VISION EQXX przesuwa granicę efektywności

VISION EQXX jest pełen udoskonaleń, które przesuwają granice efektywności – dzięki połączeniu zaawansowanej techniki i utalentowanej pracy zespołowej. Tak powstaje dopuszczony do ruchu prototyp oferujący większy zasięg, mniejsze zużycie energii oraz więcej namacalnego luksusu i wygody – a to wszystko przy ograniczonym wpływie na przyrodę. Efektywniejszy jest także sam proces projektowania samochodu: czas prac skrócono dzięki zastosowaniu licznych cyfrowych narzędzi i wykorzystaniu opartego na oprogramowaniu podejścia.

VISION EQXX: najważniejsze informacje w skrócie

• Osiągnięcia inżynierskie w zakresie efektywności zapewniły zdumiewające zużycie energii – poniżej 10 kWh na 100 km.
• Nowy, przełomowy zespół napędowy – zaprojektowany i zbudowany we własnym zakresie przez Mercedes-Benz – osiąga wzorcową efektywność od akumulatora do kół na poziomie 95%.
• Ponad 1000 km na jednym ładowaniu po drogach publicznych kładzie kres niepokojowi związanemu z zasięgiem.
• Dzięki połączeniu eksperckiego doświadczenia i myślenia rodem z Formuły 1, chemicy Mercedesa zajmujący się akumulatorami „wcisnęli” energię z EQS-a do rozmiarów samochodu kompaktowego. Akumulator VISION EQXX mieści prawie 100 kWh energii, ale ma o 50% mniejszą objętość i jest o 30% lżejszy niż pakiet stosowany w luksusowej limuzynie EQS.
• Projektanci odpowiedzialni za wygląd nadwozia i aerodynamicy uzyskali wzorowy współczynnik oporu powietrza Cd równy 0,17.
• Innowacyjne materiały pochodzące z recyklingu oraz pochodzenia roślinnego pozwalają ograniczyć ilość odpadów i zmniejszyć ślad węglowy.
• Aby zaprojektować wysoce efektywny, a przy tym zwarty elektryczny zespół napędowy oraz lekką obudowę akumulatora, pionierski zespół inżynierów Mercedes-Benz współpracował z „najszybszym” laboratorium wyścigowym na świecie, zlokalizowanym w High Performance Powertrains (HPP).
• Zainspirowani naturalnymi formami, współpracując przy tym ze start-upami, inżynierowie Mercedesa wykorzystali zaawansowane cyfrowe narzędzia, aby obniżyć wagę i zmniejszyć ilość odpadów poprzez usunięcie nadmiaru materiału przy pomocy druku 3D.
• W uzyskaniu większego zasięgu pomagają opony o bardzo niskich oporach toczenia i aerodynamicznie zoptymalizowanej geometrii w połączeniu z lekkimi obręczami z magnezu.
• Lekkie tarcze hamulcowe wykonane ze stopu aluminium pozwalają obniżyć masę własną VISION EQXX.
• Elektryczna platforma z lekką ramą pomocniczą rodem z F1 zapewnia wyścigową efektywność na otwartych drogach.
• Ultracienkie panele dachowe zasilają akumulator, zapewniając nawet 25 km dodatkowego zasięgu dziennie.
• Intuicyjny, inteligentny interfejs użytkownika ze wskazówkami dotyczącymi oszczędnej jazdy zapewnia jeszcze większą interakcję samochodu z kierowcą.
• Projektowanie nadwozia i wnętrza całkowicie skoncentrowane na zasilaniu prądem podkreśla rolę przełomowego prototypu w całkowicie elektrycznej przyszłości – Mercedes-Benz buduje i chce budować najbardziej pożądane samochody, również elektryczne.
• Od czystej kartki do gotowego prototypu w zaledwie 18 miesięcy: VISION EQXX jest częścią programu technologicznego, który umożliwia przystosowanie innowacyjnych rozwiązań technicznych do produkcji seryjnej szybciej niż kiedykolwiek wcześniej.
• VISION EQXX demonstruje transformację Mercedes-Benz w firmę bazującą w pełni na napędach elektrycznych oraz oprogramowaniu.
• VISION EQXX przyspiesza cel Mercedes-Benz – „Lead in Electric”, czyli przywództwa w dziedzinie napędów elektrycznych – i wyznacza standardy w zakresie zrównoważonej mobilności.
• VISION EQXX to elektryczny odpowiednik samochodu spalającego 1 litr paliwa na 100 km. Do pokonania 100 km zużywa bowiem mniej niż 10 kWh energii elektrycznej. W przeliczeniu na zużycie paliw kopalnych odpowiada to ok. 1/100 km. A oto kilka przykładów tego, na ile wystarczy 10 kWh energii w innych dziedzinach życia: - praca suszarki do ubrań przez nieco ponad 3 godziny; - praca przeciętnego domowego klimatyzatora przez ok. 3 godziny; - używanie żelazka przez 5 godzin; - oglądanie 50-calowego telewizora LED przez 100 godzin; - uruchomienie konwencjonalnego oświetlenia (nie LED-owego) dużego stadionu na ok. 3 minuty.
• VISION EQXX jest bardziej aerodynamiczny niż piłka do futbolu amerykańskiego. Podczas długodystansowych podróży typowy samochód elektryczny około 2/3 swojej energii zużywa na „przebijanie” powietrza. Współczynnik powietrza Cd prototypu równy 0,17 może mieć duże znaczenie podczas jazdy z wyższymi prędkościami. Redukcja Cd o zaledwie 0,01 zwiększa zasięg pojazdu elektrycznego o około 2,5%. Dla porównania współczynnik oporu powietrza piłki do futbolu amerykańskiego wynosi 0,18-0,20.
• Najważniejsze dane techniczne VISION EQXX: - użyteczna pojemność baterii: <100 kWh; - maks. napięcie systemowe: >900 V; - zużycie energii: <10 kWh/100 km; - Cd: 0,17; - moc maks.: ~150 kW (~204 KM); - rozstaw osi: 280 cm; - masa własna pojazdu: ~1750 kg.

