Härtetests rund um den Globus. Der EQC auf dem Weg in die Serie

Prototypen und Vorserienfahrzeuge des EQC (Stromverbrauch kombiniert: 21,3 – 20,2 kWh/100 km; CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km)** werden bei Tests auf vier Kontinenten (Europa, Nordamerika, Asien und Afrika) bis zur Markteinführung mehrere Millionen Kilometer zurückgelegt haben. Zum Versuchsprogramm gehören über 500 Einzeltests.

Der EQC muss wie alle Mercedes-Benz Fahrzeuge das anspruchsvolle Standardprogramm absolvieren. Hinzu kommen spezielle Tests für den elektrischen Antrieb, die Batterie und das Zusammenspiel aller Antriebskomponenten. Die Mercedes-Benz Ingenieure können dabei auf den umfassenden Erkenntnissen der digitalen Erprobung aufbauen, die sowohl der Absicherung der Baubarkeit als auch der Simulation von beispielsweise Aerodynamik, Crash- und Schwingungsverhalten (NVH: noise, vibration, harshness; Deutsch: Geräusch, Vibration, Rauigkeit) diente. Hinzu kommen intensive Tests auf einer Vielzahl von Prüfständen im Mercedes-Benz Technology Center Sindelfingen. Das Verhältnis zwischen digitaler und realer Erprobung beträgt etwa 35 zu 65 Prozent.

Lange bevor die ersten Prototypen fahrbereit waren, begann schon die Erprobung des EQC – nämlich am Rechner. Eine fahrphysikalische Besonderheit ist die tiefe Schwerpunktlage aufgrund der Batterie im Unterboden. Schon in der Konzeptphase wurden daher auf Basis der vorliegenden Konstruktions- und Funktionsdaten Simulationen zur Fahrdynamik und Fahrsicherheit gemacht.

Hochgeschwindigkeitsstabilität, Abroll- und Komfortverhalten, Gier-und Eigenlenkverhalten des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt (Unter- oder Übersteuern) und Bremsstabilität können in dieser frühen Entwicklungsphase schon sehr genau vorausberechnet werden. Zudem wird ein reales ESP® (Elektronisches Stabilitätsprogramm) mit einem Simulationsmodell verbunden. So entstehen sehr genaue Prognosen für das Verhalten in den Disziplinen Fahrdynamik und Fahrsicherheit.

Digital erprobt in 3D

Anhand von Konstruktions- und Flächendaten werden im Virtual Reality Center (VRC) Baugruppen des zukünftigen Fahrzeugs dreidimensional dargestellt – sogar ganze Fahrzeuge können fotorealistisch wiedergegeben werden. Die Darstellungen werden von den Konstrukteuren und Versuchsingenieuren gemeinsam gesichtet und in einer Art „Versuchsfahrt im Stand“ anhand standardisierter Prüfschritte wie an einem echten Fahrzeug bewertet. Dabei gelingt es, rund 30 Prozent der über 1.000 standardisierten Prüfschritte am digitalen Fahrzeug so zu beurteilen, wie es während einer realen Straßenerprobung der Fall wäre. Die Bewertungen umfassen zum Beispiel den Öffnungswinkel der Heckklappe, das Wischfeld der Scheibenwischer oder das kontrollierte Abtropfen von Wasser beim Öffnen einer Tür nach einem Regen.

Auch hinsichtlich der Akustik lassen sich bereits viele Details beurteilen. Der Versuchsingenieur sichtet die Maße, die Dicke, die Größe, den Verbauort und das Material der jeweiligen Isolationsteile und erteilt nach erfolgter positiver Bewertung in Abstimmung mit dem Konstrukteur seine Freigabe. Ein weiteres Beispiel ist die versuchsseitige Bewertung möglicher Scheuerstellen: Dabei sichtet der Versuchsingenieur die Verlegung von nicht formstabilen Teilen, wie Verschlauchungen und Kabelsträngen, bereits in einer ganz frühen Phase und erkennt potenziell kritische Stellen. Durch Simulationen frühzeitig abgesichert werden auch das Crashverhalten, die Aerodynamik und sogar die Fahrdynamik: Hier lassen sich durch die Anordnung der Lenkung, der geometrischen Ausführung von Achsteilen und der Radführung Beurteilungen ableiten. Grundsätzlich gilt: Je feiner die Datenaufbereitung, desto mehr Umfänge können genauer bewertet werden.

