Mercedes EQXX (2022): E-Auto mit 1.000 km Reichweite

Als die Mercedes-Leute Ende 2019 das erste Mal von ihrem Wunderauto EQXX sprachen, zweifelten viele – am E-Auto generell und an den 1.000 Kilometern Reichweite, die die Schwaben in Aussicht stellten. Zumal sie die nicht einfach mit besonders großen Akkus erreichen wollten – das könne ja jeder, so Entwicklungsvorstand Markus Schäfer. Klang das noch eher wie eine Schutzbehauptung, weil man vielleicht eben nicht Akkus mit noch mehr Kapazität als die 108 kWh des EQS darstellen konnte, wirkte der Plan, die Reichweite aus der Effizienz und die aus bahnbrechender Aerodynamik zu holen, längst nicht so spektakulär, wie eine vierstellige Reichweite.

Einen rekordverdächtigen cw-Wert von 0,20 hat schließlich schon der EQS und schafft mit seinem Reisen-Akku dennoch "nur" 780 Kilometer WLTP-Reichweite. Aber: Die neuste Batterietechnik und die innovativsten Entwicklungsmethoden sollten den EQXX zu einem Meilenstein der Automobilgeschichte machen. Man wolle an die Historie von Technik-Ikonen wie dem C111 anknüpfen.

Zwei Türen vorn, zwei Türen fake

Große Fußstapfen. Denn auch wenn Mercedes stets bemüht ist, den EQXX auf den Spuren des legendären Mercedes C111 wandeln zu lassen, der eine echte Straßenzulassung erhalten hat: Der EQXX bleibt vorerst ein Prototyp und Einzelstück. Mit dem C111 hat er bis dahin vor allem gemeinsam, dass er nur zwei Sitze hat. Die Fondtüren des EQXX sind nur eine Attrappe und nicht mehr als eine Designfinte, ebenso wie die Notsitze hinten – fast das erste gebrochene Versprechen, denn eigentlich war von einem Reiseauto im Kompaktklasseformat für vier die Rede. Immerhin: Auf die Straße soll der EQXX auch.

Pünktlich zur CES, der Consumer Electronic Show in Las Vegas, ist es rund 18 Monate nach den Ankündigungen so weit: Der EQXX feiert seine Weltpremiere – und, so viel sei verraten, die Schwaben haben trotz fehlender Türen nicht zu viel versprochen. Optisch erinnert das Forschungsfahrzeug zwar an das 2016 vorgestellte Concept IAA (cw-Wert von 0,18), darüber hinaus blickt man mit dem Auto aber weit in die Zukunft.

Rekord cw-Wert 0,17

Auch wenn der EQXX bis dato vor allem Fahrtwind aus dem Windkanal abbekommen hat, ist das Datenblatt beeindruckend: Der cw-Wert liegt bei 0,17, die Batterie kommt trotz bescheidener Abmessungen auf knapp 100 kWh Kapazität und der Verbrauch soll bei Reisetempo tatsächlich unter 10 kWh pro 100 Kilometer liegen. Alles wie versprochen. Zum Vergleich: in Benzin oder Diesel umgerechnet wäre der EQXX damit ein echtes Ein-Liter-Auto – trotz seiner rund 1750 Kilogramm. Damit ist er aber immerhin 200 Kilo leichter als ein VW ID.3. Der bringt mit seinem vergleichbaren Radstand von knapp 2,8 Metern, aber nur rund 80 Prozent der Batteriekapazität mit.

Damit die Sache mit den 1.000 Kilometern klappt, haben die Schwaben das gesamte Auto auf Effizienz getrimmt – man sagt ihnen ja eine große Affinität zu Sparsamkeit nach. Beim EQXX hieß Effizienzsteigerung vor allem der Aerodynamik arbeiten und runter mit dem Luftwiderstand. Mit einem cw-Wert von 0,17 liegt der EQXX stolze drei Hundertstel unter dem Rekordhalter für Serienfahrzeuge, dem Mercedes EQS mit seinen 0,20. Dazu muss man wissen: Jedes Hundertstel erhöht die Reichweite um rund 2,5 Prozent.

