GLC F-Cell startet in die Vorserie. Weltweit erstes Elektrofahrzeug mit Brennstoffzellen- und Batterieantrieb

Auf der IAA in Frankfurt stellen wir mit Vorserienmodellen des neuen Mercedes-Benz GLC F-Cell unseren nächsten Meilenstein auf dem Weg zum emissionsfreien Fahren vor. Unter der Technologiebezeichnung EQ Power elektrisiert das neueste für die Serie vorgesehene Elektromodell der Mercedes-Benz Familie gleich zweifach, denn es soll weltweit erstmalig die innovative Brennstoffzellen- und Batterietechnik zu einem Plug-in-Hybrid kombinieren: Neben Wasserstoff wird die rein elektrische Variante des beliebten SUV auch Strom „tanken“.

Unsere langjährige Erfahrung bei der Brennstoffzellentechnologie zahlt sich beim neuen GLC F-CELL voll aus: Die hohe elektrische Reichweite, kurze Betankungszeiten und die Alltagstauglichkeit eines SUVs werden ihn zum perfekten Begleiter machen. Möglich wird das erst durch die kompakte Bauweise unseres Brennstoffzellensystems. Ebenfalls eine echte Weltpremiere ist die Kombination mit einer großen zusätzlichen Lithium-Ionen-Batterie, die sich bequem per Plug-in-Technologie aufladen lässt.

Ola Källenius, Vorstandsmitglied der Daimler AG, verantwortlich für Konzernforschung & Mercedes-Benz Cars Entwicklung

Die Brennstoffzellentechnologie ist fester Bestandteil der Daimler Antriebsstrategie. Unter der Produktmarke EQ bündelt das Unternehmen sein Know-how rund um die intelligente Elektromobilität und bietet ein umfassendes elektromobiles Ökosystem aus Produkten, Services, Technologien und Innovationen. EQ ist deshalb ein elementarer Bestandteil der Unternehmensstrategie für die Mobilität der Zukunft, die Daimler unter dem Begriff „CASE“ zusammenfasst.

Einzigartig: Wasserstoff tanken und Strom laden

Mit unserem GLC F-CELL Vorserienfahrzeug kommt weltweit erstmalig in einem Elektromobil mit Brennstoffzelle eine Lithium-Ionen-Batterie als zusätzliche Energiequelle zum Einsatz, die extern, via Plug-in-Technologie, geladen werden kann. In einem intelligenten Zusammenspiel treiben die beiden Energiequellen den Elektromotor an – das Ganze lokal emissionsfrei. Die hohe Reichweite, kurze Betankungszeiten, eine Leistung von 147 kW (200 PS) und die neueste Generation an Assistenzsystemen mit antriebsspezifischen Features belegen mittels der präsentierten Modelle, dass der GLC F-CELL ein voll alltagstaugliches und familienfreundliches Elektrofahrzeug wird.

Neue Brennstoffzellensystem entwickelt

Für die Weltneuheit haben die Mercedes-Benz Ingenieure in enger Kooperation mit den Partnern des Daimler Kompetenznetzwerks ein komplett neues Brennstoffzellensystem entwickelt. Gegenüber der bereits seit 2010 in Kundenhand befindlichen B-Klasse F-CELL (Kraftstoffverbrauch: 0,97 kg H₂/100 km, CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km) bietet das gesamte Antriebssystem rund 40 Prozent mehr Leistung. Das Brennstoffzellensystem ist rund 30 Prozent kompakter als bisher, kann erstmals vollständig im Motorraum untergebracht werden und wird wie ein konventioneller Motor an den bekannten Aufhängungspunkten montiert. Zudem wurde der Einsatz von Platin in der Brennstoffzelle um 90 Prozent reduziert. So werden Ressourcen geschont und Systemkosten verringert – ohne Abstriche in der Leistungsfähigkeit.

Die Batterie

Die Lithium-Ionen-Batterie der präsentierten Vorserienfahrzeuge verfügt über eine Bruttokapazität von 13,8 kWh und dient zusätzlich als Energiequelle für den Elektromotor. Erstmals lässt sie sich auch extern per Plug-in-Technologie aufladen. Eine intelligente Betriebsstrategie in Kombination mit dem Brennstoffzellen- und Batteriesystem bietet ein Maximum an Effizienz und Komfort. Ebenso wie der Antriebsmotor ist der leistungsstarke Akkumulator platzsparend im Heck des SUV untergebracht. Über die 7,2 kW Onboard-Lader kann er an einer haushaltsüblichen Steckdose, einer Wallbox oder einer öffentlichen Ladestation bequem aufgeladen werden. Die Ladezeit beträgt bei Ausnutzung der gesamten Leistung ca. 1,5 Stunden.

