Mercedes-Benz VISION EQXX – ponad 1000 km na jednym ładowaniu akumulatora

Mercedes-Benz VISION EQXX wyjechał na drogi Europy i zademonstrował swój wyjątkowy zasięg oraz nie mniej wyjątkową efektywność energetyczną. W drodze z Sindelfingen przez Alpy Szwajcarskie i północne Włochy do miejsca docelowego – Cassis na Lazurowym Wybrzeżu – samochód bez trudu pokonał na jednym ładowaniu akumulatora ponad 1000 km w codziennym ruchu.

Podróż rozpoczęła się w zimnych, deszczowych warunkach i odbywała się z normalnymi prędkościami drogowymi. Obejmowała dłuższy odcinek wiodący niemieckimi autostradami, pokonany z prędkościami do 140 km/h, oraz jazdę w pobliżu większego ograniczenia prędkości w innych miejscach. Stan naładowania akumulatora w momencie przyjazdu wynosił około 15%, co przekłada się na 140 km pozostałego zasięgu, a średnie zużycie prądu okazało się rekordowo niskie – 8,7 kWh na 100 km.

W ten sposób VISION EQXX wyniósł efektywność samochodów elektrycznych na zupełnie nowy poziom – w rzeczywistych warunkach i z potwierdzeniem w postaci niezależnych dowodów. Przejazd odbywał się w asyście niezależnego eksperta z jednostki certyfikującej TÜV Süd, a gniazdo ładowania było zapieczętowane. Oficjalnie potwierdza to skuteczność nowego podejścia rozwojowego Mercedes-Benz – holistycznego myślenia o efektywności samochodu w najdrobniejszych szczegółach, od zespołu napędowego po aerodynamikę i nie tylko, a także o jeszcze ściślejszej współpracy w ramach wewnętrznych zespołów oraz z partnerami zewnętrznymi. Ten nowy projekt z dziedziny inżynierii motoryzacyjnej zapewnia nieznany dotąd punkt odniesienia, jeśli chodzi o efektywność i zasięg aut elektrycznych. Technika VISION EQXX niebawem znajdzie zresztą zastosowanie w nadchodzących seryjnych pojazdach Mercedesa.

„Zrobiliśmy to! Z łatwością pokonaliśmy ponad 1000 km na jednym ładowaniu w rzeczywistych warunkach drogowych, przy zużyciu energii wynoszącym zaledwie 8,7 kWh/100 km. VISION EQXX to najbardziej efektywny Mercedes, jaki kiedykolwiek powstał. Stojący za nim program techniczny stanowi kamień milowy w rozwoju samochodów na prąd i podstawę naszego strategicznego celu, jakim jest pozycja lidera elektromobilności” – powiedział Ola Källenius, prezes zarządu Mercedes-Benz Group AG.

Gotowy na najdłuższą podróż od czasu wynalezienia elektromobilności

Nie bez powodu podróże samochodem są nieodłączną częścią świata kultury – motyw drogi od dekad przewija się w literaturze, filmach i muzyce. Jazda samochodem symbolizuje wolność, indywidualność oraz ducha automobilizmu i nieodłącznie wiąże się z mijanym światem.

Wyprawa do epoki elektromobilności to także podróż samochodem: równie radosna, co wymagająca, równie pewna, co nieznana. Dla Mercedes-Benz to podróż z wyraźnym celem, jakim jest maksymalna efektywność uzyskana dzięki innowacyjnym rozwiązaniom. VISION EQXX to rezultat całościowego, opartego na innowacjach podejścia we wszystkich obszarach technicznych, które mają wpływ na zużycie energii. „Podczas naszej podróży na południu Francji pokazaliśmy, że efektywność jest nową walutą współczesnej motoryzacji. Ten sukces wyraźnie przemawia również za naszym nowym wspólnym procesem rozwoju, w którym wykorzystano wiele doświadczeń zespołu Mercedes-AMG F1 i jego wiedzę na temat elektrycznych układów napędowych. VISION EQXX to owoc kompleksowego programu, który dostarcza plan na przyszłość inżynierii motoryzacyjnej. Wiele innowacyjnych rozwiązań jest już zresztą wdrażanych do produkcji, niektóre z nich w nowej generacji modułowej architektury dla kompaktowych i średniej wielkości samochodów Mercedes-Benz. Dzięki VISION EQXX będziemy nadal testować granice tego, co osiągalne” – powiedział Markus Schäfer, członek zarządu Mercedes-Benz Group AG, dyrektor ds. technicznych odpowiedzialny za rozwój oraz zakupy.

