Claudia Carmen
Erfolgreicher erster Roadtrip hebt Effizienz eines Elektrofahrzeugs auf ein neues Niveau
Der Technologieträger VISION EQXX von Mercedes-Benz hat seine herausragende Reichweite und Effizienz auf den Straßen Europas bewiesen: Auf seiner Jungfernfahrt von Sindelfingen über die Schweizer Alpen und Norditalien nach Cassis an der Côte d’Azur hat er über 1.000 Kilometer im realen Alltagsverkehr zurückgelegt – mit einer einzigen Batterieladung. Der VISION EQXX startete bei Kälte und Regen, fuhr die regulären Geschwindigkeiten und war auf deutschen Autobahnen zeitweise auch mit bis zu 140 km/h auf der Überholspur unterwegs. Der Ladezustand des Akkus bei der Ankunft betrug rund 15 Prozent, die Restreichweite somit rund 140 Kilometer. Der Durchschnittsverbrauch hat all unsere Anforderungen übertroffen und lag bei rekordverdächtig niedrigen 8,7 kWh pro 100 Kilometer.
Damit hebt der VISION EQXX erwiesenermaßen die Reichweite und Effizienz eines Elektrofahrzeugs auf ein neues Niveau – unter realen Bedingungen und von einer neutralen Instanz bestätigt. Die Langstreckenfahrt erfolgte mit versiegelter Ladesteckdose und wurde von einem unabhängigen Sachverständigen des TÜV Süd begleitet. Damit ist auch offiziell bestätigt, dass der neue Entwicklungsansatz von Mercedes-Benz großes Potenzial aufweist: Effizienz über den Antriebsstrang und die Aerodynamik hinaus ganzheitlich bis ins kleinste Detail zu denken sowie bereichsübergreifend und mit externen Partnern enger als jemals zuvor zusammenzuarbeiten – dieses Konzept ist zu 100 Prozent aufgegangen. Es ist eine Blaupause für den Automobilbau, die neue Maßstäbe für die Effizienz und Reichweite von Elektrofahrzeugen setzt. Viele der Technologien des VISION EQXX werden daher in künftigen Mercedes-Benz Serienfahrzeugen zum Einsatz kommen.
„Wir haben es geschafft! Wir sind mühelos mehr als 1.000 Kilometer mit einer einzigen Batterieladung und einem Verbrauch von nur 8,7 kWh/100 km unter realen Verkehrsbedingungen gefahren. Der VISION EQXX ist der effizienteste Mercedes, der jemals gebaut wurde. Das Technologieprogramm, das dahintersteht, markiert einen Meilenstein in der Entwicklung von Elektrofahrzeugen. Es untermauert unseren strategischen Anspruch ‚Lead in Electric‘“, sagt Ola Källenius, Vorsitzender des Vorstands der Mercedes-Benz Group AG.
Startklar für den längsten Roadtrip seit Erfindung der Elektromobilität
Lange Touren mit dem Auto sind seit vielen Jahrzehnten ein fester Bestandteil unseres Kulturguts – viel besungen, gerne beschrieben und oft verfilmt. Roadtrips umweht stets ein Hauch von Freiheit und Abenteuer. Es geht um Individualität und die Entdeckung der Welt auf vier Rädern.
Auch der Weg zur Elektromobilität ist ein Roadtrip – spannend, herausfordernd und mit einem klaren Ziel vor Augen: maximale Effizienz durch Innovation. Der VISION EQXX steht für einen ganzheitlichen Ansatz mit Innovationen in allen technischen Bereichen, die Einfluss auf den Energieverbauch haben. „Mit dem erfolgreichen Roadtrip nach Südfrankreich haben wir gezeigt, dass Effizienz die neue Währung ist. Und der Erfolg spricht auch klar für unseren neuen kollaborativen Entwicklungsprozess, in den viele Erkenntnisse aus dem Mercedes-AMG F1-Team und seinem führenden Know-how bei Elektroantrieben eingeflossen sind. Der VISION EQXX ist das Ergebnis eines umfassenden Technologieprogramms, das eine Blaupause für die Zukunft des Automobilbaus liefert. Viele der innovativen Entwicklungen werden bereits in die Produktion integriert, einige davon auch bei der nächsten Generation der Modularen Architektur für Kompakt- und Mittelklassefahrzeuge von Mercedes-Benz. Und die Reise geht weiter. Mit dem VISION EQXX werden wir die Grenzen des Machbaren weiter ausloten“, sagt Markus Schäfer, Mitglied des Vorstands der Mercedes-Benz Group AG, Chief Technology Officer verantwortlich für Entwicklung und Einkauf.
