CARVIBES.BE DEEPDIVE: Mazda CX-6e (deel 2)
Patrick
8 minuten lezen
Mazda CX-6e: de techniek achter zijn elektrische aandrijving
De Mazda CX-6e combineert een lithium-ijzerfosfaatbatterij van 78 kWh met een elektromotor op de achteras. Met 258 pk, een opgegeven WLTP-rijbereik tot 484 kilometer en een maximaal DC-laadvermogen van 165 kW beschikt de elektrische SUV over een aandrijflijn die zowel voor dagelijks gebruik als langere verplaatsingen is ontwikkeld. Maar wat betekenen die technische gegevens precies? In dit tweede deel van onze deepdive onderzoeken we de batterijchemie, de werking van de elektromotor en de laadtechnologie achter de Mazda CX-6e.
Een LFP-batterij van 78 kWh: wat betekent dat?
Het batterijpakket van de Mazda CX-6e heeft een opgegeven capaciteit van 78 kWh en maakt gebruik van lithium-ijzerfosfaattechnologie, doorgaans afgekort tot LFP.
Bij dit type lithium-ionbatterij bestaat het actieve materiaal van de positieve elektrode uit lithium-ijzerfosfaat. Dat verschilt van bijvoorbeeld NMC-batterijen, waarbij nikkel, mangaan en kobalt worden gebruikt.
LFP-batterijen hebben enkele specifieke eigenschappen. Ze beschikken doorgaans over een goede thermische stabiliteit en kunnen, afhankelijk van de celconstructie en de gebruiksomstandigheden, een groot aantal laad- en ontlaadcycli doorstaan.
Daartegenover staat dat hun energiedichtheid doorgaans lager ligt dan die van vergelijkbare NMC-cellen. Voor eenzelfde hoeveelheid opgeslagen energie kan daardoor meer massa of volume nodig zijn.
Bij de CX-6e weegt het volledige batterijpakket volgens de technische specificaties 550 kg. De batterij werkt met een nominale spanning van 364 volt.
Mazda vermeldt een capaciteit van 78 kWh, maar maakt in het aangeleverde persdossier geen onderscheid tussen de bruto- en nettocapaciteit. Daardoor is niet exact bekend hoeveel energie de bestuurder daadwerkelijk kan gebruiken.
Waarom is batterijmanagement belangrijk?
De prestaties en levensduur van een batterij worden niet uitsluitend bepaald door de gebruikte celchemie.
Het batterijmanagementsysteem, of BMS, bewaakt onder meer de spanning, de temperatuur en de laadstatus van de batterijcellen.
Het systeem moet ervoor zorgen dat de batterij binnen haar toegelaten werkingsgebied blijft. Dat is belangrijk tijdens het accelereren, regeneratief remmen en opladen.
Ook de temperatuur speelt een belangrijke rol. Bij lage temperaturen verlopen de elektrochemische processen in een batterij trager, waardoor het beschikbare vermogen en de laadsnelheid kunnen afnemen.
Bij hogere temperaturen moet het batterijpakket voldoende worden gekoeld om overmatige opwarming te voorkomen.
De specifieke constructie van het thermische managementsysteem van de CX-6e wordt in het beschikbare persdossier niet gedetailleerd beschreven. Over de exacte koelcircuits en de eventuele voorverwarming van de batterij kunnen we daarom geen modelspecifieke conclusies trekken.
De elektromotor: 258 pk op de achteras
De Mazda CX-6e beschikt over één elektromotor die de achterwielen aandrijft.
Het gaat om een synchrone wisselstroommotor met een maximaal vermogen van 190 kW, of 258 pk, bij 7.000 omwentelingen per minuut.
Het maximale koppel bedraagt 290 Nm en is volgens Mazda beschikbaar tussen 500 en 5.000 omwentelingen per minuut.
Bij een synchrone elektromotor draait de rotor synchroon met het roterende magnetische veld dat door de stator wordt opgewekt.
De vermogenselektronica zet de gelijkstroom uit de batterij om in de wisselstroom die nodig is om de motor aan te drijven. Door de frequentie en de stroomsterkte te regelen, kan het systeem het toerental en het geleverde koppel nauwkeurig aanpassen.
Dat verklaart waarom een elektromotor snel kan reageren op veranderingen in de stand van het stroompedaal.