Wymagający przebieg trasy i zmienne warunki pogodowe

VISION EQXX to prototyp badawczy „napakowany” innowacjami. Jego projekt – zdefiniowany poprzez zastosowane oprogramowanie – stanowi część dalekosiężnego programu technicznego, który łączy najnowsze cyfrowe osiągnięcia z pionierskim duchem Mercedesa, zwinnością start-upów i szybkością Formuły 1. Misją w rozwoju VISION EQXX było przełamanie barier możliwości technicznych. Aby pokazać, co jest „wykonalne” w dziedzinie napędu elektrycznego, prototyp odbył jednodniową podróż, pokonując kilka europejskich granic: z Niemiec do Szwajcarii, dalej do Włoch, przez Mediolan, i wreszcie do miejsca przeznaczenia, miasteczka portowego Cassis, położonego niedaleko Marsylii na południu Francji.

Przebieg trasy – od autostrady po górskie przełęcze, w tym roboty drogowe – oraz warunki pogodowe postawiły przed VISION EQXX niełatwe wyzwania. W momencie wyjazdu z centrum badawczo-rozwojowego w Sindelfingen pod Stuttgartem panował chłód, a w czasie całego wyjazdu temperatury powietrza wahały się od 3 do 18 stopni Celsjusza. Na północ od Alp padał lekki deszcz, a na słonecznym południu wiał łagodny wiatr. Różne sekcje trasy pomogły jednak udokumentować wpływ wielu zastosowanych zabiegów z zakresu zwiększania efektywności.

Oto fragmenty z dziennika podróży:

Do 140 km/h na autostradzie – opłacają się niskie opory

Pierwszy odcinek z Sindelfingen do północno-wschodniej granicy Szwajcarii przebiega wzdłuż autostrady A81. Okresowo VISION EQXX jechał z prędkością do 140 km/h. Dzięki niskiej wartości współczynnika oporu powietrza (C_d = 0,17) wiatr niespecjalnie mu przeszkadza. Taka wartość – wiodąca wśród pojazdów dopuszczonych do ruchu drogowego – wynika z inteligentnego połączenia wielu indywidualnych środków, począwszy od bazowego kształtu nadwozia i gładkiej powierzchni przeszklenia kabiny, która „płynie” ku tyłowi, przywodząc na myśl kształt kropli wody. Równie korzystne z punktu widzenia aerodynamiki są niewielka powierzchnia czołowa (2,12 m²) oraz zmniejszony rozstaw tylnych kół. Ponieważ jest on o 50 mm węższy niż z przodu, tylne koła toczą się w „śladzie aerodynamicznym” kół przednich. Aktywny tylny dyfuzor, rozkładany automatycznie przy 60 km/h, poprawia przepływ powietrza, a tym samym znacząco przyczynia się do zmniejszenia oporu.

Dodatkowe korzyści w zakresie efektywności zapewniają opony z ich wyjątkowo niskim oporem toczenia wynoszącym 4,7 kg/t. Firma Bridgestone opracowała je we współpracy z Mercedes-Benz specjalnie dla VISION EQXX. Dla porównania, aktualna etykieta UE dla opon dla najwyższej oceny w klasie A wymaga wartości do 6,5 kg/t, a EQS używa ogumienia o oporach toczenia wynoszących 5,9 kg/t. W przypadku VISION EQXX producent ze Stuttgartu idzie jeszcze o krok dalej. Uwagę zwraca rozmiar nowych opon: 185/65 R 20 97 T, co oznacza, że mają one dużą średnicę i wąski bieżnik. Specjalny model Turanza Eco łączy dwie innowacyjne technologie firmy Bridgestone opracowane dla zwiększenia zasięgu. Pierwsza z nich, ENLITEN, zmniejsza zarówno opór toczenia, jak i masę nawet o 20%. Z kolei technologia ologic ogranicza deformację opony podczas jazdy, częściowo dzięki bardziej napiętej sekcji opasania. Ponadto, we współpracy z zespołem aerodynamicznym Mercedes-Benz, zoptymalizowano przejście pomiędzy oponą a felgą.

