Die Historie der Mercedes-Benz Konzeptfahrzeuge
Stuttgart
22.08.2011
Die Vielfalt der Elektroantriebe: Concept BlueZERO
Fakten
  • Fahrzeug 1: BlueZERO E-Cell
  • Fahrzeug 2: BlueZERO E-Cell PLUS
  • Fahrzeug 3: BlueZERO F-Cell
  • Vorstellung: Januar 2009
  • Ort: North American International Auto Show, Detroit
  • Zielsetzung: Flexible Plattform für verschiedene Lösungen der Elektromobilität
  • Antrieb:
    1) BlueZERO E-Cell: Elektromotor, 100 kW (70 kWDauerleistung), Energieversorgung über Lithium-Ionen-Akku, bis zu 200 Kilometer Reichweite
    2) BlueZERO E-Cell PLUS: Elektromotor, 100 kW (70 kW Dauerleistung), Energieversorgung über Lithium-Ionen-Akku und Dreizylinder-Ottomotor (50 kW/68 PS) als Range Extender, bis zu 600 Kilometer Reichweite insgesamt, bis zu 100 Kilometer Reichweite rein elektrisch
    3) BlueZERO F-Cell: Elektromotor, 100 kW (70 kW Dauerleistung), Energieversorgung über eine mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle, Reichweite mit einer Tankfüllung bis zu 400 Kilometer
Technische Highlights
  • Modulares Antriebskonzept auf Basis der Sandwichboden-Architektur von Mercedes-Benz
  • Transluzente Flächen in Leichtbaukomponenten wie der Heckklappe erlauben Blick auf die Aluminiumstruktur
  • Konsequente Integration der Antriebs- und Energiespeichertechnik stellt konstruktiven Vorteil gegenüber anderen Elektroautos dar
Den Weg in eine umweltverträgliche Elektromobilität zeigt Mercedes-Benz auf der North American International Auto Show (NAIAS) im Januar 2009 in Detroit mit dem Concept BlueZERO. Dabei handelt es sich um ein modulares Konzept, das auf Basis einer gemeinsamen Fahrzeug-Architektur drei Modelle mit unterschiedlichen Antriebs­Konfigurationen ermöglichte. Den Auftakt macht der BlueZERO E-Cell mit einem batterieelektrischen Antrieb, der eine rein elektrische Reichweite bis zu 200 Kilometer bietet. Der BlueZERO E-Cell PLUS hat ebenfalls einen batterieelektrischen Antrieb, der allerdings mit einem zusätzlichen Verbrennungsmotor als Stromgenerator („Range Extender“) verbunden ist. Das macht eine Gesamtreichweite bis zu 600 Kilometer möglich (rein elektrisch bis zu 100 Kilometer). Das dritte Konzept ist der BlueZERO F-Cell mit einer Brennstoffzelle, die elektrische Energie aus Wasserstoff produziert und eine Reich­weite von mehr als 400 Kilometern mit einer Tankfüllung erzielt.
Realisiert worden sind die drei Varianten auf Basis der einzigartigen Sandwichboden-Architektur, die Mercedes-Benz bereits von Mitte der 1990er-Jahre an auch mit Blick auf die Integration alternativer Antriebe für die A- und B-Klasse eingeführt hat. Ein großer Vorteil der weiterentwickelten Konstruktion ist, dass die wesentlichen Antriebskomponenten schwerpunktgünstig, Platz sparend und bestmöglich geschützt im Unterboden des Fahrzeugs eingebaut sind. Maßstäbe setzen die fünfsitzigen BlueZERO-Studien auch in puncto Leichtbau, Innenraumgestaltung und Karosserie-Design.
Alle drei Varianten teilen sich wesentliche technische Komponenten, auch Design und Fahrzeugdimensionen sind identisch. Kompakte Außenabmessungen verbinden die nur 4,22 Meter langen Fahrzeuge mit einem großzügigen und variablen Innen- und Gepäckraum. Fünf vollwertige Sitzplätze, rund 450 Kilogramm Zuladung und ein Gepäckraum mit mehr als 500 Liter Volumen machen sie zu voll alltagstauglichen Automobilen. Dank Sandwich-Konstruktion mit erhöhter Sitzposition bieten sie außerdem höchste Crash-Sicherheit für Passagiere und Technik sowie hervorragende Rundumsicht.