Anspruchsvolles Streckenprofil und unterschiedliche Wetterbedingungen
Der VISION EQXX ist vollgepackt mit Innovationen. Als softwareoptimierter Prototyp ist er Teil eines weitreichenden Technologieprogramms, das neueste Digitaltechnik mit dem Mercedes-typischen Pioniergeist, der Agilität eines Start-ups und dem Tempo der Formel 1 verbindet. Die Mission bei der Entwicklung des VISION EQXX lautete, an die Grenzen des Machbaren zu gehen. Um zu zeigen, was elektrisch „machbar“ ist, hat der Technologieträger einen eintägigen Roadtrip über mehrere innereuropäische Grenzen absolviert: von Deutschland in die Schweiz, weiter nach Italien, vorbei an Mailand und schließlich bis ans Ziel, dem südfranzösischen Hafenstädtchen Cassis bei Marseille.
Das Streckenprofil – von Autobahnetappen bis hin zu Bergpassagen und Baustellen – und die Wetterbedingungen stellten den VISION EQXX vor unterschiedlichste Herausforderungen. Die Temperaturspanne reichte von nur 3 Grad Celsuis bei der Abfahrt am Forschungs- und Entwicklungszentrum in Sindelfingen bis zu 18 Grad Celsius am Ziel. Nördlich der Alpen regnete es leicht und weiter südlich wehte bei Sonnenschein ein leichter Wind. Die Wirkung der zahlreichen Effizienzmaßnahmen wurde anhand unterschiedlicher Streckenabschnitte dokumentiert.
Ein Auszug aus dem Tour-Tagebuch:
Mit bis zu 140 km/h auf der Autobahn: Geringer Luft- und Rollwiderstand zahlen sich aus
Die erste Etappe ab Sindelfingen bis zur nordöstlichen Grenze der Schweiz verläuft über die Autobahn 81. Der VISION EQXX schlüpft zeitweise mit bis zu 140 km/h durch den Wind. Mit seinem niedrigen cW-Wert von 0,17 bietet er dem Wind kaum Angriffsfläche. Die weltbeste Aerodynamik unter Fahrzeugen mit Straßenzulassung resultiert aus dem intelligenten Zusammenspiel vieler Einzelmaßnahmen. Angefangen bei der Grundform der Karosserie, die die glattflächige Kuppel des Greenhouse integriert und elegant wie ein Wassertropfen nach hinten fließt. Ebenso vorteilhaft in Sachen geringer Luftwiderstand sind die geringe Stirnfläche von 2,12 m² und die verringerte hintere Spurbreite. Sie ist 50 mm schmaler als vorne, wodurch die Hinterräder im Windschatten der Vorderräder rollen. Der aktive Heckdiffusor, der bei 60 km/h automatisch ausfährt, sorgt für eine bessere Luftführung und trägt somit maßgeblich zum verminderten Luftwiderstand bei.
