Jedną z głównych krytyki samochodów elektrycznych jest ograniczony zasięg i znacznie mniejsza prędkość ładowania w porównaniu z pojazdami ICE. Głównym tego powodem jest znacznie niższa zawartość energii, jaką przenoszą te akumulatory w porównaniu ze zbiornikiem paliwa.
Generalnie istnieją dwa sposoby na zwiększenie zasięgu dowolnego samochodu. Prostszym sposobem jest zwiększenie pojemności zbiornika paliwa. Jest to zwykle łatwe i tanie w przypadku samochodu napędzanego paliwem, ale stanowi spore wyzwanie i jest znacznie droższe, jeśli mówimy o pojazdach elektrycznych. Drugim sposobem jest optymalizacja wszystkich aspektów danego samochodu – od aerodynamiki i oporów toczenia po redukcję masy.
Mercedes-Benz EQXX przejechał 1008 km na jednym ładowaniu, przy całkowitym zużyciu energii na poziomie 8,7 kWh/100 km i średniej prędkości 87 km/h. Mercedes zamontował więc duży akumulator i zadbał o to, aby cały pojazd był super wydajny. Przyjrzyjmy się, jak dokładnie to się udało.
Aerodynamics
Głównym konsumentem energii w każdym samochodzie jest opór aerodynamiczny. O ile przy prędkościach poniżej 60 km/h opór ten nie jest aż tak duży, to przy typowej prędkości autostradowej jest to najbardziej energochłonny element samochodu. Mercedes-Benz EQXX ma wartość Cd 0,17 i powierzchnię czołową 2,12 m2. Oznacza to, że całkowita powierzchnia oporu wynosi 0,36 m2, co jest wyjątkowo niskim wynikiem. Dla porównania, Mercedes-Benz EQS, będący jednym z najbardziej wydajnych aerodynamicznie samochodów dostępnych obecnie w sprzedaży, ma całkowitą powierzchnię oporu wynoszącą 0,5 m2, czyli o 39% większą niż EQXX.
Mercedes-Benz osiągnął to dzięki ukierunkowanym środkom. Ogólny kształt kropli wody, węższa o 50 mm tylna część samochodu, chłodzenie aerodynamiczne na żądanie, wydłużenie tylnej części samochodu oraz połączenie aktywnej i pasywnej aerodynamiki. 20-calowe koła są całkowicie zakryte, aby zwiększyć wydajność aerodynamiczną, ponieważ odpowiadają za jedną czwartą całkowitego oporu aerodynamicznego samochodu. Przy prędkości typowej autostradowej wynoszącej 130 km/h zapotrzebowanie mocy EQXX wynosi zaledwie 14 KM, co jest szokująco niskim wynikiem.
Powertrain
Mercedes-Benz twierdzi, że sprawność układu napędowego wynosi 95% – od akumulatora po koła, co jest kolejną imponującą liczbą. W przepływie mocy pomiędzy akumulatorem a kołami mamy trzy źródła strat energii. Elektronika mocy, silnik i skrzynia biegów. Aby osiągnąć ten rodzaj wydajności, każde z tych trzech źródeł musi mieć wydajność powyżej 98%, co nie jest obecnie możliwe w głównym nurcie przemysłu motoryzacyjnego.
Możemy jednak zgadywać co do silnika, który powinien być synchroniczny i, co bardziej prawdopodobne, typu z magnesem trwałym. Silnik i elektronika mocy, ze względu na bardzo wysoką sprawność, mają bardzo niskie wymagania dotyczące chłodzenia. Koncepcja chłodzenia na żądanie (aero i cieczą) została tutaj zastosowana w celu zmniejszenia oporu aerodynamicznego i wymagań dotyczących mocy. Maksymalna moc silnika wynosi 180 kW (245 KM), a moment obrotowy jest obecnie nieznany, ale powinien wynosić około 400 Nm.