Vom Rechner auf den Prüfstand …

Der nächste Schritt war die Komponenten-Erprobung auf einer Vielzahl von Prüfständen und Testeinrichtungen. So nutzten die Fahrwerksingenieure das Fahrsimulator-Zentrum im Mercedes-Benz Technology Center (MTC) in Sindelfingen, um Komfort und Fahrverhalten des EQC zu überprüfen und zu erspüren, lange bevor fahrfertige Prototypen zur Verfügung standen.

Mit dem Simulator für Ride-Komfort (Federungskomfort) beispielsweise wird das berechnete Komfortverhalten des EQC frühzeitig subjektiv erfahren und bewertet. Die erste reale Erprobung startet dadurch von einem deutlich besseren Ausgangsniveau. Damit haben die Ingenieure in der späteren Entwicklungsphase mehr Zeit für den Feinschliff in der Abstimmung.

Umfangreiche Tests auf dem Applikationsprüfstand im Mercedes-Benz Antriebsintegrationszentrum (AIZ) am Standort Sindelfingen.

Über 70 Konfigurationen möglich: Crash-Erprobung im TFS

Validiert wurde die Unfallsicherheit des EQC im Mercedes-Benz Technologiezentrum Fahrzeugsicherheit (TFS), das im November 2016 als modernstes Crashtest-Zentrum der Welt eröffnete wurde. Zu den Besonderheiten des Zentrums zählt eine stützenfreie Crashhalle mit den Abmessungen 90 x 90 m. Diese hindernisfreie Fläche ermöglicht unter anderem die Erprobung von Pre-Crash-Systemen in der Vorunfall-Phase und Fahrzeug-Fahrzeug-Crashtests. Das flexible und effiziente Crashbahnkonzept erlaubt komplexe Erprobungen in rund 70 verschiedenen Crashtest-Konfigurationen.

Donnerwetter: Der Sturm findet im Labor statt

In den Klima-Windkanälen, in unmittelbarer Nachbarschaft zum TFS, bekam der EQC nicht nur seinen aerodynamischen Feinschliff, sondern Karosserie, Antrieb und Klimasystem wurden unter Laborbedingungen bei extremsten Wetterereignissen geprüft. Temperaturen von minus 40 bis plus 60 Grad Celsius, Orkane mit Windgeschwindigkeiten bis 265 km/h, tropische Regengüsse und heftige Schneestürme gehören zum Standardprogramm der Versuchsingenieure. Ist die Karosserie dicht? Wie lange dauert das Abtauen vereister Scheiben? Hält die Klimaanlage die Scheiben auch bei extremer Luftfeuchtigkeit beschlagfrei? Lassen sich die Türen auch bei tiefsten Temperaturen öffnen? Dies sind nur einige der vielen Fragen, die abgeklärt werden.

Batterieerprobung in der Kältekammer.

… und vom Prüfstand auf die Straße

Nachdem die ersten Prototypen fahrbereit waren, begann die Sommer- und Wintererprobung des EQC. Gefahren wird auf zahlreichen Testgeländen in Arjeplog (Schweden), in der Nähe von Barcelona (Spanien), in Phoenix (USA), in Peking, Heihe und Chengdu (China) sowie in Boxberg und Papenburg (Deutschland). Noch vor der offiziellen Eröffnung finden seit diesem Jahr auch Fahrten auf dem neuen Daimler Testgelände in Immendingen (Deutschland) statt. Die Straßenerprobung führte die Testteams durch ganz Europa, zum Beispiel in die Sierra Nevada (Spanien) und in die deutschen Mittelgebirgsregionen Schwäbische Alb und Schwarzwald.

Zum Versuchsprogramm gehören über 500 Einzeltests, neben Standardprogrammen für alle Fahrzeuge auch spezielle für den elektrischen Antrieb, die Batterie und das Zusammenspiel aller Antriebskomponenten. Zu den besonderen Dauerläufen gehören auch der so genannte Taxi-Test, der Stadtfahrten mit häufigen Standpausen abbildet, sowie ein Vielfahrer-Zyklus, bei dem hohe tägliche Fahrleistungen im Vordergrund stehen.