Weitere Effizienzvorteile gewinnt der Technologieträger durch seine mit 4,7 Promille extrem rollwiderstandsarmen Reifen, die Mercedes-Benz gemeinsam mit seinem Entwicklungspartner Bridgestone für den VISION EQXX kreiert hat. Zum Vergleich: Das aktuelle EU-Reifenlabel fordert für die Bestwertung in der Klasse A einen Rollwiderstand von 6,5 Promille. Beim EQS werden Reifen eingesetzt, die mit 5,9 Promille bereits deutlich darunterliegen. Mit dem VISION EQXX geht Mercedes-Benz jetzt noch einen Schritt weiter. Eine auffällige Besonderheit ist die neue Reifendimension 185/65 R 20 97 T, die für einen großen Durchmesser bei schmaler Lauffläche steht. Die speziellen Turanza Eco-Reifen kombinieren zwei innovative Technologien von Bridgestone, die eine höhere Reichweite ermöglichen: Die ENLITEN-Technologie reduziert den Rollwiderstand und das Gewicht um bis zu 20 Prozent. Die ologic-Technologie verringert die Verformung des Reifens während der Fahrt – unter anderem durch einen stärker gespannten Reifengürtel. Darüber hinaus wurde in Zusammenarbeit mit dem Aerodynamik-Team von Mercedes-Benz der Strömungsübergang vom Reifen zur Felge optimiert.
Über alle Berge: Vorteil für Leichtgewichte
Zu den besonderen Merkmalen des VISION EQXX zählt auch der konsequente Leichtbau, der sich vor allem an Steigungen positiv auswirkt. Wer sich für Radsport interessiert weiß, warum auf Bergetappen immer der gleiche Fahrtyp die Nase vorn hat: Es sind die drahtigen Federgewichte, die den muskulösen und deshalb schwereren Sprintern bergauf das Rücklicht zeigen. Der entscheidende Faktor ist das Leistungsgewicht. Und dabei geht es nicht um die schiere Performance im Sinne von „schneller, höher, weiter“, sondern um Ausdauer und geringeren Energieverbrauch.
Genau das demonstriert der VISION EQXX bei der Anfahrt zum Gotthard-Tunnel Richtung Italien eindrucksvoll. Auf dem Streckenabschnitt zwischen Amsteg und Göschenen geht es 14 Kilometer am Stück bergauf, mit bis zu fünf Prozent Steigung. Hier, wo jedes Gramm an Mehrgewicht Energie „frisst“, punktet der VISION EQXX mit seinem Leergewicht von nur 1.755 Kilogramm nachhaltig.
Das Leichtbaukonzept des VISION EQXX ist umfassend – von den verwendeten Materialien bis hin zu innovativen bionischen Strukturen, die ein günstiges Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht ergeben. Beispielshaft dafür stehen der nachhaltige Kohlenstofffaser-Zucker-Verbundwerkstoff, aus dem das Oberteil der Batterie besteht und der auch in der Formel 1 eingesetzt wird, sowie der im Aluminium-Gussverfahren hergestellte BIONEQXXTM Heckboden. Das Leichtmetall-Strukturbauteil ersetzt eine deutlich schwerere Baugruppe aus mehreren miteinander verbundenen Teilen. Es hat Lücken an Stellen, an denen keine strukturelle Festigkeit notwendig ist und spart so Material. Dieser innovative Konstruktionsansatz führt zu einer Gewichtseinsparung von bis zu 20 Prozent gegenüber einem konventionell gefertigten Bauteil.
Ein großer Teil der Gewichtseffizienz geht auch auf das Konto des rein elektrischen Fahrwerks mit leichtem F1-Hilfsrahmen und Aluminium-Bremsscheiben sowie der Traktionsbatterie. Der neu entwickelte Stromspeicher des VISION EQXX hat mit 100 kWh fast die gleiche Energiemenge wie der Akku des EQS, der im weltweiten Vergleich der kaufbaren Elektroautos Bestwerte erzielt. Allerdings hat er 50 Prozent weniger Volumen und 30 Prozent weniger Gewicht. Der Effekt: Die kompakte, nur 200 x 126 x 11 cm große und mit 495 Kilogramm vergleichsweise leichte Batterie passt in einen Kompaktwagen. Der elektrische Antrieb wurde in Zusammenarbeit mit den Experten vom Mercedes-AMG Petronas F1 Team entwickelt.
