Mercedes-Benz B-Klasse F-CELL

titelbild_mercedes_fcellDie Kleinserienproduktion des umweltfreundlichen Elektroautos ist bereits gestartet. Im Frühjahr 2010 wurden die ersten der rund 200 Fahrzeuge an Kunden in Europa und den USA ausgeliefert. Herzstück der B-Klasse F-CELL ist die neue Generation des Elektroantriebs mit Brennstoffzelle, der kompakt, leistungsfähig, sicher und voll alltagstauglich ist. Die Brennstoffzelle erzeugt den Fahrstrom an Bord, wobei keine Schadstoffemissionen, sondern lediglich reines Wasser entsteht. Die wesentlichen Antriebskomponenten liegen geschützt und Platz sparend im Sandwichboden, sodass Innen- und Kofferraum vollständig nutzbar sind. Dank seiner großen Reichweite von rund 400 Kilometern und kurzer Betankungszeiten verbindet die B-Klasse F-CELL lokal emissionsfreie Mobilität mit Langstreckentauglichkeit und überzeugenden Fahrleistungen. Für Fahrspaß und -dynamik auf dem Niveau eines 2,0-Liter-Benziners sorgt der 100 kW/136 PS starke Elektromotor, der ein souveränes Drehmoment von 290 Nm entwickelt. Dabei erzielt die B-Klasse F-CELL einen NEFZ-Verbrauch (Neuer Europäischer Fahrzyklus) von umgerechnet nur 3,3 Litern Kraftstoff (Diesel-Äquivalent) je 100 Kilometer.

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Die technische Basis des Antriebs für die B-Klasse F-CELL bildet das optimierte Brennstoffzellensystem der neuesten Generation. Es ist rund 40 Prozent kleiner als das System in der A-Klasse F-CELL von 2004, entwickelt aber 30 Prozent mehr Leistung bei 30 Prozent weniger Verbrauch. Hauptkomponenten des Antriebs sind:

  • der kompakte Brennstoffzellenstack
  • die leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterie
  • drei Drucktanks für den auf 700 bar komprimierten Wasserstoff
  • sowie der kompakte und leichte Antriebsmotor an der Vorderachse.

Mercedes-Benz B-Klasse F-CELL: Querschnitt mit Antriebskomponenten (Quelle: DAIMLER)

Kaltstartfähig bis minus 25 Grad Celsius

Das Brennstoffzellenmodul der B-Klasse F-CELL, der Stack, zeichnet sich durch eine sehr gute Kaltstartfähigkeit bis minus 25 Grad Celsius aus. Das System verfügt über ein neues Befeuchtungssystem aus Hohlfasern. Dadurch kann, anders als bei den ersten Generationen der Brennstoffzelle, im Stack kein Wasser mehr gefrieren und so den Kaltstart erschweren. Selbst bei minus 15 Grad Celsius ist die Startzeit der B-Klasse F-CELL ähnlich kurz wie bei einem Fahrzeug mit modernem Dieselmotor. Durch eine spezielle Betriebsstrategie wird gewährleistet, dass der Brennstoffzellenstack nach jedem Fahrzeugstart schnellstmöglich seine optimale Betriebstemperatur von etwa 80 Grad Celsius erreicht. Dank des leitungsfähigen Kühlsystems und des intelligenten Temperaturmanagements wird diese „Wohlfühl-Temperatur“ unter allen Betriebs- bedingungen konstant gehalten.

Rund 400 Kilometer Reichweite mit einer Tankfüllung

Der Wasserstoff für den Betrieb der Brennstoffzelle wird mit 700 bar Druck in den drei Fahrzeugtanks gespeichert. Sie können knapp 4 Kilogramm des gasfömigen Kraftstoffs aufnehmen. Die Tanks sind nach außen hermetisch dicht, so dass auch bei längeren Standzeiten des Fahrzeugs kein Wasserstoff in die Umgebung entweicht. Durch den hohen Kompressionsgrad kann die B-Klasse F-CELL große Reichweiten von bis zu 400 Kilometern pro Tankfüllung erreichen, über zwei Mal mehr als die A-Klasse F-CELL. Sind die Tanks leer, können sie dank eines standardisierten Betankungssystems einfach und schnell in weniger als drei Minuten aufgefüllt werden.