Waarom heeft de CX-6e maar één versnelling?
In tegenstelling tot een klassieke verbrandingsmotor kan een elektromotor over een breed toerentalbereik bruikbaar koppel leveren.
Daardoor heeft de CX-6e geen conventionele versnellingsbak met meerdere verhoudingen nodig.
De elektromotor drijft de achteras aan via een vaste overbrengingsverhouding en een differentieel. Die constructie brengt het motorkoppel over naar de aangedreven wielen en laat de wielen in bochten met verschillende snelheden draaien.
De keuze voor één vaste overbrengingsverhouding vermindert het aantal mechanische componenten ten opzichte van een klassieke meertrapsversnellingsbak.
Het exacte rendement van de aandrijflijn hangt echter af van verschillende factoren, waaronder de motorconstructie, de vermogenselektronica, de overbrenging en de belasting.
Mazda publiceert in het aangeleverde dossier geen gedetailleerde rendementscijfers voor de afzonderlijke componenten.
Achterwielaandrijving en prestaties
De Mazda CX-6e accelereert volgens de officiële specificaties in 7,9 seconden van 0 naar 100 km/u. De topsnelheid is elektronisch begrensd op 185 km/u.
Met een minimumgewicht van 2.125 kg zonder bestuurder bedraagt de verhouding tussen het maximale motorvermogen en de voertuigmassa ongeveer 121 pk per ton.
Dat cijfer geeft een eerste indicatie van de beschikbare prestaties, maar vertelt niet het volledige verhaal.
Bij een elektrische wagen spelen onder meer de koppelregeling, de beschikbare grip, de overbrengingsverhouding en de vermogensafgifte van de batterij een rol.
De keuze voor achterwielaandrijving betekent dat de voorwielen niet rechtstreeks verantwoordelijk zijn voor het overbrengen van het aandrijfkoppel.
Dat biedt mogelijkheden om de stuur- en aandrijfkrachten van elkaar te scheiden. Hoe dat uiteindelijk het rijgedrag beïnvloedt, hangt onder meer af van de ophangingsgeometrie, de banden, de gewichtsverdeling en de elektronische regelsystemen.
Die aspecten behandelen we uitgebreider in het derde deel van onze deepdive.
Laden: wat betekenen 165 kW en 24 minuten?
De CX-6e ondersteunt DC-snelladen met een maximaal vermogen van 165 kW.
Volgens de voorlopige gegevens van Mazda kan de batterij onder de opgegeven testomstandigheden in ongeveer 24 minuten van 10 naar 80 procent worden opgeladen.
Bij DC-laden levert de laadinstallatie gelijkstroom aan het voertuig. De boordlader, die bij AC-laden de wisselstroom omzet naar gelijkstroom, wordt daarbij omzeild.
Het batterijmanagementsysteem bepaalt hoeveel laadvermogen de batterij op een bepaald moment veilig kan opnemen.
Dat vermogen is niet noodzakelijk constant. Naarmate de laadstatus stijgt, kan het systeem de laadstroom beperken om de batterij binnen haar toegelaten spannings- en temperatuurgrenzen te houden.
Het maximale laadvermogen van 165 kW betekent dus niet dat de CX-6e gedurende de volledige laadbeurt met dat vermogen oplaadt.
Wat vertellen de opgegeven laadtijden?
Mazda vermeldt ook een laadtijd van ongeveer 15 minuten om de batterij van 30 naar 80 procent op te laden.
Op basis van de nominale capaciteit van 78 kWh komt dat traject overeen met 39 kWh aan opgeslagen energie.
Verdeeld over 15 minuten levert dat een theoretisch gemiddeld laadvermogen van 156 kW op.
Die berekening is indicatief. Ze gaat ervan uit dat de opgegeven capaciteit volledig overeenkomt met de energie die tussen de vermelde laadpercentages wordt opgeslagen. Omdat de bruikbare nettocapaciteit niet bekend is, kan het werkelijke gemiddelde laadvermogen afwijken.
Bovendien is de energie die de laadpaal levert niet volledig gelijk aan de energie die uiteindelijk in de batterij wordt opgeslagen.
De opgegeven laadtijden zijn gebaseerd op een batterij- en omgevingstemperatuur van ongeveer 25 °C en het gebruik van een DC-snellader van 200 kW.
