Uma das principais críticas que os carros elétricos enfrentam é o alcance limitado e a velocidade de recarga muito mais lenta em comparação com os veículos ICE. A principal razão para isso é o conteúdo energético muito menor que suas baterias carregam em comparação com um tanque de combustível.
Geralmente, existem duas maneiras de aumentar o alcance de qualquer carro. A maneira mais simples é aumentar a capacidade do tanque de combustível. Isto normalmente é fácil e barato para um carro movido a combustível, mas é um grande desafio e substancialmente mais caro quando falamos de veículos elétricos. A outra maneira é otimizar todos os aspectos de um determinado carro – desde a aerodinâmica e resistência ao rolamento até a redução de peso.
O Mercedes-Benz EQXX percorreu 1.008 km com apenas uma carga, com consumo total de energia de 8,7 kWh/100 km e velocidade média de 87 km/h. Então a Mercedes colocou uma bateria grande e garantiu que todo o veículo fosse supereficiente. Vamos mergulhar em como exatamente isso aconteceu.
Aerodynamics
O principal consumidor de energia em qualquer carro é o arrasto aerodinâmico. Embora em velocidades abaixo de 60 km/h esse arrasto não seja tão alto, em uma velocidade típica de rodovia é o aspecto de um carro que mais consome energia. O Mercedes-Benz EQXX tem valor Cd de 0,17 e área frontal de 2,12 m2. Isso significa que a área de arrasto total é de 0,36 m2, o que é extremamente baixo. Em comparação, o Mercedes-Benz EQS, que é um dos carros mais aerodinamicamente eficientes actualmente à venda, tem uma área de arrasto total de 0,5 m2 – 39% superior à do EQXX.
A Mercedes-Benz conseguiu isso através de medidas específicas. O formato geral de gota d'água, parte traseira do carro 50 mm mais estreita, resfriamento aerodinâmico sob demanda, alongamento da cauda do carro e uma combinação de aerodinâmica ativa e passiva. As rodas de 20 polegadas são totalmente cobertas para aumentar a eficiência aerodinâmica, pois representam até um quarto do arrasto aerodinâmico total de um carro. A 130 km/h, que é uma velocidade típica de rodovia, os requisitos de potência do EQXX devido a essas medidas são de apenas 14 CV, o que é surpreendentemente baixo.
Powertrain
A Mercedes-Benz afirma 95% de eficiência do trem de força – da bateria às rodas, outro número altamente impressionante. No fluxo de potência entre a bateria e as rodas, temos três fontes de perda de energia. A eletrônica de potência, o motor e a caixa de câmbio. Para alcançar este tipo de eficiência, cada uma destas três fontes deve ter uma eficiência superior a 98%, algo que não é actualmente possível na indústria automóvel convencional.
Porém, podemos fazer uma suposição sobre o motor, que deve ser síncrono e, mais provavelmente, do tipo ímã permanente. O motor e a eletrônica de potência, devido à sua eficiência muito alta, têm demandas de resfriamento muito baixas. O conceito de resfriamento sob demanda (aero e líquido) é usado aqui para reduzir o arrasto aerodinâmico e os requisitos de energia. A potência máxima do motor é de 180 kW (245 CV) com o binário atualmente desconhecido mas deverá rondar os 400 Nm.
Bodywork
Na busca pela eficiência, a construção leve é obrigatória. Embora os carros eléctricos tenham travagem regenerativa e quanto mais pesados forem, mais energia cinética aproveitam, durante uma viagem em auto-estrada a travagem regenerativa é quase nula. O peso sem carga do EQXX é de 1.755 kg, o que é um destaque técnico por si só, considerando que só a bateria de alta tensão pesa quase meia tonelada.
O EQXX é feito de alumínio, aço martensítico e plástico reforçado com fibra de carbono, enquanto as rodas são feitas de magnésio forjado. Pela primeira vez foram utilizados discos de travão de alumínio, mais leves que os discos de aço tradicionais.
Os discos de freio de alumínio combinados com rodas de magnésio reduzem bastante a massa não suspensa do carro e melhoram a aceleração e o conforto de condução. Todos estes materiais caracterizam-se pela sua leveza, mantendo elevada rigidez e rigidez.
Em geral, os princípios biônicos foram adotados no processo de construção e os materiais foram utilizados apenas onde eram necessários, evitando assim o uso excessivo. Esta filosofia expande-se no interior do automóvel com materiais sustentáveis e leves utilizados em todo o lado. Para melhorar ainda mais a eficiência do veículo, células solares são usadas no teto. Estes são utilizados apenas para consumidores de baixa tensão, como o sistema de infoentretenimento, o soprador de ar e os faróis de LED. Em um dia claro, eles contribuem com até 25 km de alcance, o que é bem pequeno, mas importante quando se busca recordes.
Bateria de alta tensão
A bateria de alta tensão usada pelo EQXX tem um conteúdo energético líquido de 100 kWh e pesa quase 500kg. Utiliza arquitetura cell-to-pack (as células não são integradas em módulos), é refrigerado a ar e possui tampa superior em fibra de carbono. Todas essas características contribuem para sua baixa massa e comparada à bateria de alta tensão utilizada no EQS, é 30% mais leve e ocupa 50% menos volume.
Outra novidade da Mercedes-Benz é a arquitetura >900V. Este valor de alta tensão permite o carregamento super rápido da bateria com carregadores DC suportados, embora neste caso isso não fosse possível devido ao resfriamento de ar passivo que esta bateria utiliza.
Em geral é possível aumentar a potência elétrica através de tensão ou corrente. Se adotarmos a abordagem “corrente”, haverá uma penalidade de peso e espaço devido aos cabos mais grossos. É por isso que faz mais sentido aumentar a tensão.
A Mercedes-Benz também utilizou um material de ânodo diferente em comparação com o EQS, com o EQXX integrando ânodo de alto silício. O uso do ânodo de alto silício ajudou a aumentar substancialmente a densidade de energia da bateria do EQXX para 200 Wh/kg, tornando-a a bateria de alta tensão com maior densidade energética do mundo. O uso de uma tampa de fibra de carbono e refrigeração a ar ajudou a instalar a bateria mesmo em um carro compacto, de acordo com a Mercedes-Benz.
O EQXX é apenas um conceito, mas a tecnologia aqui utilizada poderá chegar aos carros de produção da Mercedes-Benz nos próximos anos e isto é muito importante para o estabelecimento e domínio da mobilidade elétrica.