Umgerechnet nur 3,3 Liter Dieselverbrauch pro 100 Kilometer

Der Elektromotor, eine permanent erregte Synchronmaschine, entwickelt eine Spitzenleistung von 100 kW/136 PS und ein – E-Motor-typisch hohes – maximales Drehmoment von 290 Newtonmetern, das bereits von der ersten Umdrehung an zur Verfügung steht. Damit tritt die B-Klasse F-CELL ausgesprochen souverän an und erfüllt hohe fahrdynamische Anforderungen, die zum Teil deutlich über dem Niveau eines Zweiliter-Benziners liegen. Dennoch verbraucht der lokal emissionsfreie Elektroantrieb mit Brennstoffzelle umgerechnet nur 3,3 Liter Kraftstoff (Diesel-Äquivalent) je 100 Kilometer im NEFZ.

Kompakte Lithium-Ionen-Batterie mit großer Speicherkapazität

Als Stromspeicher kommt eine leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterie mit Hochvolt-Technik zum Einsatz. Sie verfügt über einen Energieinhalt von 1,4 kWh und wird über den Kreislauf der Klimaanlage gekühlt. Mercedes-Benz konnte bei der Batterie der B-Klasse F-CELL auf die Erfahrungen mit der Lithium-Ionen-Technologie zurückgreifen, die für den S 400 HYBRID entwickelt wurde. Vorteile der Lithium-Ionen-Batterie sind ihre kompakten Abmessungen und die deutlich höhere Leistungsfähigkeit im Vergleich zu Nickel-Metallhydrid-Batterien (NiMH). Die Energiedichte übertrifft die der NiMH-Technologie um 30 Prozent, die Leistungsdichte um 50 Prozent. Darüber hinaus zeichnet sie sich durch einen hohen Ladewirkungsgrad und eine lange Lebensdauer aus.

Mercedes-Benz B-Klasse F-CELL: Leistungsfähig, alltagstauglich, sicher (Quelle: DAIMLER)

Intelligentes Antriebsmanagement für höchste Effizienz

Für die B-Klasse F-CELL hat Mercedes-Benz die Betriebsstrategie des Elektroantriebs mit Brennstoffzelle perfektioniert. Bei besonders tiefen Außentemperaturen erhält der Elektromotor beim Kaltstart seine elektrische Energie sowohl aus der Lithium-Ionen-Batterie als auch aus dem „hochfahrenden“ Brennstoffzellensystem. Bei wärmeren Außentemperaturen genügt der Batteriestrom, die Brennstoffzelle wird dann – je nach Leistungsbedarf – später zugeschaltet. Im Fahrbetrieb hält das Energiemanagement das F-CELL-System immer im optimalen Arbeitsbereich. Die Lithium-Ionen-Batterie gleicht Differenzen zur erforderlichen elektrischen Leistung im momentanen Fahrzustand dynamisch aus.

Bei jedem Bremsvorgang und bereits wenn man den Fuß vom Gas nimmt wandelt der Elektromotor Bewegungsenergie durch Rekuperation in elektrische Energie um, die in der Batterie gespeichert wird. Beim Rangieren oder kurzen Fahrstrecken arbeitet der elektrische Antriebsmotor mit Batteriestrom. Reicht die Kapazität des Energiespeichers nicht aus, schaltet sich die Brennstoffzelle automatisch zu. Ob die elektrische Energie aus der Lithium-Ionen-Batterie, aus der Brennstoffzelle oder aus beiden Systemen zusammen genutzt wird, entscheidet das intelligente Antriebsmanagement jeweils im Hinblick auf höchste Effizienz und Kundennutzen.

Quelle: DAIMLER

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