Samochód z misją – najbardziej efektywny Mercedes-Benz, który kiedykolwiek powstał

Epokę napędu elektrycznego w motoryzacji definiują zasięg i efektywność. Duży zasięg sprawi, że samochody elektryczne sprawdzą się w każdej podróży, a to zwiększy ich popularność. Z kolei wysoka efektywność zapewni korzyści w zakresie rozmiaru akumulatora i redukcji masy, co pozwoli zajechać dalej mniejszym kosztem. Mercedes-Benz jest zdeterminowany, aby być w tej dziedzinie liderem. Dzięki EQS o mocy 245 kW (zużycie energii elektrycznej w cyklu mieszanym WLTP: 15,7-19,8 kWh/100 km; emisje CO₂: 0 g/km) już teraz przewodzi w rankingach rzeczywistych zasięgów.

Ale Mercedes-Benz nie spoczywa na laurach. Kierując się ideą zerowego wpływu na naszą planetę i odpowiedzialnym wykorzystaniem zielonej energii, inspiruje swoich inżynierów do dalszego przekraczania granic oraz intensywnych prac nad uzyskaniem zupełnie nowego poziomu zasięgu i efektywności. Rezultatem tej misji jest VISION EQXX – prototyp, który pokazuje korzyści, jakie można osiągnąć dzięki przemyśleniu wszystkiego od podstaw. Pojazd ten reprezentuje postępy we wszystkich elementach elektrycznego zespołu napędowego, a także w zakresie lekkiej konstrukcji i wykorzystania zrównoważonych materiałów. W połączeniu z szeregiem innowacyjnych środków zwiększających efektywność, w tym zaawansowanego oprogramowania, VISION EQXX pozwala odkrywać nowe granice efektywności.

Mercedes-Benz VISION EQXX pokazuje sposób, w jaki wyobrażamy sobie przyszłość samochodów elektrycznych. To owoc projektu, który rozpoczęliśmy zaledwie półtora roku temu – projektu prowadzącego do zbudowania najbardziej efektywnego Mercedesa w historii, o niespotykanym zużyciu energii poniżej 10 kWh na 100 km. Jego zasięg na jednym ładowaniu wynosi ponad 1000 km, a akumulator zmieściłby się nawet w aucie kompaktowym. VISION EQXX to samochód zaawansowany w wielu wymiarach – włącznie z futurystycznym designem. Właśnie w tym kierunku zmierza cała nasza firma: będziemy budować najbardziej pożądane auta elektryczne na świecie – powiedział Ola Källenius, prezes zarządów Daimler AG i Mercedes-Benz AG.

VISION EQXX jest jednym z efektów programu, który zapewnia podstawy dla przyszłości motoryzacyjnej inżynierii. Wiele jego rozwiązań jest już wdrażanych do produkcji – w tym następna generacja modułowej platformy MMA dla kompaktowych i średniej wielkości samochodów Mercedes-Benz.