Zurück ins Tal: Wer rekuperiert gewinnt
Hinter dem Gotthard-Tunnel geht es kilometerweit bergab. Hier nutzt der VISION EQXX die Gunst der Stunde auf seine Art und tut, was Profi-Radsportlern, die der eisernen Regel „mit Vollgas bergab, um Zeit gut zu machen“ folgen, nie in den Sinn käme: Er regeneriert seine Energiereserven. Bei Elektroautos spricht man von Rekuperation, der Rückgewinnung von Bremsenergie. Auch in dieser Disziplin setzt der VISION EQXX dank seines hocheffizienten elektrischen Antriebsstrangs neue Maßstäbe.
Den Rekuperationseffekt kann der VISION EQXX bei jeder Art von Gefälle und bei jedem Bremsvorgang nutzen und so seine Reichweite vergrößern. Positiver Nebeneffekt: Dank elektrischer Bremse werden die mechanischen Bremsen kaum beansprucht. Das wiederum ermöglicht es erstmals, neuartige Alu-Bremsscheiben einzusetzen, die deutlich weniger wiegen als ihre Pendants aus Stahl.
Solardach: Energiesnack im sonnigen Italien
Einen kräftigen Energiesnack holt sich der VISION EQXX um die Mittagszeit in der Po-Ebene nahe Mailand – nicht an der Ladesäule, sondern über sein fest eingebautes Solardach. Die 117 Solarzellen speisen die 12‑Volt-Batterie, die Nebenverbraucher wie das Navigationssystem mit Strom versorgen. Der Mehrwert ist messbar: Die Hochvoltbatterie wird entsprechend entlastet, was sich auf dem Display des Bordcomputers ablesen lässt. Insgesamt vergrößert der Solar-Booster die Reichweite um mehr als zwei Prozent – was bei über 1.000 Kilometer Fahrstrecke gute 25 Kilometer ausmacht.
Innovativer eATS: kraftvoll, genügsam, ausdauernd
Der gemeinsam mit den F1-Rennsportspezialisten von HPP entwickelte elektrische Antriebsstrang (eATS) des VISION EQXX – bestehend aus Elektromotor, Getriebe und Leistungselektronik – hat eine Spitzenleistung von 180 kW. Dank des ab der ersten Motorumdrehung verfügbaren Drehmoments und der sehr geringen Fahrwiderstände des VISION EQXX muss das volle Potenzial während der gesamten Tour so gut wie nie abgerufen werden. Viel wichtiger als Höchstleistung sind andere Faktoren: Der eATS ist wie die Batterie kompakt, leicht und hocheffizient. Der mittlere Wirkungsgrad für diese Anwendung liegt bei 95 Prozent. Das heißt, dass 95 Prozent der Energie aus der Batterie an den Rädern ankommen.
Damit einher gehen weitere Effizienzvorteile wie die Reduktion von Verlusten im Antriebsstrang. Konkret: Den Ingenieuren von Mercedes-Benz ist es gelungen, die Gesamtverluste im Triebstrang (Motor, Inverter und Getriebe) gegenüber einem E-Antrieb, der nicht auf diesem Projekt basiert, um 44 Prozent zu reduzieren. Auch das summiert sich unter dem Strich: Ein Prozent mehr Effizienz bringt zwei Prozent mehr Reichweite. Diesen Effekt unterstützt auch die Batterie des VISION EQXX dank ihrer bemerkenswerten Energiedichte von knapp 400 Wh/l und der besonders hohen Betriebsspannung von mehr als 900 Volt. Stichwort Hochspannung: Die erstmals eingesetzte Technologie bewährt sich während der gesamten Reise – keine Probleme wie etwa Leitungsüberhitzung, sondern alles im grünen Bereich. Weitere Effizienzgewinne resultieren aus dem aktiven Cell Balancing. Es gewährleistet, dass die Energie während der Fahrt gleichmäßig aus den Zellen entnommen wird. Dies erhöht die nutzbare Energie und damit die Reichweite nochmals.