Gegenüber Elektroautos, die auf konventionellen Fahrzeug-Plattformen basieren und ursprünglich nur für den Einsatz von Verbrennungs­motoren konzipiert worden sind, bietet das Concept BlueZERO folgende überzeugende Vorteile:
  • Das Raumangebot bleibt vollständig erhalten. Durch die Integration der Antriebskomponenten im geräumigen Sandwichboden sind keine Kompromisse bei Fahrgast- und Kofferraum sowie der Variabilität notwendig.
  • Die im Sandwichboden eingebaute Antriebstechnologie sorgt für einen niedrigen Schwerpunkt. Daraus resultiert ein besonders sicheres und agiles Fahrverhalten.
  • Die Crash-Sicherheit liegt dank des Sandwichkonzepts und der Unterbringung wesentlicher Antriebskomponenten zwischen den Achsen auf dem für Mercedes‑Benz typisch höchsten Niveau.
Damit unterscheiden sich die BlueZERO-Modelle maßgeblich von herkömmlich aufgebauten Elektroautos, bei denen beispielsweise die schwere und voluminöse Speicherbatterie im Kofferraum oder im Bereich der Rücksitze untergebracht war.
Alle drei Modelle fahren klassentypisch mit Frontantrieb. Sie haben identische Komponenten, die aus einem modularen Baukastensystem stammen. Dazu zählte der flüssigkeitsgekühlte Lithium-Ionen-Akku mit einer Speicherkapazität von bis zu 35 kWh. Die flüssigkeitsgekühlten Hochvolt-Zellen arbeiteten je nach Konfiguration mit einer Spannung von 240 bis 426 Volt. Der kompakte Permanent­magnet-Synchron-Elektromotor mit einer Maximalleistung von 100 kW und einer Dauerleistung von 70 kW erreicht eine Höchst­drehzahl von 13.280/min. Er entwickelt ein maximales Drehmoment von 320 Newtonmetern und ein Dauerdrehmoment von 180 Newton­metern. Alle drei Varianten beschleunigen in weniger als 11 Sekunden von null auf 100 km/h. Die Höchstgeschwindigkeit ist im Sinne einer optimalen Reichweite und Energieeffizienz elektronisch auf 150 km/h begrenzt.
Bei einer Ladeleistung von 15 kW können die Lithium-Ionen-Akkus des BlueZERO E-Cell und des BlueZERO E-Cell PLUS innerhalb von 30 Minuten Energie für 50 Kilometer Reichweite speichern. Rein elektrische Reichweiten von 100 Kilometern beziehungsweise 200 Kilometern fordern eine Ladezeit von einer beziehungsweise zwei Stunden. Bei einer Ladeleistung von 7 kW, wie sie etwa ein üblicher Drehstromanschluss zur Verfügung stellt, verdoppeln sich die Ladezeiten. Auch das Laden an einer haushaltsüblichen Steckdose ist möglich. Für diese beiden Fahrzeuge ist eine Elektronik vorge­sehen, die intelligente Ladestationen und Abrechnungssysteme unterstützt.
Beim BlueZERO E-Cell PLUS ist im Heck als zusätzlicher Range-Extender der aus dem smart fortwo bekannte 1,0-Liter-Turbo-Ottomotor eingebaut. Der kompakte Dreizylinder erzeugt bei konstant 3500/min eine Leistung von 50 kW und lädt bei Bedarf über einen gleich starken Generator während der Fahrt den Lithium-Ionen-Akku mit einer Kapazität von 17,5 kWh nach. Mit einer Tankfüllung sind so bis zu 600 Kilometer Reichweite möglich. Die rein elektrische, lokal emissionsfreie Reichweite beträgt bis zu 100 Kilometer. Der NEFZ-Verbrauch (Neuer Europäischer Fahrzyklus) liegt bei 4,5 Litern pro 100 Kilometer. In Verbindung mit einer Plug-in-Batterie erreicht das Fahrzeug einen Kohlendioxid-Ausstoß von lediglich 32 Gramm pro Kilometer.