Od innowacyjnego układu napędowego po lekką „bioniczną” konstrukcję, od pomysłowego zarządzania temperaturą po opływowe nadwozie – skoncentrowana na efektywności inżynieria przyczynia się do niezwykłego zużycia energii i rzeczywistego zasięgu VISION EQXX w każdym detalu. 

Słowo »zasięg« brzmi banalnie, ale jest złożonym wyzwaniem technicznym. Najłatwiej umieścić w samochodzie większy akumulator. To jednak wiąże się z większą masą i rozmiarami i nie jest najlepszym podejściem, również ze względu na wykorzystanie ograniczonych zasobów. VISION EQXX prezentuje wyniki niezwykłego wyzwania: wywindowaliśmy efektywność na zupełnie nowy poziom i zbadaliśmy nowe sposoby na zwiększenie zasięgu samochodu elektrycznego – powiedział Joerg Bartels, wiceprezes Mercedes-Benz ds. inżynierii pojazdów i funkcji pojazdu.

Ten niezwykły projekt przeszedł drogę od kartki papieru do gotowego pojazdu w zaledwie 18 miesięcy. Pozwolił połączyć pracę talentów nie tylko ze Stuttgartu, ale także z Formuły 1 oraz różnych start-upów, partnerów oraz instytucji z całego świata i stworzyć wielofunkcyjny, multidyscyplinarny zespół. Efektem jego prac są zaawansowane, wysoce efektywne rozwiązania z rzeczywistym potencjałem na niedaleką przyszłość.

Superefektywny zespół napędowy VISION EQXX rozwija moc około 150 kW (204 KM). Projektanci postawieni przed jasną, konkretną listą celów opracowali elektryczny układ napędowy o najlepszym na świecie połączeniu efektywności, gęstości energii i lekkiej konstrukcji. Jego sprawność wynosi 95%, co oznacza to, że do 95% energii z akumulatora trafia na koła. W przypadku najbardziej wydajnego układu napędowego z silnikiem spalinowym parametr ten wynosi ok. 30%, a przeciętnego długodystansowego biegacza – ok. 50%.

Elektryczna jednostka napędowa VISION EQXX składa się z silnika elektrycznego, przekładni oraz energoelektroniki i wykorzystuje nową generację węglików krzemu. Energoelektronika bazuje na tej z nadchodzącego hipersamochodu Mercedes-AMG Project ONE.

Rozwój akumulatora we współpracy z HPP

Zamiast po prostu zwiększać rozmiar baterii, Mercedes-Benz i zespół HPP opracowali dla VISION EQXX całkowicie nowy zestaw akumulatorów, osiągając niezwykłą gęstość energii wynoszącą bliską 400 Wh/l. Wartość ta umożliwiła stworzenie zestawu akumulatorów o użytkowej pojemności niespełna 100 kWh i wyjątkowo kompaktowych gabarytach. W efekcie »upakowaliśmy« energię z EQS-a w aucie o wymiarach pojazdu kompaktowego – powiedział Adam Allsopp, dyrektor HPP ds. zaawansowanych technologii. Akumulator mieści prawie taką samą ilość energii, ale jest o połowę mniejszy i o 30% lżejszy. System zarządzania baterią i energoelektronika zostały zaprojektowane z absolutnym naciskiem na zmniejszenie strat. Przy okazji wiele się nauczyliśmy, co wpłynie na przyszłe programy rozwojowe.

Znaczny wzrost gęstości energii wynika po części ze znacznego postępu w dziedzinie chemii anod. Wyższa zawartość krzemu i zaawansowany skład oznaczają, że mogą one pomieścić znacznie więcej energii niż anody powszechnie stosowane obecnie. W uzyskaniu imponującej gęstości energii pomógł również wysoki poziom integracji z zestawem akumulatorów. Osobny przedział na komponenty elektryczne i elektroniczne (EE), zwany OneBox, zapewnia więcej miejsca na ogniwa, a jednocześnie przynosi dodatkowe korzyści w zakresie montażu i demontażu. Akumulator wraz z OneBoxem waży ok. 495 kg.

Mając przed sobą zadanie przesuwania granic technicznej wykonalności na wszystkich poziomach, zespół zajmujący się opracowywaniem akumulatorów postanowił poeksperymentować też z niezwykle wysokim napięciem. Podwyższenie jego poziomu do ponad 900 V okazało się przydatnym narzędziem badawczym w rozwoju energoelektroniki.

