革新的なメルセデス・ベンツ EQXX コンセプトの詳細

電気自動車が直面している主な批判の 1 つは、航続距離が限られていることと、ICE 自動車と比較して充電速度がはるかに遅いことです。この主な理由は、バッテリーが運ぶエネルギー量が燃料タンクと比較して大幅に低いことです。

車の航続距離を延ばすには、一般に 2 つの方法があります。一番簡単な方法は燃料タンクの容量を増やすことです。これは通常、燃料自動車の場合は簡単で安価ですが、電気自動車の場合は非常に困難であり、大幅に高価になります。もう 1 つの方法は、空気力学や転がり抵抗から軽量化に至るまで、特定の車のあらゆる側面を最適化することです。

メルセデス・ベンツ EQXX は、1 回の充電で 1,008km 走行し、全体のエネルギー消費量は 8.7kWh/100km、平均速度は 87km/h でした。そこでメルセデスは大型バッテリーを搭載し、車両全体の効率が非常に高くなるようにしました。それがどのように正確に成功したかを見てみましょう。

空気力学

どの車においても最もエネルギーを消費するのは空気抵抗です。 60 km/h 未満の速度では、この抵抗はそれほど大きくありませんが、一般的な高速道路の速度では、車の最もエネルギーを消費する部分となります。 Mercedes-Benz EQXX の Cd 値は 0.17、前面面積は 2.12 m2 です。つまり、総抗力面積は 0.36 m2 と非常に小さいことになります。比較すると、現在販売されている最も空力効率の高い自動車の 1 つであるメルセデスベンツ EQS の総抗力面積は 0.5 m2 で、EQXX よりも 39% 高くなります。

メルセデス・ベンツは、的を絞った対策を通じてそれを達成しました。一般的な水滴形状、50mm 狭くなった車の後部、オンデマンドの空力冷却、車のテールの長さ、およびアクティブおよびパッシブ空力学の組み合わせ。 20 インチのホイールは、車の総空力抵抗の最大 4 分の 1 を占めるため、空力効率を高めるために完全に覆われています。一般的な高速道路の速度である 130 km/h では、これらの対策により EQXX の出力要件はわずか 14 PS であり、これは驚くほど低い値です。

メルセデス・ベンツ EQXX は空気抵抗が低いため、時速 130km で必要な出力はわずか 14PS です。

パワートレイン

メルセデス・ベンツは、バッテリーからホイールまでのパワートレイン効率 95% を主張しており、これも非常に印象的な数字です。バッテリーとホイールの間の電力の流れには、3 つのエネルギー損失源があります。パワーエレクトロニクス、モーター、ギアボックス。この種の効率を達成するには、これら 3 つのソースのそれぞれが 98% 以上の効率を備えている必要がありますが、これは主流の自動車産業では現在不可能です。

ただし、モーターに関しては知識に基づいた推測ができますが、モーターは同期式であり、おそらく永久磁石タイプであるはずです。モーターとパワーエレクトロニクスは効率が非常に高いため、冷却の必要性は非常に低くなります。ここでは、空気抵抗と電力要件を軽減するために、オンデマンド (空気および液体) 冷却の概念が使用されています。モーターの最高出力は180kW（245PS）、トルクは現時点では不明ですが400Nm程度と思われます。

ボディワーク

効率を追求するには、軽量構造が必須です。電気自動車には回生ブレーキがあり、車が重ければ重いほどより多くの運動エネルギーを利用しますが、高速道路の走行中は回生ブレーキはほぼゼロになります。 EQXX の空重は 1,755 kg で、高電圧バッテリーだけの重量が約 0.5 トンであることを考えると、これはそれ自体が技術的なハイライトです。

EQXX はアルミニウム、マルテンサイト鋼、炭素繊維強化プラスチックで作られており、ホイールは鍛造マグネシウムで作られています。従来のスチールディスクよりも軽量なアルミニウムブレーキディスクが初めて使用されました。

アルミニウム製ブレーキディスクとマグネシウム製ホイールの組み合わせにより、車のバネ下重量が大幅に軽減され、加速性と乗り心地が向上します。これらの材料はいずれも、高い剛性と剛性を維持しながら軽量であることが特徴です。

一般に、建設プロセスにはバイオニック原理が採用され、材料は必要な場所にのみ使用されるため、過剰な使用が回避されます。この哲学は、持続可能で軽量な素材が随所に使用されることで、車内にも広がります。車両効率をさらに向上させるために、屋根には太陽電池が使用されています。これらは、インフォテインメントシステム、送風機、LED ヘッドライトなどの低電圧消費者にのみ使用されます。晴れた日には最大 25 km の航続距離に貢献します。これは非常にわずかですが、記録を追う場合には重要です。

高電圧バッテリー

EQXX が使用する高電圧バッテリーの正味エネルギー量は 100 kWh、重量はほぼ 500kg です。 Cell-to-Pack アーキテクチャ (セルはモジュールに統合されていません) を採用しており、空冷式で、カーボンファイバー製の上蓋が付いています。これらすべての機能が軽量化に貢献しており、EQS で使用されている高電圧バッテリーと比較して、30% 軽量で、占有体積が 50% 小さくなっています。

メルセデスベンツにとってもう 1 つの初の技術は、>900V アーキテクチャです。この高い電圧値により、サポートされている DC 充電器を使用してバッテリーを超高速充電できますが、この場合、このバッテリーが使用する受動的空冷のため、これは不可能です。

一般に、電圧または電流によって電力を増加させることができます。「現在の」アプローチを採用すると、ケーブルが太くなるため、重量とスペースが犠牲になります。したがって、電圧を上げる方が合理的です。

メルセデス・ベンツは、EQS とは異なるアノード材料も使用しており、EQXX にはハイシリコンアノードが組み込まれています。高シリコン負極の使用により、EQXX のバッテリーのエネルギー密度が 200 Wh/kg に大幅に増加し、世界で最もエネルギー密度の高い高電圧バッテリーになりました。メルセデス・ベンツによれば、カーボンファイバーの蓋と空冷を使用することで、コンパクトカーにもバッテリーを搭載できるようになったという。