Die Tanks

Zwei karbonfaserummantelte Tanks, die im Fahrzeugboden verbaut sind, fassen circa 4,4 kg Wasserstoff. Dank der weltweit standardisierten 700-bar-Tanktechnologie ist der Wasserstoffvorrat innerhalb von nur drei Minuten aufgefüllt. Damit unterscheidet sich der Tankvorgang zeitlich nicht von dem eines Autos mit Verbrennungsmotor.

Der Antrieb

Als Antrieb haben die auf der IAA präsentierten F-CELL Fahrzeuge eine Asynchronmaschine mit einer Leistung von 147 kW (200 PS) und einem Drehmoment von 350 Nm. Weil der Elektroantrieb keine Kardanwelle benötigt, entsteht Raum für einen der beiden Wasserstofftanks; der zweite Tank ist unter der Rücksitzbank verbaut.

Abgestimmt: Betriebsstrategie mit einzigartiger Kombinationsvielfalt

Vier Betriebsarten bestimmen das Zusammenspiel zwischen Brennstoffzelle und Hochvoltbatterie und passen die Nutzung beider Energiequellen optimal an die jeweilige Betreibssituation an.

Im Betriebsmodus HYBRID zieht das Fahrzeug Leistung aus beiden Energiequellen. Leistungsspitzen deckt dabei die Batterie ab, die Brennstoffzelle wird im optimalen Wirkungsgradbereich betrieben. Durch die intelligente Betriebsstrategie können die Eigenschaften beider Energiequellen ideal ausgenutzt werden.

Im Modus F-CELL wird der Ladezustand der Hochvoltbatterie durch die Energie der Brennstoffzelle konstant gehalten. Die Fahrt fast ausschließlich mit Wasserstoff ist der ideale Modus, wenn die elektrische Reichweite für bestimmte Fahrsituationen aufgespart werden soll.

Im Modus BATTERY fährt der GLC F-CELL rein batterie-elektrisch, gespeist aus der Hochvoltbatterie. Das Brennstoffzellensystem ist nicht aktiv. Dies ist der ideale Modus für kurze Strecken.

Im Modus CHARGE hat das Laden der Hochvoltbatterie Priorität, beispielsweise um die Batterie vor einem Wasserstofftankvorgang für die maximale Gesamtreichweite nachzuladen. Der Modus schafft zudem Leistungsreserven für Bergfahrten oder sehr dynamisches Fahren.

In allen Betriebsmodi verfügt das System über eine Rekuperationsfunktion, die es ermöglicht, Energie beim Bremsen und beim Ausrollen zurückzugewinnen und im Akku zu speichern.

Safety first: Mit Sicherheit unterwegs

Grundsätzlich legt Daimler bei allen seinen Fahrzeugen sehr hohe Sicherheitsmaßstäbe an. Das gilt für Fahrzeuge mit konventionellem Verbrennungsmotor ebenso wie für solche mit alternativen Antrieben. Das bedeutet, dass die Fahrzeuge sämtliche gesetzlichen Standards und Normen erfüllen. Die internen Sicherheitsanforderungen für Mercedes-Benz Fahrzeuge gehen jedoch noch einen Schritt weiter. Insbesondere die Crashanforderungen sind nach der sogenannten Real Life Safety Sicherheitsphilosophie ausgerichtet. Für die Batterie und für alle Bauteile, die Wasserstoff enthalten, gelten besonders strenge, Mercedes-typische Sicherheitsvorgaben. Neben der Absicherung im Fahrzeugcrash werden an allen Mercedes-Benz Fahrzeugen zusätzliche Komponententests auf Systemebene durchgeführt, die weit über die üblichen Tests hinausgehen. Die Antriebskomponenten sowie die Wasserstofftanks der F-CELL Vorserienfahrzeuge sind platzsparend und geschützt im Motorraum sowie im Unterboden untergebracht.

