En av de främsta kritikerna som elbilar möter är den begränsade räckvidden och den mycket långsammare laddningshastigheten jämfört med ICE-fordon. Den främsta anledningen till detta är det mycket lägre energiinnehållet som deras batterier bär jämfört med en bränsletank.
Det finns i allmänhet två sätt att öka räckvidden för en bil. Det enklare sättet är att öka kapaciteten på bränsletanken. Detta är normalt enkelt och billigt för en bränsledriven bil, men en ganska utmaning och betydligt dyrare när vi pratar elfordon. Det andra sättet är att optimera alla aspekter av den givna bilen – från aerodynamik och rullmotstånd till viktminskning.
Mercedes-Benz EQXX gick 1 008 km per laddning, med en total energiförbrukning på 8,7 kWh/100 km och med en medelhastighet på 87 km/h. Så Mercedes satte i ett stort batteri och såg till att hela fordonet var supereffektivt. Låt oss fördjupa oss i exakt hur det gjorde det.
Aerodynamics
Den största energikonsumenten i alla bilar är det aerodynamiska motståndet. Medan vid hastigheter under 60 km/h detta luftmotstånd inte är så högt, är det vid en typisk motorvägshastighet den mest energikrävande aspekten av en bil. Mercedes-Benz EQXX har ett Cd-värde på 0,17 och frontarea på 2,12 m2. Det betyder att den totala motståndsytan är 0,36 m2 vilket är extremt lågt. Som jämförelse kan nämnas att Mercedes-Benz EQS, som är en av de mest aerodynamiskt effektiva bilarna som säljs just nu, har en total dragarea på 0,5 m2 - 39 % högre än EQXX:s.
Mercedes-Benz uppnådde det genom riktade åtgärder. Den allmänna vattendroppsformen, 50 mm smalare bakre del av bilen, on-demand aerodynamik, förlängning av bilens bakdel och en kombination av aktiv och passiv aerodynamik. 20-tumshjulen är helt täckta för att öka den aerodynamiska effektiviteten eftersom de står för upp till en fjärdedel av det totala aerodynamiska motståndet i en bil. Vid 130 km/h, vilket är en typisk motorvägshastighet, är effektkraven för EQXX på grund av dessa åtgärder bara 14 PS, vilket är chockerande lågt.
Powertrain
Mercedes-Benz hävdar 95% drivlina effektivitet - från batteri till hjul, en annan mycket imponerande siffra. I kraftflödet mellan batteriet och hjulen har vi tre källor till energiförlust. Kraftelektroniken, motorn och växellådan. För att uppnå denna typ av effektivitet måste var och en av dessa tre källor ha en effektivitet på över 98 %, något som för närvarande inte är möjligt i den vanliga fordonsindustrin.
Vi kan dock göra en kvalificerad gissning angående motorn, som borde vara synkron och troligen av permanentmagnettyp. Motorn och kraftelektroniken har på grund av sin mycket höga verkningsgrad mycket låga kylbehov. Konceptet med on-demand (flyg och flytande) kylning används här för att minska flygmotstånd och kraftbehov. Motorns maximala effekt är 180kW (245PS) med vridmomentet för närvarande okänt men det bör vara runt 400 Nm.
Bodywork
I strävan efter effektivitet är lättviktskonstruktion obligatoriskt. Även om elbilar har regenerativ bromsning och ju tyngre de är, desto mer kinetisk energi utnyttjar de, under en motorvägsresa är den regenerativa bromsningen nästan noll. Egenvikten på EQXX är 1 755 kg vilket är en teknisk höjdpunkt i sig med tanke på att bara högspänningsbatteriet väger nästan ett halvt ton.
EQXX är gjord av aluminium, martensitiskt stål och kolfiberförstärkt plast, medan hjulen är gjorda av smidd magnesium. För första gången har aluminiumbromsskivor använts som är lättare än traditionella stålskivor.
Bromsskivorna i aluminium i kombination med magnesiumhjul minskar bilens ofjädrade massa kraftigt och förbättrar accelerationen och åkkomforten. Alla dessa material kännetecknas av sin lätthet samtidigt som de bibehåller hög styvhet och styvhet.
Generellt sett har bioniska principer antagits i byggprocessen och material användes endast där de behövdes, vilket undviker överdriven användning. Denna filosofi expanderar i bilinteriören med hållbara och lätta material som används runt om. För att ytterligare förbättra fordonseffektiviteten används solceller på taket. Dessa används endast för lågspänningskonsumenter som infotainmentsystemet, luftfläkten och LED-strålkastare. En ljus dag bidrar de med upp till 25 km räckvidd, vilket är ganska litet, men viktigt när man jagar rekord.
Högspänningsbatteri
Högspänningsbatteriet som EQXX använder har ett nettoenergiinnehåll på 100 kWh och väger nästan 500 kg. Den använder cell-to-pack-arkitektur (celler är inte integrerade i moduler), den är luftkyld och har ett topplock i kolfiber. Alla dessa funktioner bidrar till dess låga massa och jämfört med högspänningsbatteriet som används i EQS är det 30 % lättare och upptar 50 % mindre volym.
En annan nyhet för Mercedes-Benz är >900V-arkitekturen. Detta högspänningsvärde möjliggör supersnabb laddning av batteriet med stödda DC-laddare, även om detta i det här fallet inte skulle vara möjligt på grund av den passiva luftkylningen som detta batteri använder.
I allmänhet är det möjligt att öka den elektriska effekten genom spänning eller ström. Om vi tar det "nuvarande" tillvägagångssättet kommer det att bli en vikt- och utrymmesstraff på grund av de tjockare kablarna. Det är därför det är mer meningsfullt att öka spänningen.
Mercedes-Benz har också använt ett annat anodmaterial jämfört med EQS, med EQXX integrerande High-Silicon anod. Användningen av High-Silicon-anod bidrog till att avsevärt öka energitätheten för EQXX:s batteri till 200 Wh/kg, vilket gör det till det mest energitäta högspänningsbatteriet i världen. Att använda ett kolfiberlock och luftkylning hjälpte batteriet att monteras även i en kompakt bil enligt Mercedes-Benz.
EQXX är bara ett koncept men tekniken som används här skulle kunna göra det till Mercedes-Benz produktionsbilar under de kommande åren och detta är mycket viktigt för etableringen och dominansen av e-mobilitet.