Weniger Wirbel, mehr Effizienz

Der gute cw-Wert macht aber allein noch keinen niedrigen Luftwiderstand. Der berechnet sich nämlich aus dem Produkt des Koeffizienten von 0,17 und der Stirnfläche des EQXX. Die klein zu halten war also die nächste Aufgabe von Designern und Aerodynamikern. Das Auto durfte also weder hoch noch breit werden. Die Stirnfläche beim EQXX liegt unter 2,2 m², also unter dem Niveau des Mercedes CLA oder eines Smart Fortwo. Die Stirnfläche des EQS hingegen misst, unter anderem wegen der dicken Batterie im Fahrzeugboden, rund 2,5 m². Allein die Zell-Module des EQS sind rund 20 cm hoch. Das heißt der Luftwiderstand, also das Produkt aus cw-Wert und Stirnfläche, verringert sich im Vergleich von 0,502 auf maximal 0,374 – zumindest, wenn der bewegliche Heckdiffusor des EQXX ausgefahren ist. "Der holt die Windabrisskante am Heck weiter nach oben und macht damit das Paket aus Verwirbelungen kleiner", erklärt Alexander Wäschle von der Mercedes Aerodynamik und zeigt dabei eine Animation der veränderten Luftführung auf seinem Tablet. "Das sorgt für mehr Effizienz".

Durch diese und jede Menge anderer Aerodynamik-Kniffe, wie geschlossenen Felgen, der hinten um 50 mm schmaleren Spur und der luftwiderstandsoptimierten Kühlplatte im Unterboden, muss der Hecktriebler rechnerisch maximal 4,8 kW aufbringen, um den Luftwiderstand bei 100 km/h zu überwinden. Rund ein Drittel weniger als der EQS, der 6,5 kW benötigt oder das Tesla Model 3, das 6,6 kW braucht. Der Tesla kommt wegen seines cw-Werts von 0,23 und einer ähnlichen Stirnfläche wie der des EQXX auf einen Luftwiderstand von 0,511.

MMA-Zukunftsmotor mit 150 kW

Gerade wenn es um Effizienz geht, steht auch der Antrieb im Fokus. Statt eine komplett eigene E-Maschine zu entwickeln, setzten die Verantwortlichen auf eine Adaption der für 2024 geplanten Aggregate für die Kompakt-Plattform MMA. Sie sollen in den renovierten Versionen des EQA und EQB zum Einsatz kommen. "Abgesehen vom Inverter kommt der gesamte Antrieb von uns. Er ist quasi Made in Neckartal. Die E-Maschine wurde beispielsweise in Göppingen handgewickelt," erklären Tim Wölfel und Andreas Wanke aus dem Team Development Electric Drive mit lokalpatriotischem Stolz. "Im Vergleich zur geplanten Serie haben wir nur etwas Ballast abgeworfen. Etwa die Parksperre, die Getriebeaktuatorik und Teile der Hydraulik im Motor fielen weg."

Unter anderem bei der Leistungselektronik habe man eng mit den Formel-1-Kollegen aus England zusammengearbeitet. "Anders als die Rennmaschinen, mit denen die englischen Kollegen sonst arbeiten, ging es bei uns weniger um den Overboost." Man könne den EQXX mit seinen 150 kW Leistung aber trotzdem souverän fahren. Hohe Geschwindigkeiten, jenseits der 150 km/h seien aber nicht seine Paradedisziplin.

Batteriezellen mit Silizium-Anode, 920 Volt Spannung

Erste Testkilometer absolvierte der Motor bereits in Versuchsträgern auf Basis des EQB. "Verglichen mit der knappen Zeit, die das Projekt insgesamt hatte, haben wir viel Arbeit mit der Simulation verbracht", berichtet Wanke. Mehr als 300.000 Testkilometer wurden allein virtuell zurückgelegt. Aufgrund der digitalen Vorbereitung habe man so beispielsweise nur zwei Stunden benötigt, um die Antriebseinheit zu installieren, die Software aufzuspielen und den straßentauglichen Prototypen erstmalig in Betrieb zu nehmen.