W górach – zysk z lekkości

Kolejną wizytówką VISION EQXX jest starannie przemyślana lekka konstrukcja, która przynosi szczególnie pozytywne wyniki w trakcie pokonywania podjazdów. Każdy zapalony rowerzysta wie, dlaczego na górskich etapach przoduje ten sam typ kolarza – ciężsi, bardziej umięśnieni sprinterzy muszą wpatrywać się w tylne światła drobniejszych zawodników. Decydującym czynnikiem jest tu stosunek mocy do masy. Nie chodzi o same osiągi w sensie „szybciej, wyżej, dalej”, ale o wytrzymałość i niższe zużycie energii.

Dokładnie to VISION EQXX zademonstrował na dojeździe do tunelu Gotarda w kierunku Włoch. Na odcinku pomiędzy Amsteg i Göschenen znajduje się 14-kilometrowy podjazd o nachyleniu do 5%. Właśnie tutaj, gdzie każdy gram dodatkowej masy pochłania energię, VISION EQXX mógł triumfować dzięki swojej masie własnej wynoszącej zaledwie 1755 kg.

Koncepcja lekkiej konstrukcji VISION EQXX sięga od zastosowanych materiałów po innowacyjne struktury bioniczne, które zapewniają korzystny stosunek mocy do masy. Za przykłady mogą posłużyć zrównoważony materiał kompozytowy z włókna węglowego i włókien palmy cukrowej, zastosowany w górnej części akumulatora – używany także w Formule 1, oraz tylna podłoga BIONEQXXTM, wyprodukowana w procesie odlewania aluminium. Element z tego lekkiego metalu zastępuje znacznie cięższy zespół kilku połączonych ze sobą części. W miejscach, które nie muszą być konstrukcyjnie wytrzymałe, pojawiły się oszczędzające materiał i masę szczeliny. To innowacyjne podejście do projektowania skutkuje zmniejszeniem wagi w porównaniu z konwencjonalnie wytwarzanym komponentem nawet o 20%.

Za niską masę własną prototypu w dużej część odpowiada również specjalne elektryczne podwozie z lekką ramą pomocniczą na wzór rozwiązań stosowanych w Formule 1 oraz aluminiowymi tarczami hamulcowymi. Kolejnym czynnikiem jest tu bateria o pojemności 100 kWh, opracowana specjalnie dla VISION EQXX. Mieści ona prawie taką samą ilość energii jak bateria EQS-a, która stanowi obecnie globalny punkt odniesienia wśród seryjnych aut elektrycznych – ale równocześnie jest o połowę mniejsza i o 30% lżejsza. Przy wymiarach zaledwie 200 x 126 x 11 cm akumulator okazuje się więc stosunkowo lekki (495 kg). Napęd elektryczny prototypu został opracowany we współpracy z ekspertami z zespołu F1 Mercedes-AMG Petronas.

Powrót w dół – siła rekuperacji

Za tunelem Gotarda czekał długi spadek. W tym miejscu VISION EQXX w pełni wykorzystał sytuację na swój własny sposób. Podczas gdy złotą zasadą profesjonalnego kolarza jest zjeżdżanie w dół na pełnym gazie, aby nadrobić czas, VISION EQXX regenerował swoje rezerwy prądu. W samochodach elektrycznych nazywa się to rekuperacją, czyli odzyskiwaniem energii podczas hamowania.

Również w tej dyscyplinie VISION EQXX wyznacza nowe standardy. Efekt rekuperacji można wykorzystywać na każdym wzniesieniu i podczas każdego manewru hamowania, zwiększając w ten sposób zasięg pojazdu. Pozytywnym skutkiem ubocznym jest małe zużycie hamulców. Dzięki temu możliwe było zastosowanie po raz pierwszy nowych typów aluminiowych tarcz hamulcowych, które ważą znacznie mniej niż ich stalowe odpowiedniki.