Heiß auf Eis: Die Wintererprobung

Seit Jahrzehnten testet das Unternehmen jedes neue Modell unweit des Polarkreises unter Extrembedingungen – bei eisigen Temperaturen von bis zu minus 35 Grad Celsius, schneebedeckten Straßen und auf dem blanken Eis zugefrorener Seen. Im kleinen nordschwedischen Ort Arjeplog in Lappland betreibt Mercedes-Benz dazu ein Testzentrum. Neben der Straßenerprobung im hohen Norden wird hier auf speziell eingerichteten Prüfstrecken getestet. Fordernde Hügelauffahrten mit bis zu 20 Prozent Steigung, Teststrecken mit unterschiedlich griffigen Belägen, Handlingparcours und Kreisbahnen auf dem nahezu blanken Eis des zugefrorenen Sees bilden maximale Anforderungen an die Antriebs- und Regelsysteme.

Neue Herausforderungen bei einem Elektrofahrzeug sind beispielsweise die Leistungsabgabe des Elektromotors beim Kaltstart und mit durchgekühlter Batterie, die Reichweite im Kundenfahrbetrieb, das Handling von Ladekabeln bei eisigen Temperaturen, die Vorklimatisierung – in diesem Fall das Heizen des Fahrzeugs vor dem Start - und die Betriebsstrategie samt Rekuperation. Hinzu kommen die wegen der dynamischen Momentenverteilung der beiden Elektromotoren an Vorder- und Hinterachse besondere Abstimmung der Fahrdynamik und des ESP® Systems. Ist die Regelung der beiden Elektromotoren schnell und präzise genug? Stört die Rekuperation die ESP®-Regelung? Gibt das Bremspedal auch in Kombination mit Rekuperation eine zuverlässige Rückmeldung? Reagieren Lenkung, Bremsen und Allradantrieb wie gewünscht auf unterschiedlich griffige Fahrbahnhälften links und rechts (µ-Split)?

In der Hitze des Südens: Die Sommererprobung

In Spanien findet ein Teil der Gesamtfahrzeug-Hitzeerprobung statt - bei intensiver Sonneneinstrahlung und Temperaturen von bis zu 50° Celsius.

Herausforderung Nummer eins ist bei einem Elektroauto die trockene Hitze. Denn während die Batterie eines Elektroautos bei Kälte „nur“ weniger Leistung liefert, ist es möglich, dass sie bei Hitze Schaden nimmt. Das sollen die extremen Tests in Spanien verhindern helfen.

Erprobt wurde daher beispielsweise der Kühlkreislauf der Batterie: Wie übersteht sie hohe Leistungsanforderungen? Wie reagiert eine fast schon volle Batterie auf weiteres Laden? Wie beeinflusst die Hitze die Reichweite? Leerfahrversuche – also Versuche, bei denen die Batterie komplett leergefahren wird - gehörten ebenfalls zum Programm. Weitere Themen waren das Abkühlen des Innenraums und das Geräuschverhalten einzelner Bauteile bei Hitze. Aber auch Fragen wie „Reicht die Zeit für die Vorklimatisierung?“, „Dröhnt der Klimakompressor unter Volllast?“ und „Ist die Reichweitenberechnung korrekt?“ werden geklärt.

Sand und Staub sind Herausforderung Nummer zwei während der Erprobung in Spanien. Denn die Tester wollen wissen, wo sich diese möglicherweise in den Bauteilen absetzen und ob sich das Dichtungskonzept in der Praxis bewährt.

„Andere Länder, andere Sitten“ ist ein weiteres Thema, das bei allen Testfahrten im Ausland mit auf der Agenda steht: Einzelne Verkehrsdetails sind auch in Spanien anders. Einige Beispiele: Werden die etwas anders gestalteten Verkehrsschilder erkannt? Klappt die Erkennung der Mautstellen? Werden die Geschwindigkeitsbegrenzungen von der Kamera der Assistenzsysteme korrekt detektiert? Auch all diesen Fragen gehen die Entwickler während der Testwochen in Spanien nach.

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