Einer der im wahrsten Sinne spannendsten Teile an diesem Elektroauto ist aber die Batterie inklusive Inverter. Denn abseits der unüblich hohen Systemspannung von 920 Volt, mit der der EQXX an den Start gehen wird, setzt der knapp 100 kWh große Akku auf die übernächste Batteriegeneration. In vier Reihen wurden mehr als 200 Zellen unter einem Gehäusedeckel aus Kohlefaser und Zuckerrohrabfällen verstaut. Ein Material, das die Formel 1-Schmiede Mercedes AMG HPP und die Chassis-Partner vom Rennteam Mercedes Grand Prix auch für die Formel-1-Autos nutzen.

Die Zellen selbst sind handgewickelt und stammen vom chinesischen Batteriehersteller CATL, der unter anderem auch die Akkus für den EQS liefert. "Die Handarbeit musste sein, weil es für diesen Zelltyp mit Silizium-Anode noch keine Fertigungsstraße gibt, auf die wir zurückgreifen können", erklärt Marco Eller, Projektleiter Batterie E-Drive.

Mehr Leistung, weniger Gewicht

Wie viel die neuen Zellen bringen, verrät ein Blick auf die Zahlen: Bei einer gravimetrischen Energiedichte von mehr als 200 Wh pro Kilogramm und einer volumetrischen Dichte von 400 Wh pro Liter bringt der Akku samt Inverter nur 495 Kilo auf die Waage. Damit ist er nicht nur rund 30 Prozent leichter als der des EQS, sondern benötigt auch nur das halbe Volumen.

Besonders stolz ist man aber auf die so genannte One-Box, die am Ende der Batterie untergebracht ist. In ihr steckt die gesamte Leistungs- und Ladeelektronik des Forschungsfahrzeugs, das ausschließlich mit Gleichstrom geladen werden kann. "Der EQXX ist für die Langstrecke gedacht, da macht AC-Laden nicht zielführend. Außerdem hätte der zweite Wechselrichter Platz und Gewicht gekostet", erklärt Eller.

Einen echten Vorteil aus der hohen Batteriespannung scheint man bei Mercedes also nicht zu nutzen, wie es etwa Porsche beim Taycan oder Hyundai beim Ioniq 5 machen. Die kommen dank 800-Volt-Technik auf durchschnittliche Ladeströme von 160 und 180 kW bei einer Ladung von 10 auf 80 Prozent auf. In der Spitze sogar auf 270 und 220 kW. Die höhere Spannung erlaubt aber dünnere Kabel, was Gewicht spart.

Schnellladen geht anders

Beim EQXX sind so rechnerisch zwar nur vergleichsweise bescheidene 120 kW Ladeleistung in der Spitze möglich und damit knapp 90 kWh weniger als beim EQS mit seinem eigentlich langsameren 400-Volt-System. Aber da der Prototyp nur knapp die Hälfte der Energie benötigt, ist das durchaus zu verschmerzen – zumal hohe Ladeleistungen in der Regel auch hohe Ladeverluste mit sich bringen. Tatsächlich braucht sich der EQXX beim Kilometer nachladen nicht zu verstecken: In 15 Minuten soll er Strom für 300 Kilometer Laden, der Ioniq 5 braucht für 100 Kilometer je nach Ladezustand 6 bis 8 Minuten, also für 300 km 3 bis 9 Minuten länger als das Forschungsauto, das dank seiner Sparsamkeit einfach weniger laden muss.

Um diese Verluste noch weiter zu senken, setzt der EQXX auf eine neue Technologie, die rund 25 Prozent weniger Energie im Standby benötigt. Außerdem arbeitet die Leistungselektronik wie bei Teslas Model 3 auf Siliziumkarbid-Basis. Die Technik ist nicht nur leistungsfähiger und hitzebeständiger als konventionelle Siliziumhalbleiter, sondern bauartbedingt auch bis zu 50 Prozent sparsamer und soll in künftigen AMG Project One Hypercars zum Einsatz kommen. Woher die Technik stammt, wollten die Mercedes-Leute nicht verraten, allerdings erklärte ZF kürzlich einen Kunden für derartige Hochleistung-Bauteile gewonnen zu haben, der eine Kleinserie produziert.