Bij lagere temperaturen, een hogere laadstatus of een laadinstallatie met een beperkt beschikbaar vermogen kan de laadtijd langer uitvallen.
Een volledige laadcurve zou meer inzicht geven in de manier waarop de CX-6e zijn laadvermogen gedurende een laadbeurt opbouwt en afbouwt. Die informatie is niet opgenomen in het beschikbare persdossier.
Thuisladen met 11 kW
Voor AC-laden beschikt de Mazda CX-6e over een driefasige boordlader met een maximaal vermogen van 11 kW.
Bij deze vorm van laden wordt de wisselstroom uit het elektriciteitsnet door de boordlader van de wagen omgezet naar gelijkstroom voor de batterij.
Volgens Mazda duurt een volledige laadbeurt van 0 naar 100 procent ongeveer 8,5 uur bij een geschikte driefasige aansluiting.
Het werkelijke laadvermogen hangt af van de elektrische installatie, de laadpaal en de beschikbare netcapaciteit.
Bij een aansluiting die minder dan 11 kW kan leveren, zal de laadtijd overeenkomstig toenemen.
Voor het dagelijkse gebruik is vooral het verschil tussen AC- en DC-laden relevant: AC-laden is geschikt voor langere parkeerperiodes, terwijl DC-snelladen bedoeld is om onderweg in relatief korte tijd opnieuw energie bij te laden.
Rijbereik en energieverbruik: waarom maakt de uitvoering verschil?
De Mazda CX-6e heeft volgens de voorlopige WLTP-gegevens een gecombineerd rijbereik van maximaal 484 km.
Dat cijfer geldt voor de Takumi-uitvoering met 19-inch velgen. De Takumi Plus met standaard 21-inch velgen en digitale zijspiegels heeft een opgegeven rijbereik van 468 km.
Het gecombineerde energieverbruik bedraagt respectievelijk 18,9 en 19,4 kWh per 100 km.
Het verschil tussen beide uitvoeringen kan samenhangen met onder meer de banden, de wielconstructie, de voertuigmassa en de aerodynamische eigenschappen.
Grotere velgen betekenen niet automatisch een hoger energieverbruik. De bandbreedte, de rolweerstand, de totale wielmassa en de vormgeving van het wiel zijn eveneens bepalend.
Omdat de uitvoeringen op meerdere punten verschillen, kan het verschil van 16 km in WLTP-rijbereik niet uitsluitend aan de velgdiameter worden toegeschreven.
Ook de rijomstandigheden hebben een belangrijke invloed op het werkelijke energieverbruik.
Bij hogere snelheden neemt de luchtweerstand sterk toe. Bij lage temperaturen kan extra energie nodig zijn voor de verwarming van het interieur en het op temperatuur brengen van de batterij.
Het officiële WLTP-rijbereik is daarom vooral een gestandaardiseerde vergelijkingswaarde. Het werkelijke rijbereik kan naargelang de omstandigheden hoger of lager uitvallen.
In een notendop
De Mazda CX-6e combineert een LFP-batterij van 78 kWh met een synchrone elektromotor van 190 kW (258 pk) en achterwielaandrijving.
De keuze voor LFP-technologie brengt specifieke eigenschappen met zich mee op het vlak van thermische stabiliteit, energiedichtheid en levensduur. De uiteindelijke prestaties van het batterijpakket hangen echter ook af van de celconstructie, het batterijmanagement en de temperatuurregeling.
Met een maximaal DC-laadvermogen van 165 kW en een opgegeven laadtijd van 24 minuten tussen 10 en 80 procent beschikt de CX-6e over snellaadmogelijkheden voor langere verplaatsingen. Voor thuisladen is een driefasige AC-boordlader van 11 kW aanwezig.
Het voorlopige WLTP-rijbereik bedraagt maximaal 484 km, afhankelijk van de uitvoering.
Belangrijke technische gegevens, zoals de bruikbare nettocapaciteit, de volledige laadcurve en het rendement van de afzonderlijke aandrijfcomponenten, ontbreken voorlopig in het aangeleverde persdossier.
In het derde deel van onze reeks Mazda CX-6e onder de loep onderzoeken we hoe Mazda zijn Jinba Ittai-filosofie probeert te vertalen naar het onderstel, de stuurinrichting, de achterwielaandrijving en het regeneratieve remsysteem.
Over de auteur