Dach solarny – energetyczna dawka w słonecznych Włoszech

Około południa w dolinie Padu w pobliżu Mediolanu VISION EQXX odebrał energetyczną dawkę– nie na stacji ładowania, ale dzięki wykorzystaniu nieruchomego dachu solarnego. 117 ogniw zaopatruje 12-woltowy akumulator w energię, która zasila odbiorniki pomocnicze takie jak system nawigacji. Ta wartość dodana ma wymiar obciążenia, jakie udaje się „zdjąć” z akumulatora wysokonapięciowego; można je śledzić na ekranie komputera pokładowego. W skrócie słoneczne „wspomaganie” zwiększa zasięg o ponad 2% – co na trasie przekraczającej 1000 km daje nawet 25 km.

Innowacyjny silnik eATS – potężny, oszczędny, wytrzymały

Elektryczna jednostka napędowa VISION EQXX – składająca się z silnika elektrycznego, przekładni i energoelektroniki – została opracowana wspólnie ze specjalistami F1 z HPP. Jej moc maksymalna wynosi 180 kW (245 KM). Dostępność momentu obrotowego od samego „dołu” w połączeniu z bardzo niskimi oporami aerodynamicznymi i toczenia sprawiają, że podczas podróży wykorzystano zaledwie ułamek potencjału silnika. O wiele ważniejsze niż wysokie osiągi są zresztą inne czynniki. Podobnie jak akumulator elektryczna jednostka jest kompaktowa, lekka i bardzo efektywna. Jej średnia efektywność w tym zastosowaniu wynosi 95%, co oznacza, że 95% energii z akumulatora trafia do kół.

Idzie to w parze z dalszymi korzyściami w zakresie efektywności, takimi jak zmniejszenie strat występujących w napędzie. Inżynierom Mercedes-Benz udało się ograniczyć całkowite straty w zespole napędowym (silnik, falownik i skrzynia biegów) o 44% w porównaniu z napędem elektrycznym, który nie jest oparty na tym projekcie. To znacząco wpływa na ostateczne wyniki, bowiem zwiększenie efektywności o 1% zapewnia dodatkowe 2% zasięgu. Efekt ten dodatkowo wzmacniają akumulator VISION EQXX ze swoją niezwykłą gęstością energii (prawie 400 Wh/l) oraz szczególnie wysokie napięcie robocze (ponad 900 V). Udział w oszczędnym obchodzeniu się z prądem ma też aktywne balansowanie ogniw, które zapewnia równomierne pobieranie energii z ogniw podczas podróży.

Skuteczny system zarządzania temperaturą – wystarczy pasywne chłodzenie układu napędowego

Ponieważ napęd elektryczny dzięki swojej wysokiej efektywności generuje niewiele ciepła odpadowego, podczas podróży wystarczające jest pasywne chłodzenie. Aby zapewnić równomierne chłodzenie, płyta chłodząca w podwoziu wykorzystuje przepływ powietrza. To wysoce wydajne aerodynamicznie rozwiązanie zwiększa zasięg o 20 km, a wartość C_d pozostaje na niezmienionym poziomie 0,17.

Nawet podczas wspinaczki do tunelu Gotarda żaluzje wlotu powietrza pozostawały zamknięte. System sterowania otworzyłby dodatkowy dopływ powietrza tylko przy zwiększonym zapotrzebowaniu na chłodzenie ze strony napędu elektrycznego lub klimatyzacji kabiny w upalne dni albo gdyby w zimne dni pracowała pompa ciepła. Kanał przepływu powietrza łączy wówczas strefę wysokiego ciśnienia z przodu pojazdu ze strefami niskiego ciśnienia wzdłuż górnej części maski. Umożliwia to wysoce efektywne zarządzanie temperaturą przy minimalnym oporze powietrza. Przy otwartych przesłonach wartość C_d wzrasta tylko o 0,007.

Asystent efektywności – aktywnie pomaga oszczędzać energię

Niezależnie od tego, czy mamy do czynienia z autem elektrycznym, czy spalinowym, ilość zużywanej energii w praktyce w dużej mierze zależy od stylu jazdy. W Szwajcarii, Włoszech i Francji „pedał do dechy” i tak nie wchodzi w grę – z powodu ograniczeń prędkości oraz uważnych funkcjonariuszy organów ścigania. Jednak VISION EQXX okazuje się również inteligentnym pomocnikiem i niczym pilot wspiera kierowcę, udzielając wskazówek dotyczących optymalnego stylu jazdy. Tzw. asystent wydajności dostarcza informacji o przepływie energii, stanie naładowania akumulatora, topografii drogi, a nawet o kierunku i intensywności wiatru oraz nasłonecznienia.

