比五菱宏光MINI EV还省电,百公里仅8.7度电,奔驰EQXX能耗为何如此低?| 飞灵

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-来源:明镜pro-


百公里仅仅需要8.7度电,这样的车是什么概念?可能大部分人对能耗没有太多感受,但如果告诉你小巧的五菱宏光MINI EV百公里的工信部申报综合电耗是8.8度电,而实际电耗在10kWh左右,你会对这个车有什么印象?或许,你会认为这是一辆更小的车,甚至可能是两座车。但事实并非如此,这辆百公里能耗8.7度电的车,是一辆车型更大的奔驰紧凑型车VISION EQXX。


在1月初,奔驰发布了EQXX概念车。EQXX尽管是一辆概念车,但奔驰内部人士表示,这款车已经非常接近于量产形态。从尺寸来看,VISION EQXX轴距2800mm(只比CLA级轴距长了71mm,但比特斯拉model 3轴距还小75mm),小于Concept IAA(2975 mm ,CLS级别)。在去年发布的时候,奔驰官方称之为史上最优能耗汽车。不过,当时官方仅表示EQXX的百公里能耗低于10千瓦时。



虽然这个数字远高于目前特斯拉主力车型model 3的能耗表现,但外界也并不没有深切的体会到这“最优”究竟是多低。而在近期,官方通过一次真实的测试,来展现了EQXX的真实能耗。奔驰将一辆VISION EQXX从德国的辛德芬根驾驶1008km到法国的卡西斯,期间总共耗时11小时32分钟,平均能耗低至8.7kW·h,全程的平均时速为87.4km/h,最高时速为140km/h。抵达时剩余电量约15%,约等于140公里的续航里程。


由于电动车受到环境影响较大,温度、驾驶速度等变化对能耗影响极大。奔驰特意介绍了其行驶的环境。在测试期间,历经了高速公路、山路隧道等多种路况,穿越风雨湿滑、高低温差等复杂气候。整体温度在3-18°。在德国媒体的报道中,奔驰还特意临时更改了路线,以体验更多元的路况。期间,有一段长达14公里的坡道最具有挑战性,尽管其坡度仅为5°,但此后的下坡过程使用了能量回收可以弥补。另外,在阿尔卑斯山以北下着小雨,再往南,则是充满阳光。



在奔驰后期发布的视频中可以看到,整个驾驶过程中并不全部都处于高速路况。这打消了一部认为其以匀速的高速路驾驶来提升续航的质疑。电动车在70-80km/h的匀速前进,是能耗最理想的状态,而一旦速度提升,能耗则会加大。相反在低速状况下,电动车能耗不会太大。事实上,这一过程能耗情况与燃油车是相反的。而在能耗普遍高于10度电的现实情况中,EQXX这一表现确实令人惊叹。这一超低水平所引发的争议和质疑也并不意外。


这实际上是奔驰在电动车上的一贯策略。在德国媒体报道中,奔驰的负责研发的董事Markus Schäfer在测试完EQXX之后,为这个最终的成绩感到非常振奋。他表示相对于续航,更愿意强调的是能耗。他认为1000 公里也可以用一个巨大的电池来实现,就像中国制造商已经做到的那样,但这种高续航的实现与技术进步的关系不大。相反,他认为效率是未来的“硬通货”。在奔驰EQS上,也展现了其降低能耗的效果。



在汽车之家EV AH-100的测试标准下,EQS 450+ 先锋版的城市低速电耗(30±2km/h)为14.3kWh/100km,城市低速续航782km;城际高速电耗(90±2km/h)为15.8kWh/100km,高速续航成绩为707km。就一款大型轿车(EQS尺寸为5216*1926*1512mm,轴距是3210mm)来说,这个表现非常出色。比如蔚来的ET7(车身尺寸5101/1987/1509mm,轴距为3060mm),在同样媒体的测试中,低速工况下的电耗为18.14kWh/100km,而城际高速续航测试中,蔚来ET7的能耗成绩为21.54kWh/100km。


图片来源:电驹


那么,EQXX的极低能耗就产生了两个关键问题,怎么做到的,会不会在量产车中做到这一水平?