Selbstbewusst: Mit den Genen eines echten Mercedes

Beim Thema Ladekapazität und Insassenkomfort wird der elektrische SUV mit alltagstauglichen Eigenschaften glänzen. Lediglich eine minimale Stufe im Kofferraum wie im GLC Plug-in-Hybrid bekannt und die aufgrund der Positionierung der Wasserstofftanks leicht nach oben versetzte Rücksitzbank werden ihn unterscheiden. Auch der Klimakomfort wird beim GLC F-CELL uneingeschränkt auf dem Niveau konventioneller Fahrzeuge sein. Klimaautomatik mit Vorklimatisierung sowie beheizte Sitze und Spiegel zählen zum Standard. Bei kühleren Temperaturen wird das Fahrzeug energieeffizient die Abwärme der Brennstoffzelle nutzen und optimiert damit die Energiebilanz des Fahrzeugs.

Das Serienfahrzeug wird wie die Vorserienmodelle auch an der Vorderachse mit Schraubenfedern und an der Hinterachse mit einer Ein-Kammer-Luftfederung mit integrierter automatischer Niveauregulierung ausgestattet. So erfolgt auch bei Beladung keine Änderung der Ein- und Ausfederwege an der Hinterachse, was für ein ausgewogenes Schwingungsverhalten mit nahezu konstanter Aufbaueigenfrequenz auch bei Beladung sorgt.

Unverkennbar: Akzente im Stil der EQ Power

Zu den Designprämissen des GLC F-CELL Vorserienfahrzeugen gehören Merkmale, die den Sonderstatus allgemein und innerhalb der GLC Familie besonders betonen. Dazu gehören die formale On-Road Ausprägung und die technischen Änderungen im Exterieur und Interieur sowie das Bedien- und Anzeigenkonzept.

Durchgetaktet: Auf dem Weg zur Serie

Daimler bereitet sich konsequent auf die Serienfertigung des Mercedes-Benz GLC F-CELL vor. Mit der aktuellen Testflotte gehen die Mercedes-Benz Ingenieure zurzeit letzte wichtige Schritte auf dem Weg zum Produktionsanlauf. Marktspezifische Vertriebskonzepte, darunter auch ein Mietmodell, werden derzeit evaluiert. Der voll alltagstaugliche und familienfreundliche SUV soll, wie der GLC mit konventionellem Antrieb, in Bremen gefertigt werden.

Bei der Entwicklung und Produktion des innovativen Brennstoffzellenantriebs greift Daimler auf sein weltweites Kompetenznetzwerk zurück. Das Herzstück der Technologie, der Brennstoffzellen-Stack, ist im Joint Venture mit Partner Ford, der Automotive Fuel Cell Cooperation (AFCC) im kanadischen Vancouver, entwickelt worden. Die Produktion läuft in direkter Nachbarschaft bei Mercedes-Benz Fuel Cell (MBFC). Das gesamtheitliche Brennstoffzellen-aggregat und das Wasserstoff-Speichersystem entwickelte die Daimler Tochter NuCellSys im baden-württembergischen Kirchheim/Nabern. Das Daimler Stammwerk Untertürkheim verantwortet eine Betriebsstätte für die Brennstoffzellen-Systemmontage ebenfalls am Standort Nabern. Das aus karbonfaserummantelten Behältern bestehende Wasserstofftanksystem wird im Daimler Werk Mannheim gefertigt und die Lithium-Ionen-Batterie kommt von der 100-prozentigen Daimler Tochter ACCUMOTIVE aus Kamenz/Sachsen.

Infrastruktur maßgebend

Voraussetzung für den Erfolg der Elektromobilität ist eine flächendeckende Infrastruktur. Sowohl der Ausbau von Stromladestationen als auch von Wasserstofftankstellen wird weltweit forciert. Auch in puncto H2-Infrastruktur geht es stetig voran. Daimler hat für Deutschland gemeinsam mit seinen Partnern im Joint Venture H2 Mobility bereits einen konkreten Handlungsplan erstellt. Bis Ende nächsten Jahres soll das H2-Tankstellennetz auf 100 Stationen anwachsen. Bis 2023 wird ein Netz von bis zu 400 Wasserstofftankstellen entstehen. Ähnliche Infrastrukturprojekte werden in Europa, den USA und Japan vorangetrieben.

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