Klasyk tygodnia – Mercedes-Benz (W128) 220 SE Ponton Coupé z 1960 r.

System operacyjny dysponuje jednoczęściowym wyświetlaczem, który „rozciąga się” na całą szerokość wnętrza. Elementy interfejsu wspierają płynną interakcję pomiędzy kierowcą a pojazdem. Należą do nich sztuczna inteligencja (AI), naśladująca sposób działania ludzkiego mózgu. Mercedes-Benz zastosował w VISION EQXX radykalnie nowe podejście do interfejsu użytkownika. Z kolei silnik gry zapewnia zupełnie nowy poziom, jeśli chodzi o jakość grafiki. Interfejs EQXX pokazuje, w jaki sposób grafika w czasie rzeczywistym otwiera nowe cyfrowe możliwości – natychmiast reaguje na potrzeby kierowcy i wprowadza realny świat do wnętrza samochodu.

Finał we Francji – przekroczenie linii mety z około 140 km pozostałego zasięgu

Krótko przed przekroczeniem linii mety w Cassis VISION EQXX ponownie zregenerował nieco sił dzięki rekuperacji. 1008-kilometrową podróż zakończył po 11 godzinach i 32 minutach jazdy, ze 140 km pozostałego zasięgu. Oznacza to, że bez doładowania mógł wyruszyć jeszcze na wycieczkę wzdłuż wybrzeża Morza Śródziemnego.

VISION EQXX jednoznacznie udowodnił rzeczywisty potencjał wyjątkowej efektywności aut elektrycznych. Podróż do Cassis to przełomowy moment znacznie większej wyprawy, która ciągle trwa. Przed nami o wiele, wiele więcej.

VISION EQXX: podsumowanie podróży w liczbach

VISION EQXX: najważniejsze fakty w skrócie

#MissionAccomplished: ponad 1000 km na jednym ładowaniu akumulatora w prawdziwym, codziennym ruchu drogowym pozwala na spokojne podróże na długich dystansach.

#EnergyWizard: zabiegi zwiększające efektywność prowadzą do wyjątkowo niskiego zużycia energii – 8,7 kWh na 100 km.

#AeroChamp: znakomite efekty prac w zakresie aerodynamiki i designu pozwoliły na uzyskanie wzorowego współczynnika oporu powietrza C_d na poziomie 0,17, co ma szczególnie pozytywny wpływ na zużycie energii przy wysokich prędkościach autostradowych.

#RollingEfficiency: większy zasięg zapewniają też opony o znacznie niższych oporach toczenia niż klasa A etykiety UE oraz udoskonalona geometria aerodynamiczna w połączeniu z lekkimi obręczami z magnezu.

#ElectricDrive: opracowana przez Mercedes-Benz radykalnie nowa koncepcja napędu osiąga wzorową efektywność od akumulatora do kół – 95%.

#PassiveCooling: innowacyjne pasywne chłodzenie układu napędowego za pomocą płyty chłodzącej w podwoziu.

#BionicEngineering: zaawansowane cyfrowe narzędzia pozwoliły zaprojektować innowacyjne, lekkie konstrukcje, które podnoszą efektywność i zwiększają zasięg.

#SolarPower: ultracienkie panele dachowe zasilają akumulator, zapewniając do 25 km dodatkowego zasięgu.

#SoftwareDriven: oparte na oprogramowaniu podejście kluczem do sukcesu w osiąganiu celów w dziedzinach efektywności i szybkiego procesu rozwoju, w tym zaawansowanego systemu zarządzania akumulatorami.

#GlobalResponsibleLeadership: dzięki VISION EQXX Mercedes-Benz jeszcze szybciej dąży do objęcia pozycji lidera elektromobilności oraz samochodowego oprogramowania, a jednocześnie wyznacza standardy dla zrównoważonej mobilności.

VISION EQXX: najważniejsze dane techniczne w skrócie

Źródło: Mercedes-Benz