能耗“开源节流”的七个手段


不管使用何种方法,降低能耗始终是从“开源”和“节流”这两个方面来进行。其中,开源的方式是提升电池本身的密度,以及电机的能量转化率等方式进行,而节流则是车身的轻量化、降低风阻等方式。奔驰的方式也是如此。首先,EQXX在设计上就尽量避免了任何可能的负面因素,在降低风阻上可以说是达到“丧心病狂”的地步。


EQXX的车顶曲线光滑流畅,水滴式的设计延伸至车尾,这是最理想的造型之一;而其2.12平方米的极低迎风面积和紧凑后轮距提升了空气动力学表现。当车速达到60公里/小时的时候,主动式后扩散器可自动开启以优化气流,从而显著降低风阻系数。官方数据显示,EQXX拥有0.17的超低风阻系数——作为对比,风阻系数0.2已经是很多车企的极限。而连轮胎带来负面影响也没有被忽视,通过与普利司通合作,将VISION EQXX概念车轮胎的滚阻系数降至4.7,这进一步优化了能效性能。

对于电动车而言,降低重量的关键是电池包重量的下降。目前通过新的设计和新材料的应用,电池在能量密度和体积上都有大幅度的下滑,那么奔驰又是如何做的呢?奔驰为EQXX开发了全新的电池组,通过F1方程式赛车的研发思路和专业的机械设计,实现了接近400瓦时/升的能量密度,其电池体积——仅为200 x 126 x 11厘米,重量减轻30%——仅重495千克,这使其足以被放置于一辆紧凑车型中。这使得 EQXX的紧凑尺寸中,能够容纳一个可用能量接近100千瓦时的电池包。有意思的是,奔驰强调在EQXX上使用的是自研的电池。

VISION EQXX概念车专用电池包

在电池中,奔驰有大量的新技术展示。奔驰对电池的开发和优化从电芯开始。EQXX采用的电池化学成分是镍钴锰三元材料,而且阳极材料当中硅的含量非常高。同时,在电芯封装的过程中,采用了高密度的设计方案——这主要来自F1工程师们的优化。为了支持更高集成度的封装,奔驰还采用了新的冷却系统,占用空间也更小。奔驰还开发了更加先进的逆变器,主要使用碳化硅材料。


轻量化的另一步是车身重量的下降。EQXX搭载的是轻质F1副车架和配备铝制制动盘的纯电动底盘,而在电池顶盖采用源自F1方程式赛车工艺的可持续碳纤维-甘蔗复合材料;BIONEQXX™后底板铸件使用了铝制一体式铸造工艺,轻量化单体结构铸件取代了由多个部件拼接构成的沉重部件,它省去了非负载结构处的材料,与传统工艺制造的组件相比,重量降低高达20%。在全面轻量化的设计理念下,各种可能性被尝试,在EQXX上,奔驰看到了轻便的新型铝制制动盘替代钢制制动盘的可能正被验证。

第四,在提升轻量化表现上,大量仿生科技和新材料被应用。比如,EQXX的门把手采用可生物降解的纯植物丝绸;座椅应用了两款出众的皮革替代品——分别由仙人掌原材料及菌丝体制作而成;其地毯更是采用100%竹纤维编织。在设计位于后底板处的目前奔驰最大的铝结构铸件BIONEQXX™时,工程师从大量自然网格结构的力学形态与原理中汲取灵感,使用了一体化铸造工艺,重量也大为降低。BIONEQXX™与其他部件的拼接采用了42个UBQ创新材料贴片进行缝合,这些部件由生活垃圾提炼加工而成,经过几何结构优化设计,由3D打印制作成型,再通过特殊的粘合工艺制成,有着出色的刚度与隔音效果,重量更降低了15%到20%。