Innowacyjny system zarządzania ciepłem

VISION EQXX otrzymał zaawansowany system zarządzania temperaturą, który z jednej strony zachowuje energię cieplną, a z drugiej znacznie ogranicza pobór prądu potrzebnego do chłodzenia. Oba te czynniki przyczyniają się do uzyskania maksymalnej efektywności. W jaki sposób? Wyjątkowa sprawność elektrycznej jednostki napędowej oznacza, że wytwarza ona tylko minimalną ilość ciepła odpadowego. Pomogło to w zaprojektowaniu wyjątkowo małego i lekkiego systemu zarządzania temperaturą. Dopracowana interakcja aerożaluzji, zaworów chłodziwa oraz pomp cieczy chłodzącej sprawia, że elektryczna jednostka – składająca się z silnika, energoelektroniki i przekładni – utrzymuje najbardziej optymalny bilans temperatur przy minimalnych kosztach energii.

Innowacyjna pompa ciepła VISION EQXX „odsysa” ciepło generowane przez układ napędowy oraz z otaczającego powietrza, zapewniając przytulną temperaturę w kabinie. Jej imponująca wydajność znacznie zwiększa zasięg pojazdu w chłodniejszych częściach świata. Podczas osuszania wilgotnego powietrza z otoczenia pompa wykorzystuje nawet „entalpię parownika”. Entalpia to energia utajona uwalniana jako ciepło, gdy para wodna w powietrzu zmienia stan z gazowego na wodny.

Niech świeci słońce – większy zasięg dzięki energii słonecznej

Układ elektryczny, który zasila wiele urządzeń pomocniczych VISION EQXX, dodatkową energię czerpie ze 117 ogniw słonecznych na dachu. Opracowano je we współpracy z Instytutem Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE – największym europejskim instytutem badawczym z dziedziny energii słonecznej. W ciągu jednego dnia, dach może zwiększyć zasięg pojazdu na długich trasach nawet o 25 km.

Design i aerodynamika – mistrzostwo w rozwiązywaniu konfliktów

Jedną z największych przeszkód w zakresie efektywności podczas jazdy z wyższymi prędkościami jest opór powietrza. Na jego pokonanie typowy pojazd elektryczny poświęca wtedy prawie 2/3 energii, dlatego VISON EQXX ma ultraniski współczynnik oporu Cd wynoszący 0,17 .

Nadwozie prototypu, polakierowane na efektowny, srebrny kolor Mercedes-Benz o nazwie alubeam, ma opadającą ku tyłowi linię dachu, której kształt przywodzi na myśl kroplę wody. Przykładem współpracy w zakresie designu, aerodynamiki i inżynierii jest chowany tylny dyfuzor, który rozkłada się tylko przy wyższych prędkościach, gdy powietrze staje się znacznie trudniejszym przeciwnikiem. Po złożeniu estetycznie dopasowuje się on do linii tylnej części nadwozia. Jego konstrukcja stanowiła poważne wyzwanie inżynieryjne – programiści zadbali o to, aby ten pozornie prosty mechanizm spełnił wiele kryteriów. Oprócz działania w każdych warunkach musiał również być lekki i natychmiast chować się w przypadku uderzenia w tył pojazdu.

Rekordowa aerodynamika VISION EQXX to również zasługa wiele innych osiągnięć. Powierzchnia czołowa samochodu jest mniejsza niż w przypadku obecnego CLA, a nawet… smarta. Rozstaw tylnych kół jest o 50 mm mniejszy niż z przodu, a w przednim zderzaku zamontowano kurtyny powietrzne, które współpracują z osłonami kół. Specjalne kanały powietrzne prowadzą nawet dodatkowe powietrze chłodzące nad przednią pokrywą i w razie potrzeby otwiera przesłony chłodzące. W porównaniu z konwencjonalnym wylotem powietrza w kierunku podwozia zmniejsza to opór interferencyjny wokół lusterek i ogólny opór aerodynamiczny pojazdu.

Efektywne koła i opony – zoptymalizowane pod kątem oporów toczenia i aerodynamiki

Opony stanowią najważniejszy łącznik z drogą w każdym samochodzie. W przypadku ogumienia VISION EQXX inżynierowie Mercedes-Benz współpracowali z firmą Bridgestone. Prototyp korzysta z opon Bridgestone Turanza Eco, które zapewniają bardzo niski opór toczenia. Konstrukcja opony ma również aerodynamicznie zoptymalizowane ściany boczne, dopasowane do osłon zamontowanych na 20-calowych, lekkich obręczach z kutego magnezu. Ich półprzezroczyste wypełnienie z podwójnymi ramionami wyróżniają akcenty w kolorze różowego złota.

