Een van de belangrijkste punten van kritiek waarmee elektrische auto's te maken krijgen, is de beperkte actieradius en de veel lagere oplaadsnelheid in vergelijking met ICE-voertuigen. De belangrijkste reden hiervoor is de veel lagere energie-inhoud van hun batterijen vergeleken met een brandstoftank.
Er zijn over het algemeen twee manieren om de actieradius van elke auto te vergroten. De eenvoudigere manier is om de capaciteit van de brandstoftank te vergroten. Normaal gesproken is dit gemakkelijk en goedkoop voor een auto op brandstof, maar een behoorlijke uitdaging en aanzienlijk duurder als het om elektrische voertuigen gaat. De andere manier is om alle aspecten van de gegeven auto te optimaliseren – van aerodynamica en rolweerstand tot gewichtsvermindering.
De Mercedes-Benz EQXX reed 1.008 km met slechts één oplaadbeurt, met een totaal energieverbruik van 8,7 kWh/100 km en een gemiddelde snelheid van 87 km/u. Daarom plaatste Mercedes een grote batterij en zorgde ervoor dat het hele voertuig superefficiënt was. Laten we eens kijken hoe het precies is gelukt.
Aerodynamics
De grootste energieverbruiker in elke auto is de aerodynamische weerstand. Hoewel deze weerstand bij snelheden onder de 60 km/u niet zo hoog is, is dit bij een normale snelheid op de snelweg het meest energie-intensieve aspect van een auto. De Mercedes-Benz EQXX heeft een Cw-waarde van 0,17 en een frontaal oppervlak van 2,12 m2. Dat betekent dat het totale luchtweerstandsoppervlak 0,36 m2 bedraagt, wat extreem laag is. Ter vergelijking: Mercedes-Benz EQS, een van de meest aerodynamisch efficiënte auto's die momenteel op de markt zijn, heeft een totaal luchtweerstandsoppervlak van 0,5 m2 – 39% hoger dan dat van de EQXX.
Mercedes-Benz heeft dit bereikt door gerichte maatregelen. De algemene waterdruppelvorm, de 50 mm smallere achterkant van de auto, on-demand aerokoeling, verlenging van de achterkant van de auto en een combinatie van actieve en passieve aerodynamica. De 20 inch wielen zijn volledig bedekt om de aerodynamische efficiëntie te vergroten, omdat ze goed zijn voor een kwart van de totale aerodynamische weerstand van een auto. Bij 130 km/u, wat een typische snelheid op de snelweg is, bedraagt het vermogen van de EQXX dankzij deze maatregelen slechts 14 pk, wat schokkend laag is.
Powertrain
Mercedes-Benz claimt een efficiëntie van de aandrijflijn van 95% – van accu tot wielen, nog een zeer indrukwekkend cijfer. In de krachtstroom tussen de accu en de wielen hebben we drie bronnen van energieverlies. De vermogenselektronica, de motor en de versnellingsbak. Om dit soort efficiëntie te bereiken, moet elk van deze drie bronnen een efficiëntie van meer dan 98% hebben, iets wat momenteel niet mogelijk is in de reguliere auto-industrie.
We kunnen echter wel een goede inschatting maken over de motor, die synchroon zou moeten zijn en waarschijnlijker van het permanente magneettype zou moeten zijn. De motor- en vermogenselektronica hebben vanwege hun zeer hoge rendement een zeer lage koelingsbehoefte. Het concept van on-demand (aero- en vloeistof)koeling wordt hier gebruikt om de luchtweerstand en het stroomverbruik te verminderen. Het maximale vermogen van de motor bedraagt 180 kW (245 pk), waarbij het koppel momenteel onbekend is, maar het zou rond de 400 Nm moeten liggen.
Bodywork
In het streven naar efficiëntie is lichtgewicht bouwen verplicht. Hoewel elektrische auto's regeneratief remmen hebben en hoe zwaarder ze zijn, hoe meer kinetische energie ze benutten, is het regeneratief remmen tijdens een snelwegrit bijna nul. Het leeggewicht van de EQXX bedraagt 1.755 kg, wat op zichzelf al een technisch hoogstandje is, aangezien de hoogspanningsaccu alleen al bijna een halve ton weegt.
De EQXX is gemaakt van aluminium, martensitisch staal en met koolstofvezel versterkte kunststof, terwijl de wielen zijn gemaakt van gesmeed magnesium. Voor het eerst zijn aluminium remschijven gebruikt die lichter zijn dan traditionele stalen schijven.
De aluminium remschijven in combinatie met magnesium wielen verminderen de onafgeveerde massa van de auto aanzienlijk en verbeteren de acceleratie en het rijcomfort. Al deze materialen worden gekenmerkt door hun lichtheid met behoud van een hoge stijfheid en stijfheid.
Over het algemeen zijn bionische principes overgenomen in het bouwproces en zijn materialen alleen gebruikt waar ze nodig waren, waardoor overmatig gebruik werd vermeden. Deze filosofie breidt zich uit in het auto-interieur met overal duurzame en lichte materialen. Om de voertuigefficiëntie verder te verbeteren, worden zonnecellen op het dak gebruikt. Deze werden alleen gebruikt voor de laagspanningsverbruikers zoals het infotainmentsysteem, de luchtblazer en LED-koplampen. Op een heldere dag dragen ze bij tot een bereik van 25 km, wat vrij klein is, maar belangrijk bij het najagen van records.
Hoogspanningsbatterij
De hoogspanningsaccu waar de EQXX gebruik van maakt, heeft een netto energie-inhoud van 100 kWh en weegt bijna 500 kg. Het maakt gebruik van cell-to-pack-architectuur (cellen zijn niet geïntegreerd in modules), is luchtgekoeld en heeft een bovendeksel van koolstofvezel. Al deze kenmerken dragen bij aan de lage massa en vergeleken met de hoogspanningsaccu die in de EQS wordt gebruikt, is hij 30% lichter en neemt hij 50% minder volume in beslag.
Een andere primeur voor Mercedes-Benz is de >900V-architectuur. Deze hoge spanningswaarde maakt het supersnel opladen van de batterij mogelijk met ondersteunde DC-laders, hoewel dit in dit geval niet mogelijk zou zijn vanwege de passieve luchtkoeling die deze batterij gebruikt.
Over het algemeen is het mogelijk om het elektrisch vermogen te vergroten door middel van spanning of stroom. Als we de "huidige" aanpak volgen, zal er sprake zijn van een gewichts- en ruimteverlies vanwege de dikkere kabels. Daarom is het logischer om de spanning te verhogen.
Mercedes-Benz heeft ook een ander anodemateriaal gebruikt dan de EQS, waarbij de EQXX een High-Silicon-anode integreert. Het gebruik van een hoog-siliciumanode heeft ertoe bijgedragen dat de energiedichtheid van de batterij van de EQXX aanzienlijk is verhoogd tot 200 Wh/kg, waardoor het de meest energiedichte hoogspanningsbatterij ter wereld is. Door een deksel van koolstofvezel en luchtkoeling te gebruiken, kon de batterij volgens Mercedes-Benz zelfs in een compacte auto worden gemonteerd.
De EQXX is slechts een concept, maar de technologie die hier wordt gebruikt zou de komende jaren in de productieauto’s van Mercedes-Benz kunnen doordringen en dit is van groot belang voor de opkomst en dominantie van e-mobiliteit.