BIONEQXX™后底板一体式铸件

第五、是能量转化效率。EQXX的电力驱动装置由电动机、变速器和电力电子设备组成,由奔驰与高性能动力系统有限公司(HPP)的F1专家合作研发,其峰值输出功率180千瓦,能够将高达95%的电池能量直接传递给车轮,油车一般只有40%就算是顶尖水平。为了最大化地增加续航,奔驰的工程师们将EQXX传动系统(电动机、逆变器和变速器)的损耗降低了44%。


第六、补能系统。EQXX概念车的电池包拥有近400瓦时/升的能量密度,工作电压提升至900伏以上,这成为900伏技术的首次应用。900伏技术的应用,可以让整个动力系统变得更加高效,同时进一步降低逆变器的损耗,也能够支持更加轻量化或更为紧凑的整车设计方案,这也是目前全球范围内第一家。另外,EQXX的补能还来自能量回收和太阳能充电两个方面。


在EQXX的车顶上,配备的117个太阳能电池可为12伏电池系统供电,进而为导航等系统供电。太阳能充电为VISION EQXX概念车提高了2%以上的续航里程,在这全长1000多公里的旅途中,相当于提供了长达25公里的额外续航里程。为此,EQXX有两套电池系统,一套是专供车辆行驶的高压电池系统,另外一套是由太阳能支持的12V低压电池系统。

目前太阳能板转化的电能储存在磷酸铁锂电池中,专门服务于低压电池系统,未来还可以通过变压器直接储存在高压主电池系统当中。这可以减少电池的能耗,同时提供了补能的新途径。这款超薄太阳能板目前还没有进入大规模量产阶段。而另一个则是能量回收系统,这一点已经比较普遍,就不展开了。



最后,还要提及的一点是,由于驾驶者对能耗本身会产生非常大的影响,因而EQXX在降低能耗的方案上,也考虑如何引导驾驶者更省电的驾驶。EQXX本身具备L3级别驾驶(目前全球范围内唯一经过政府认定,可以解放双手的自动驾驶车)。此外,EQXX还可根据能量流、电量、地形,甚至是风和太阳的方向及强度等信息,提供最高效的驾驶风格建议。


这7点,是奔驰EQXX能够做到低能耗的核心要素。当然,EQXX由于还是概念车,很多的设计是一种接近理想化的状态,在实际上量产之后,情况会如何,外界的质疑还是比较大。比如有人士质疑这次测试是在全程高速匀速的状态下进行的,但在奔驰所发布的测试视频和德国媒体的报道中可以看出其经历的路况还是比较复杂。Markus Schäfer对德国媒体表示EQXX 的许多组件应该可以在下一代紧凑型汽车中找到,这些汽车将于 2024 年在 MMA ..上推出。

小结:一次重要的趋势引领


EQXX则代表的是紧凑型车..未来的特点,这个被称为MMA..适用于小型和中型纯电车的制造,是奔驰未来紧凑型车的主要..。该..主要是针对2024年与2025年奔驰在新生代和中型车..打造的下一代产品。


德国媒体指出,尽管2024 年的下一代电动的 A 级车在实际运行中可能无法突破 1000 公里范围。但 Schäfer 保证,奔驰电动车的每 100 公里的能耗至少会保持在 10 千瓦时的低水平。因此,这些车辆可能轻松超过900公里的续航。不仅如此,客户还可以通过电池中电池模块的数量自行决定日常生活中所需的续航范围。这一点听起来有点像是模块电池组的概念,此前的宁德时代、大众等都已经推出了可以由客户选择的电池板块数量。

尽管结果还未可知,但毫无疑问的是,奔驰将电动车的方向引入到了一个正确的方向上。从比拼续航到能效上。这就像是汽车从汽缸数量的比拼阶段进入到了油耗的阶段,这对于电动车发展而言,无疑非常重要。

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