47,5-Zoll-(!)-Display

Doch auch abseits des Antriebs und des Blechkleids weiß das Technikwunder mit kleinen Finessen zu überzeugen. Im noblen, und für Mercedes-Verhältnisse beinahe schlicht gehaltenen Interieur prangt zwischen den A-Säulen ein riesiges, gebogenes und unterbrechungsfreies 8K-Touchdisplay mit einer Breite von 111 Zentimetern und einer Bildschirmdiagonale von 47,5 Zoll (ca. 121 Zentimeter) bei 7.680 x 660 Pixeln. Viel bedeutender als die schiere Größe ist aber die Technik dahinter. Denn anders als die meisten LCDs arbeitet es nicht mit klassischen Backlight-LEDs, die den Bildschirm vom Rand aus beleuchten. Im EQXX-Screen wird die Helligkeit mit rund 3.100 so genannten Dimming-Zones, also einzeln steuerbaren LEDs geregelt. Sie beleuchten das Display von hinten und können durch die einzelne Ansteuerung auch gezielt ausgeschaltet werden, so dass schwarze Flächen auch wirklich schwarz aussehen. "Das ist nicht nur hübsch, sondern spart auch Energie", erklärt Ingo Kreuz, der auch am UI und UX (User Interface und User Experience), also der Mensch-Maschine-Schnittstelle gearbeitet hat.

Sparsame KI für Sprachassistent

Für noch mehr Begeisterung sorgt bei Kreuz aber der überarbeitete Sprachassistent ("Hey Mercedes"). Der klingt nicht nur ein wenig natürlicher, sondern ihn steuert im EQXX auch ein neuer Chip der Akida-Reihe vom US-Startup Brainchip. Das junge Unternehmen hat sich darauf spezialisiert, Chips für KI-Anwendungen zu entwickeln, die 90 Prozent der Energie einsparen sollen. Der EQXX soll auf langen Reisen per Künstlicher Intelligenz energiesparend Playlists zusammenstellen, Tipps zum Fahrstil geben oder auf interessante Orte und Informationen am Wegesrand hinweisen.

Während die Ersparnis des Chips bei einer Spracherkennung, die nur rund ein bis zwei Watt benötigt, marginal erscheinen mag, versprechen sich die Entwickler weit mehr von der Technik. Denn die Bildanalyse für autonomes Fahren nach Level 4 und 5 benötigt aktuell rund 4 kW Leistung. Ließe sich der Bedarf durch den Einsatz solcher KI-Chips auf 400 Watt verringern, wäre das ein extremer Gewinn für die Reichweite automatisierter E-Autos.

Kleine Lautsprecher, großes Solardach

Nicht ganz so sparsam, aber dafür schon heute vollumfänglich einsatzfähig ist das Lautsprechersystem des Prototyps. Statt Lautsprecher in der Türe, der A-Säule oder anderen Orten im Fahrzeug setzten die Entwickler auf kleine Exemplare in der Nackenstütze. Da sie dort deutlich kleiner und leiser sein können, sind sie auch deutlich leichter und benötigen weniger Leistung. Insgesamt spare das rund 50 Prozent.

Der EQXX soll aber nicht nur sparen, sondern auch Strom erzeugen. Immerhin über 250 Watt Leistung soll das Solardach mit seinen 17 Zellen bringen. Das Solardach des Hyundai Ioniq 5 kommt nur auf 205 Watt Leistung, kann dafür aber auch direkt die Traktionsbatterie mit Energie versorgen. Die mobile Photovoltaikanlage des EQXX liefert dagegen nur Energie an das 12-Volt-Bordnetz. Aber auch dadurch ließe sich die Reichweite indirekt um bis zu 25 km steigern, da die Verbraucher nicht auf die Antriebsbatterie zugreifen würden.

Fahrversuch soll 1.000 Kilometer Reichweite beweisen

Bei all den vielen kleinen Zahlen verliert man fast das größte Versprechen aus dem Blick, mit dem Mercedes seine Technologie-Wundertüte angekündigt hat. Reicht der Sparzwang für die angestrebten 1.000 Kilometer Reichweitenrekord mit einer Akku-Ladung? Das soll der Fahrversuch im Frühjahr zeigen. Von Stuttgart will man über die Schweiz und Italien bis nach Frankreich fahren und sich mit einem Reisetempo von 120 bis 130 km/h jeweils an die Richt- beziehungsweise Höchstgeschwindigkeit der einzelnen Länder halten. Ob es klappt, steht in den Sternen. Die hielten aber schon so manches Wunder bereit.