Wnętrze: urzekająca prostota

VISION EQXX reprezentuje też nowy, purystyczny styl projektowania wnętrz. Architektura kokpitu skupia się na zaledwie kilku modułach, bez skomplikowanych kształtów, a lekkie wizualnie struktury zintegrowano tu w całkowicie organiczny sposób – w rezultacie tradycyjne elementy wykończeniowe stały się zbędne.

Interfejs użytkownika VISION EQXX katapultuje podróżujących w responsywną, inteligentną i opartą na oprogramowaniu przyszłość. Efektowny, intuicyjny w obsłudze, całkowicie zintegrowany wyświetlacz ma przekątną 47,5”. Dzięki rozdzielczości 8K (7680x660 pikseli) pełni funkcję portalu łączącego kierowcę i pasażerów z samochodem oraz światem zewnętrznym.

Wspólnie z ekspertami nawigacyjnymi NAVIS Automotive Systems, Inc. (NAVIS-AMS) zespół Mercedes-Benz opracował pierwszy system nawigacji 3D w czasie rzeczywistym na ekranie tej wielkości. Pozwala on na płynne powiększanie i przewijanie od mapy satelitarnej do widoku trójwymiarowej reprezentacji miasta z wysokości 10 metrów. Dzięki wykorzystaniu jednoczęściowego wyświetlacza nawigacja oferuje użytkownikowi niezwykle przejrzyste i intuicyjne prowadzenie po trasie.

O luksusowym charakterze kabiny decyduje również szerokie wykorzystanie lekkich, zrównoważonych materiałów i detali inspirowanych produktami organicznymi. Podstawową zasadą był tu maksymalny komfort przy minimalnej wadze bez korzystania z produktów pochodzenia zwierzęcego. We wnętrzu zastosowano dużą liczbę innowacyjnych materiałów pochodzących od start-upów z całego świata. Na przykład uchwyty drzwi są wykonane z włókna Biosteel® firmy AMsilk. Ta wysokowytrzymała, certyfikowana wegańska tkanina przypominająca jedwab pochodzi od wynalazcy włókien biofabrykowanych (identycznych z naturalnymi). Innym zrównoważonym materiałem zdobiącym wnętrze VISION EQXX jest Mylo^TM – sprawdzona alternatywa dla wegańskiej skóry, wykonana z grzybni. Posłużyła ona do wykończenia detali foteli. Wykładziny zostały w 100% wyprodukowane z włókna bambusowego – naturalnego surowca, który oferuje niezwykle luksusowy wygląd. Te zrównoważone, innowacyjne materiały mają potencjał, by zastąpić stosowane obecnie produkty ropopochodne i te pochodzenia zwierzęcego.

VISION EQXX w dużym stopniu wykorzystuje też odpady z recyklingu, takie jak przetworzone butelki PET. Poza obiciem podłogi i paneli drzwi służą one do produkcji tkaniny DINAMICA® (w 38% wykonanej z przetworzonych butelek PET), która pokrywa deskę rozdzielczą, górne elementy boczków drzwi i podsufitkę.

Zaawansowane materiały karoserii zapewniają postęp w dziedzinie lekkiej konstrukcji

Nadwozie VISION EQXX stanowi jeden z pierwszych przykładów zastosowań w Mercedes-Benz stali o niskiej emisji CO₂, w 100% wyprodukowanej ze złomu, przy użyciu techniki elektrycznego pieca łukowego. Gatunki takiej stali zostały niedawno wprowadzone do produkcyjnych pojazdów z gwiazdą.

Drzwi VISION EQXX wykonano z hybrydy komponentów CFRP i GFRP (tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem węglowym i szklanym) z aluminiowymi wzmocnieniami. Oprócz korzyści w zakresie wagi konstrukcja ta zapewnia równowagę pomiędzy sztywnością i plastycznością w przypadku zderzenia. Dolną część drzwi wzmacnia nowa pianka poliamidowa, optymalizująca pochłanianie energii w przypadku zderzenia bocznego.

Ponadto VISION EQXX otrzymał aluminiowe tarcze hamulcowe, które poza niższą masą własną mają szereg innych zalet – są całkowicie wolne od korozji, a także, dzięki innowacyjnej powłoce, pozwalają nawet o 90%zredukować emisję pyłu hamulcowego. Masę zmniejszą również nowe, zaawansowane sprężyny z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym, opracowane we współpracy z Rheinmetall Automotive.

Źródło i zdjęcia: Daimler