'une voiture donnée, depuis l'aérodynamisme et la résistance au roulement jusqu'à la réduction du poids.
Le Mercedes-Benz EQXX a parcouru 1 008 km avec une seule charge, avec une consommation d'énergie globale de 8,7 kWh/100 km et une vitesse moyenne de 87 km/h. Mercedes a donc installé une grosse batterie et s'est assurée que l'ensemble du véhicule est super efficace. Voyons comment exactement cela a réussi.
Aerodynamics
Le principal consommateur d’énergie de toute voiture est la traînée aérodynamique. Même si à des vitesses inférieures à 60 km/h, cette traînée n'est pas si élevée, à une vitesse d'autoroute typique, c'est l'aspect le plus énergivore d'une voiture. Le Mercedes-Benz EQXX a une valeur Cd de 0,17 et une surface frontale de 2,12 m2. Cela signifie que la surface de traînée totale est de 0,36 m2, ce qui est extrêmement faible. À titre de comparaison, la Mercedes-Benz EQS, qui est l'une des voitures les plus efficaces sur le plan aérodynamique actuellement en vente, a une surface de traînée totale de 0,5 m2, soit 39 % de plus que celle de l'EQXX.
Mercedes-Benz y est parvenu grâce à des mesures ciblées. La forme générale en goutte d'eau, la partie arrière de la voiture plus étroite de 50 mm, le refroidissement aérodynamique à la demande, l'allongement de la queue de la voiture et une combinaison d'aérodynamisme actif et passif. Les roues de 20 pouces sont entièrement recouvertes pour améliorer l'efficacité aérodynamique, car elles représentent jusqu'à un quart de la traînée aérodynamique totale d'une voiture. À 130 km/h, ce qui est une vitesse typique sur autoroute, les besoins en puissance de l'EQXX en raison de ces mesures ne sont que de 14 ch, ce qui est incroyablement bas.
Powertrain
Mercedes-Benz revendique une efficacité du groupe motopropulseur de 95 %, de la batterie aux roues, un autre chiffre très impressionnant. Dans le flux d’énergie entre la batterie et les roues, nous avons trois sources de perte d’énergie. L'électronique de puissance, le moteur et la boîte de vitesses. Pour atteindre ce type d’efficacité, chacune de ces trois sources doit avoir un rendement supérieur à 98 %, ce qui n’est actuellement pas possible dans l’industrie automobile traditionnelle.
Nous pouvons cependant faire une supposition éclairée concernant le moteur, qui devrait être synchrone et plus probablement du type à aimant permanent. Le moteur et l'électronique de puissance, en raison de leur très haut rendement, ont des besoins en refroidissement très faibles. Le concept de refroidissement à la demande (aérodynamique et liquide) est utilisé ici pour réduire la traînée aérodynamique et les besoins en puissance. La puissance maximale du moteur est de 180 kW (245 ch) avec un couple actuellement inconnu mais il devrait se situer autour de 400 Nm.
Bodywork
Dans la quête de l’efficacité, une construction légère est obligatoire. Même si les voitures électriques disposent d'un freinage par récupération et que plus elles sont lourdes, plus elles exploitent d'énergie cinétique, lors d'un trajet sur autoroute, le freinage par récupération est presque nul. Le poids à vide de l'EQXX est de 1 755 kg, ce qui constitue en soi un point culminant technique étant donné que la batterie haute tension pèse à elle seule près d'une demi-tonne.
L'EQXX est fabriqué en aluminium, en acier martensitique et en plastique renforcé de fibres de carbone, tandis que les roues sont en magnésium forgé. Pour la première fois, des disques de frein en aluminium ont été utilisés, plus légers que les disques en acier traditionnels.
Les disques de frein en aluminium combinés aux roues en magnésium réduisent considérablement la masse non suspendue de la voiture et améliorent l'accélération et le confort de conduite. Tous ces matériaux se caractérisent par leur légèreté tout en conservant une rigidité et une rigidité élevées.
En général, les principes bioniques ont été adoptés dans le processus de construction et les matériaux ont été utilisés uniquement là où ils étaient nécessaires, évitant ainsi une utilisation excessive. Cette philosophie s'étend à l'intérieur de la voiture avec des matériaux durables et légers utilisés partout. Pour améliorer encore l'efficacité du véhicule, des cellules solaires sont utilisées sur le toit. Ceux-ci ne sont utilisés que pour les consommateurs basse tension tels que le système d'infodivertissement, le ventilateur et les phares à LED. Par temps clair, ils contribuent jusqu'à 25 km d'autonomie, ce qui est assez mineur, mais important lors de la poursuite des records.
Batterie haute tension
La batterie haute tension utilisée par l'EQXX a un contenu énergétique net de 100 kWh et pèse près de 500 kg. Il utilise une architecture cellule à pack (les cellules ne sont pas intégrées dans les modules), il est refroidi par air et possède un couvercle supérieur en fibre de carbone. Toutes ces caractéristiques contribuent à sa faible masse et par rapport à la batterie haute tension utilisée dans l'EQS, elle est 30 % plus légère et occupe 50 % de volume en moins.
Une autre première pour Mercedes-Benz est l’architecture >900V. Cette valeur de tension élevée permet une charge ultra-rapide de la batterie avec les chargeurs CC pris en charge, bien que dans ce cas, cela ne serait pas possible en raison du refroidissement passif par air utilisé par cette batterie.
En général, il est possible d'augmenter la puissance électrique par la tension ou le courant. Si nous adoptons l'approche « actuelle », il y aura une pénalité de poids et d'espace en raison des câbles plus épais. C’est pourquoi il est plus judicieux d’augmenter la tension.
Mercedes-Benz a également utilisé un matériau d'anode différent de celui de l'EQS, l'EQXX intégrant une anode à haute teneur en silicium. L’utilisation d’une anode à haute teneur en silicium a contribué à augmenter considérablement la densité énergétique de la batterie de l’EQXX à 200 Wh/kg, ce qui en fait la batterie haute tension la plus dense en énergie au monde. L'utilisation d'un couvercle en fibre de carbone et d'un refroidissement par air ont permis d'installer la batterie même dans une voiture compacte selon Mercedes-Benz.
L’EQXX n’est qu’un concept, mais la technologie utilisée ici pourrait être intégrée aux voitures de production de Mercedes-Benz dans les années à venir, ce qui est très important pour l’établissement et la domination de la mobilité électrique.
