Una delle principali critiche che le auto elettriche devono affrontare è l’autonomia limitata e la velocità di ricarica molto più lenta rispetto ai veicoli ICE. La ragione principale di ciò è il contenuto energetico notevolmente inferiore trasportato dalle batterie rispetto a un serbatoio di carburante.
Esistono generalmente due modi per aumentare l'autonomia di qualsiasi auto. Il modo più semplice è aumentare la capacità del serbatoio del carburante. Questo è normalmente facile ed economico per un'auto alimentata a carburante, ma è piuttosto una sfida e sostanzialmente più costoso quando parliamo di veicoli elettrici. L'altro modo è ottimizzare tutti gli aspetti della vettura, dall'aerodinamica e resistenza al rotolamento alla riduzione del peso.
Mercedes-Benz EQXX ha percorso 1.008 km con una sola carica, con un consumo energetico complessivo di 8,7 kWh/100 km e con una velocità media di 87 km/h. Quindi Mercedes ha installato una grande batteria e si è assicurata che l’intero veicolo fosse super efficiente. Immergiamoci nel modo esatto in cui ce l'ha fatta.
Aerodynamics
Il principale consumatore di energia in qualsiasi auto è la resistenza aerodinamica. Mentre a velocità inferiori a 60 km/h questa resistenza non è così elevata, a una tipica velocità autostradale è l'aspetto di un'auto che consuma più energia. La Mercedes-Benz EQXX ha un valore Cd di 0,17 e un'area frontale di 2,12 m2. Ciò significa che l'area di resistenza totale è di 0,36 m2, un valore estremamente basso. In confronto, la Mercedes-Benz EQS, che è una delle auto più efficienti dal punto di vista aerodinamico attualmente in vendita, ha un'area di resistenza totale di 0,5 m2, superiore del 39% a quella dell'EQXX.
Mercedes-Benz ci è riuscita attraverso misure mirate. La forma generale a goccia d'acqua, la parte posteriore dell'auto più stretta di 50 mm, il raffreddamento aerodinamico su richiesta, l'allungamento della coda dell'auto e una combinazione di aerodinamica attiva e passiva. Le ruote da 20 pollici sono totalmente ricoperte per aumentare l'efficienza aerodinamica perché rappresentano fino a un quarto della resistenza aerodinamica totale di un'auto. A 130 km/h, che è una tipica velocità autostradale, il fabbisogno di potenza dell'EQXX a causa di queste misure è di soli 14 CV, che è incredibilmente basso.
Powertrain
Mercedes-Benz dichiara un’efficienza del propulsore pari al 95%, dalla batteria alle ruote, un altro numero davvero impressionante. Nel flusso di potenza tra la batteria e le ruote abbiamo tre fonti di perdita di energia. L'elettronica di potenza, il motore e il cambio. Per raggiungere questo tipo di efficienza, ciascuna di queste tre fonti deve avere un’efficienza superiore al 98%, cosa attualmente non possibile nell’industria automobilistica tradizionale.
Possiamo però fare un'ipotesi plausibile per quanto riguarda il motore, che dovrebbe essere sincrono e più probabilmente del tipo a magnete permanente. Il motore e l'elettronica di potenza, grazie alla loro efficienza molto elevata, hanno esigenze di raffreddamento molto basse. Il concetto di raffreddamento su richiesta (aerodinamico e liquido) viene utilizzato qui per ridurre la resistenza aerodinamica e i requisiti di potenza. La potenza massima del motore è di 180 kW (245 CV) con la coppia attualmente sconosciuta ma dovrebbe aggirarsi intorno ai 400 Nm.
Bodywork
Nella ricerca dell’efficienza, la costruzione leggera è obbligatoria. Anche se le auto elettriche sono dotate di frenata rigenerativa e più sono pesanti, maggiore è l’energia cinetica che sfruttano, durante un viaggio in autostrada la frenata rigenerativa è quasi pari a zero. Il peso a vuoto dell'EQXX è di 1.755 kg, un punto di forza dal punto di vista tecnico, considerando che la sola batteria ad alto voltaggio pesa quasi mezza tonnellata.
L'EQXX è realizzato in alluminio, acciaio martensitico e plastica rinforzata con fibra di carbonio, mentre le ruote sono realizzate in magnesio forgiato. Per la prima volta sono stati utilizzati dischi freno in alluminio, più leggeri dei tradizionali dischi in acciaio.
I dischi freno in alluminio abbinati alle ruote in magnesio riducono notevolmente la massa non sospesa della vettura e migliorano l'accelerazione e il comfort di marcia. Tutti questi materiali si caratterizzano per la loro leggerezza pur mantenendo elevata rigidità e rigidezza.
In generale, nel processo di costruzione sono stati adottati principi bionici e i materiali sono stati utilizzati solo dove erano necessari, evitando così un utilizzo eccessivo. Questa filosofia si espande negli interni dell'auto con materiali sostenibili e leggeri utilizzati ovunque. Per migliorare ulteriormente l’efficienza del veicolo, sul tetto vengono utilizzate celle solari. Questi vengono utilizzati solo per le utenze a bassa tensione come il sistema di infotainment, il ventilatore dell'aria e i fari a LED. In una giornata luminosa, contribuiscono con un'autonomia fino a 25 km, il che è piuttosto minore, ma importante quando si inseguono i record.
Batteria ad alta tensione
La batteria ad alta tensione utilizzata dall'EQXX ha un contenuto energetico netto di 100 kWh e pesa quasi 500 kg. Utilizza l'architettura cell-to-pack (le celle non sono integrate nei moduli), è raffreddato ad aria e ha un coperchio superiore in fibra di carbonio. Tutte queste caratteristiche contribuiscono alla sua massa ridotta e, rispetto alla batteria ad alto voltaggio utilizzata nell'EQS, è più leggera del 30% e occupa il 50% in meno di volume.
Un'altra novità assoluta per Mercedes-Benz è l'architettura >900V. Questo valore di tensione elevato consente una ricarica superveloce della batteria con caricabatterie CC supportati, anche se in questo caso ciò non sarebbe possibile a causa del raffreddamento ad aria passivo utilizzato da questa batteria.
In generale è possibile aumentare la potenza elettrica tramite tensione o corrente. Se adottiamo l'approccio "attuale" ci sarà una penalità di peso e spazio a causa dei cavi più spessi. Ecco perché ha più senso aumentare la tensione.
Mercedes-Benz ha anche utilizzato un materiale anodico diverso rispetto all'EQS, con l'EQXX che integra un anodo ad alto contenuto di silicio. L’utilizzo dell’anodo ad alto contenuto di silicio ha contribuito ad aumentare sostanzialmente la densità energetica della batteria dell’EQXX fino a 200 Wh/kg, rendendola la batteria ad alta tensione con la maggiore densità energetica al mondo. Secondo Mercedes-Benz, l'utilizzo di un coperchio in fibra di carbonio e del raffreddamento ad aria ha consentito di montare la batteria anche su un'auto compatta.
L’EQXX è solo un concetto, ma la tecnologia utilizzata qui potrebbe arrivare alle auto di produzione Mercedes-Benz nei prossimi anni e questo è molto importante per l’affermazione e il dominio della mobilità elettrica.