Bodywork
W dążeniu do wydajności, lekka konstrukcja jest obowiązkowa. Mimo że samochody elektryczne mają hamowanie regeneracyjne i im są cięższe, im więcej energii kinetycznej wykorzystują, podczas jazdy autostradą hamowanie regeneracyjne jest prawie zerowe. Masa własna EQXX wynosi 1755 kg, co samo w sobie jest osiągnięciem technicznym, biorąc pod uwagę, że sam akumulator wysokiego napięcia waży prawie pół tony.
EQXX wykonany jest z aluminium, stali martenzytycznej i tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym, a koła z kutego magnezu. Po raz pierwszy zastosowano aluminiowe tarcze hamulcowe, które są lżejsze od tradycyjnych tarcz stalowych.
Aluminiowe tarcze hamulcowe w połączeniu z kołami magnezowymi znacznie zmniejszają masę nieresorowaną samochodu oraz poprawiają przyspieszenie i komfort jazdy. Wszystkie te materiały charakteryzują się lekkością przy zachowaniu dużej sztywności i sztywności.
Ogólnie rzecz biorąc, w procesie budowy przyjęto zasady bioniczne, a materiały zastosowano tylko tam, gdzie były potrzebne, unikając w ten sposób nadmiernego zużycia. Filozofia ta znajduje odzwierciedlenie we wnętrzu samochodu dzięki zastosowaniu zrównoważonych i lekkich materiałów. Aby jeszcze bardziej poprawić wydajność pojazdu, na dachu zastosowano ogniwa słoneczne. Wykorzystywano je wyłącznie do odbiorników niskiego napięcia, takich jak system informacyjno-rozrywkowy, dmuchawa powietrza i reflektory LED. W pogodny dzień zapewniają zasięg do 25 km, co jest niewielką wartością, ale istotną w przypadku pogoni za rekordami.
Akumulator wysokiego napięcia
Akumulator wysokiego napięcia, z którego korzysta EQXX, ma zawartość energii netto 100 kWh i waży prawie 500 kg. Wykorzystuje architekturę cell-to-pack (ogniwa nie są zintegrowane w modułach), jest chłodzony powietrzem i ma górną pokrywę z włókna węglowego. Wszystkie te cechy wpływają na jego niską masę, a w porównaniu do akumulatora wysokonapięciowego stosowanego w EQS jest o 30% lżejszy i zajmuje o 50% mniejszą objętość.
Kolejną nowością Mercedes-Benz jest architektura >900 V. Tak wysoka wartość napięcia pozwala na superszybkie ładowanie akumulatora obsługiwanymi ładowarkami prądu stałego, choć w tym przypadku nie byłoby to możliwe ze względu na pasywne chłodzenie powietrzem, jakie wykorzystuje ten akumulator.
Ogólnie rzecz biorąc, możliwe jest zwiększenie mocy elektrycznej poprzez napięcie lub prąd. Jeśli przyjmiemy „obecne” podejście, grubsze kable zmniejszą wagę i przestrzeń. Dlatego rozsądniej jest zwiększyć napięcie.
Mercedes-Benz zastosował również inny materiał anody w porównaniu do EQS, przy czym EQXX zawiera anodę o wysokiej zawartości krzemu. Zastosowanie anody o wysokiej zawartości krzemu pomogło znacznie zwiększyć gęstość energii akumulatora EQXX do 200 Wh/kg, co czyni go akumulatorem wysokiego napięcia o największej gęstości energii na świecie. Według Mercedes-Benz zastosowanie pokrywy z włókna węglowego i chłodzenia powietrzem pomogło zmieścić akumulator nawet w samochodzie kompaktowym.
EQXX to dopiero koncepcja, ale zastosowana w nim technologia może w nadchodzących latach trafić do samochodów produkcyjnych Mercedes-Benz, co jest bardzo ważne dla ustanowienia i dominacji elektromobilności.