Effizientes Wärmemanagementsystem: Passive Kühlung des Antriebsstrangs reicht aus
Da der elektrische Antriebsstrang dank seines hohen Wirkungsgrads nur wenig Abwärme entwickelt, reicht während der gesamten Fahrt eine passive Kühlung. Die Kühlplatte im Unterboden nutzt die vorbeiströmende Luft und sorgt für eine gleichmäßige Kühlung. Diese aerodynamisch effizienteste Lösung steigert die Reichweite um 20 Kilometer und der cw-Wert bleibt unverändert niedrig bei 0,17.
Selbst beim Anstieg zum Gotthard-Tunnel bleiben die Luftklappen geschlossen. Das Luftregelsystem würde nur bei erhöhtem Kühlbedarf des E-Antriebs oder stärkerem Klimatisierungsbedarf für Insassen an heißen Tagen oder im Wärmepumpenbetrieb an kalten Tagen einen zusätzlichen Luftpfad öffnen. Die Luftführung verbindet dann das Staudruckgebiet der Fahrzeugfront mit dem Unterdruckgebiet der Motorhaube. Dies ermöglicht ein hocheffizientes Thermomanagement bei minimalen Luftwiderstand. Der cw-Wert würde nur um sieben Punkte (0,007) steigen.
Effizienz-Assistent: Aktive Unterstützung beim Stromsparen
Ob E-Antrieb oder Verbrenner: Wieviel Energie ein Motor in der Praxis verbraucht, hängt letztlich stark von der Fahrweise ab. „Pedal to the metal“ ist in der Schweiz sowie in Italien und Frankreich ohnehin keine Option, dafür sorgen Tempolimit und aufmerksame Ordnungshüter. Der VISION EQXX erweist sich darüber hinaus aber als intelligenter Partner, der dem Fahrer wie ein Co-Pilot mit Tipps zur bestmöglichen Fahrweise zur Seite steht. Der Effizienz-Assistent informiert über Energiefluss, Batteriestatus, Topografie und sogar über die Richtung und Intensität von Wind und Sonne.
Das UI/UX besitzt ein völlig neues, einteiliges Display, das sich über die gesamte Innenraumbreite erstreckt. Elemente der Benutzeroberfläche unterstützen die nahtlose Interaktion zwischen Fahrer und Fahrzeug. Unter anderem durch Künstliche Intelligenz (KI), die die Funktionsweise des menschlichen Gehirns nachahmt. Im VISION EQXX verfolgt Mercedes-Benz einen radikal neuen UI/UX-Ansatz. Eine „Game Engine“ hebt die UI-Grafik auf ein völlig neues Niveau. Die Benutzeroberfläche zeigt, wie Echtzeitgrafiken neue digitale Möglichkeiten eröffnen, indem sie sofort auf die Bedürfnisse des Fahrers reagieren und die reale Welt ins Fahrzeug bringen.
Finale in Frankreich: Zieleinlauf mit rund 140 Kilometern Restreichweite
Kurz vor seinem Zieleinlauf in Cassis sammelt der VISION EQXX nochmal Energie durch Rekuperation. Nach 11 Stunden und 32 Minuten reiner Fahrzeit beendet er seinen 1.008 Kilometer langen Roadtrip mit einer Restreichweite von rund 140 Kilometern. Damit könnte er ohne Nachladen wieder aufbrechen zu einem kleinen Trip entlang der südfranzösischen Mittelmeerküste.
Der VISION EQXX hat im realen Verkehr ein enormes Effizienzpotenzial für Elektrofahrzeuge unter Beweis gestellt. Sein erster Roadtrip nach Cassis ist ein Meilenstein auf einer langen Reise, die längst nicht zu Ende ist.
Mercedes-Benz AG / 14.04.2022
Foto: Mercedes-Benz AG