Die neue Brennstoffzellen-Generation, die im BlueZERO F-Cell zum Einsatz kommt, ist kompakter und mit einer Maximalleistung von 90 kW (80 kW Dauerleistung) zugleich auch leistungsfähiger als die Vorgängerversion. Sie ist kaltstartfähig bis zu einer Temperatur von minus 25 Grad Celsius und zeichnet sich zudem durch kurze Betankungszeiten aus. Der BlueZERO F-Cell erzielt gemäß NEFZ eine Reichweite von deutlich mehr als 400 Kilometern (gemäß NEFZ-Zyklus) ohne lokale Emissionen. In der Praxis erfüllt das Fahrzeug hohe fahrdynamische Anforderungen, dabei verbraucht der familiengerecht konzipierte Kompaktwagen umgerechnet nur 2,9 Liter Kraftstoff (Dieseläquivalent) je 100 Kilometer. Auch bei dieser Variante des Concept BlueZERO ist die Antriebstechnik (hier Elektromotor, Hochvolt-Batterie sowie Wasserstofftank) Platz sparend unterhalb der Fahrgastzelle angeordnet. Das System nutzt in jeder Fahrsituation die jeweils effizienteste Energiequelle. So arbeitet der Elektromotor beim Einparken oder Rangieren nur mit Batteriestrom. Beim Beschleunigen liefern Brennstoffzelle und Batterie gemeinsam Energie. Beim Bremsen dient der Elektromotor als Generator und lädt die Batterie auf. So nutzt das effiziente System auch die Energie, die beim konventionellen Bremsen in Wärme umgewandelt würde, und speichert sie in der Lithium-Ionen-Batterie.
Bei allen drei BlueZERO-Varianten ist die wegweisende Technologie einheitlich und attraktiv verpackt. Die eigenständige und dabei unverkennbar Mercedes-typische Formensprache der Karosserie zeigt den fortschrittlichen Charakter der Konzeptfahrzeuge auf den ersten Blick.
Die kraftvoll-elegant gezeichnete Front prägt der Kühlergrill mit mittig platziertem Stern. Zur guten Aerodynamik trägt unter anderem die geschlossene Frontschürze bei, die konzeptbedingt ohne Kühllufteinlässe auskommt. Die 20 Zoll großen Räder sind ebenfalls aerodynamisch optimiert. Leichtlaufreifen reduzieren hierbei den Rollwiderstand.
Die markanten Charakterlinien an den Flanken geben eine sehr dynamische Seitenlinie und betonen die bionische (biologische und technische), aus der Natur als Vorbild biologischer Funktionen abgeleitete Struktur. Dieses stilprägende Merkmal des Mercedes-Benz bionic car, das im Jahr 2005 erschienen ist, ist für die BlueZERO-Modelle adaptiert und weiterentwickelt worden. Diese Elemente geben dem Karosseriekörper seine kraftvolle Spannung.
Die prägnante Heckansicht der Konzeptfahrzeuge wird von Rücklichtern in Form eines geschwungenen „L“ geprägt. Zusätzlich haben die Designer hier eine neue Qualität der Lichtinszenierung realisiert: Transparente Scheiben erzeugen einen rötlich leuchtenden Lichtvorhang. Dieser schwingt zu den Seiten hin sanft aus, wobei der Effekt von leicht diffuser „Lichtwatte“ entstand. Dieser Effekt wiederholt sich bei den Frontscheinwerfern, hier in Weiß. Darüber hinaus erzeugen die vorderen Leuchten mithilfe neuartiger Linsen­Technologie und einer Plexiglaskante ein „C“-förmiges Tagfahrlicht mithilfe hochmoderner LED-Lichttechnik.
Transluzente Flächen machen die normalerweise verborgene Technik sichtbar. Beispielsweise besteht die lichtgrau getönte Heckklappe komplett aus dem leichtem, aber hoch stabilen Kunststoff Lexan, der den Durchblick auf die Aluminiumstruktur des versteifenden Rahmens ermöglicht. Zugleich bietet die transparente Heckklappe einen zusätzlichen Einblick in den Innenraum, wobei die Vorteile der Sandwichboden-Plattform auf einen Blick deutlich werden: Kofferraum und Innenraum sind für maximalen Kundennutzen vollständig erhalten, es gibt keine Technikkompo­nen­ten, die hier untergebracht werden müssen.
Den umfassenden Anspruch der Konzeptfahrzeuge betonen die Mercedes-Benz Designer unter anderem durch die Farbgebung in drei neuen ALU-BEAM-Farbtönen. Dabei setzen sie bei jeder der drei Varianten individuelle Akzente: Der BlueZERO E-Cell ist in frischem ALU-BEAM Gelb gehalten, der BlueZERO F-Cell tritt in ALU-BEAM Grün auf. Für den BlueZERO E-Cell PLUS haben die Designer ein selbstbewusstes ALU-BEAM Orange gewählt.
Die Radabdeckungen sind – wie zahlreiche andere Design-Elemente – transparent gehalten und lassen die mit dreidimensionalen Lichteffekten hervorgehobenen Radspeichen sichtbar werden. Außerdem sind alle drei Varianten mit einem semitransparenten Leichtbau-Panoramadach mit integrieten Solar-Panels ausgestattet. Die dort verwendeten Dünnschicht-Zellen lassen 20 Prozent des einfallenden Lichts in den Innenraum passieren. Bei entsprechender Sonnenein­strahlung erzeugen sie eine Strommenge, die beispielsweise zum Aufladen von Mobiltelefonen oder mobilen MP3-Playern ausreicht.
Der Innenraum ist in einer vollständig neuen, progressiven Formensprache gestaltet: Die Linien verlaufen geschwungen und subtil in den organischen Oberflächen. Das Concept BlueZERO ist eine konsequente Fortführung der bionischen Gestaltungslinie und an das Mercedes-Benz bionic car angelehnt. Eine Vielzahl an Strukturen aus der Natur, die einem organischen Wachstum nachempfunden sind, finden sich in verschiedenen Verkleidungsteilen wieder: in den Ablagen der Türen, dem Cockpit, der Mittelkonsole, dem Laderaum und im Ladekantenschutz.
Die vielen farbigen transparenten Oberflächen verleihen dem Innenraum einen Eindruck von Leichtigkeit. Dafür sorgen semitransparente Oberflächen, deren Kanten markante Lichtbrechungen abbilden. Dieses Spiel von Transparenz und Kantenbetonung unterstützt die weiche Formensprache kontrastreich. Die angedeute­ten fluoreszierenden Leiterbahnen in der Mittelkonsole stehen für den Einzug eines Antriebskonzepts der Zukunft.
Die sportlich gestalteten Frontsitze haben optische Sitzpolstereinlagen mit dynamisch angeformten Rückenlehnen. Die Gesamterscheinung wirkt leicht und schlank, der Fahrzeuginnenraum damit spürbar offener. Als Fünfsitzer bieten die Konzeptfahrzeuge die Flexibilität und Funktionalität heutiger Kompaktfahrzeuge.
Das Materialkonzept beruht im wesentlichen auf einer Ton-in-Ton-Komposition, angereichert durch farbliche Akzente. So signalisieren beispielsweise die Gurtfarbe und der Nahtfaden in den Verkleidungsteilen eine Verbindung zum Exterieur. Das in den Sitzen eingelassene Lederband bildet die optische Brücke zum haptisch hochwertigen Leder-Lenkrad. Die Materialien sind dank ihrer Oberflächenqualität in einem hohen Maße beanspruchbar. Der Materialmix aus Textilien und Kunststoffen verbindet hohe Wertigkeit mit High-Tech-Appeal.
Mit den BlueZERO-Konzeptstudien gibt Mercedes-Benz einen sehr konkreten Ausblick auf die Zukunft des elektrischen Fahrens. Wesentliche Bestandteile des modularen Antriebskonzepts sind für künftige Serienfahrzeuge von Mercedes-Benz gedacht. Das modulare Baukasten-System ermöglicht im Segment der Elektroautos maßgeschneiderte Antriebslösungen für individuelle Anforderungen. Ein erstes Ergebnis ist die Mercedes-Benz B-Klasse F‑Cell mit Brennstoff­zellenantrieb, deren Kleinserienproduktion 2009 startete.
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