Mercedes-Benz Forschungsfahrzeug F 125!
Stuttgart
13.09.2011
Die Technik: Souveräner Fahrspaß ohne schädliche Emissionen
Mit seinen vier leistungsstarken und radnah verbauten Elektromotoren verkörpert der F 125! eine besonders dynamische Umsetzung des Themas „Faszination und Verantwortung“. Dank üppiger Leistungsreserven bewältigt er alle Verkehrssituationen extrem souverän - und komplett ohne Emissionen.
Mit seinem Elektroantrieb auf Basis der weit fortgeschrittenen Mercedes-Benz Brennstoffzellentechnologie bietet der F 125! besonders nachhaltigen und ausdauernden Fahrspaß. Der elektrische Strom für den Antrieb wird an Bord durch eine chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt oder durch effiziente Rekuperation beim Bremsen zurückgewonnen. Als Emission bei der chemischen Reaktion entsteht lediglich reiner Wasserdampf. Die Gesamtreichweite liegt auf dem Niveau moderner Dieselfahrzeuge. Die Leistungsfähigkeit der elektrischen Antriebskomponenten des F 125! belegt damit einmal mehr die Vielseitigkeit des weit skalierbaren modularen E-Drive Systembaukastens von Mercedes-Benz.
Intelligent konzipierte Fahrzeugarchitektur
Beim neuen Mercedes-Benz Forschungsfahrzeug ist die Brennstoffzelle zentral im Vorderwagen unter der Motorhaube platziert, während die vier kompakten Elektromotoren radnah im Bereich der Vorder- und Hinterachse installiert sind. Der im Bereich des Mitteltunnels zwischen den Frontsitzen und der Bodengruppe integrierte Wasserstoff Verbundspeicher fasst rund 7,5 Kilogramm H2 und ist bestmöglich gegen Unfallfolgen geschützt.
Metal Organic Frameworks: Der Wasserstoff-Speicher der Zukunft
Metal Organic Frameworks, kurz MOFs, sind poröse Festkörper, die aus vielen, immer gleichen Grundbausteinen bestehen und baukastenähnlich sehr variabel zusammengesetzt werden können. Sie setzen sich aus metallischen Knotenpunkten zusammen, den sogenannten Structural Building Units (SBUs). Als Verbindungselemente zwischen diesen Knotenpunkten fungieren organische Moleküle, sogenannte Linker. Dieses Strukturprinzip führt zu Festkörpern mit extrem großen spezifischen Oberflächen, die wiederum die Grundlage für die enorme Wasserstoff-Speicherfähigkeit bilden.
Hohe Speicherkapazität bei geringerem Volumen und hoher Flexibilität
Gigantisch große „innere“ Oberflächen von bis zu 10.000 m2 pro Gramm – nach dem heutigen Stand der Forschung - machen MOFs für viele Anwendungen interessant: Sie eignen sich zum Beispiel als Gasreiniger für Brennstoffzellen, aber auch – wie beim F 125! vorgesehen – als Speichermedium für Gase, in diesem Fall Wasserstoff. MOFs können grundsätzlich als Druckspeicher (30-80 bar), aber auch bei höherer Speicherdichte als Tieftemperaturspeicher bei 77 K (rund -196 Grad Celsius), also deutlich oberhalb des H2-Siedepunktes von 20 K genutzt werden. Diese Eigenschaften sowie die grundsätzliche Formvariabilität des MOFs ermöglichen unterschiedliche, an die Erfordernisse im Fahrzeug angepasste Einbaulagen. Das heißt: Künftige Feststoffspeicher können flexibel in die Karosseriestruktur integriert werden. Signifikante Vorteile dieser Lösung:
  • Weniger Einbauraum dank besserer Anpassung bedeutet mehr Freiheit beim Packaging und mehr Platz für die Insassen.
  • Die tiefe Einbaulage fördert einen niedrigen Schwerpunkt, was sich positiv auf Handling und Fahrdynamik auswirkt.
  • Die vollständige Integration in die Karosseriestruktur gewährleistet bestmögliche Crash- und Betriebssicherheit.
Lithium-Schwefel Batterie mit hoher Leistungsdichte
Die hinter den Rücksitzen eingebaute Lithium-Schwefel Batterie verfügt über eine Speicherkapazität von 10 kWh. Sie lässt sich an „intelligenten“ Ladestationen induktiv aufladen, der komfortable Ladevorgang kann per Smartphone überwacht und gesteuert werden. Hauptvorteil der Lithium-Schwefel Technologie, deren Einsetzbarkeit in Fahrzeugen jedoch noch weiterer Forschungsarbeit bedarf, ist die hohe spezifische Energiedichte der Zellen. Dies ermöglicht, im Vergleich zu heutigen Batterien, relativ kompakte, dennoch sehr leistungsfähige Energiespeicherung. Bei der Konzeption des F 125! sind die Entwickler davon ausgegangen, dass dieser Batterietyp bis zum Zeitpunkt eines möglichen Serieneinsatzes Energiedichten von 350 Wh pro kg erreicht. Dies entspräche dann in etwa einer Verdopplung der aktuellen Leistungsfähigkeit. Die realen Potenziale dieser Technologie befinden sich aktuell in der Grundlagenforschung und sind derzeit noch schwer abschätzbar.In Summe markiert der F 125! einen weiteren wichtigen Schritt hin zur Marktreife eines Brennstoffzellenfahrzeugs in der Luxusklasse. Mit dem Forschungsfahrzeug zeigt Mercedes-Benz völlig neue Möglichkeiten, große und luxuriöse Automobile auch in Zukunft marktfähig sowie umwelt- und sozialverträglich zu gestalten.
Reiselimousine mit Sportwagen-Genen
Die Verwendung von vier E-Motoren bietet eine ganze Reihe fahrdynamischer Vorteile. Einen überzeugenden Eindruck von der Leistungsfähigkeit dieser e4MATIC-Konstruktion hat Mercedes-Benz bereits mit dem batterie elektrisch angetriebenen Supersportwagen SLS AMG E-CELL vermittelt, dessen Heckmodul für den F 125! weiterentwickelt wurde. Die neue Vorderachskonstruktion gibt einen visionären Ausblick auf die Integration von E-Antrieben in die Vorder-achse. Die gewählte Platzierung der Antriebskomponenten ermöglicht so eine optimale Gewichtsverteilung und – dank aktivem Torque Vectoring – auch die bedarfsgerechte Zuweisung von Antriebsmomenten an jedes einzelne Rad.
Über die stets optimale Traktion hinaus verbessert der elektronische Allradantrieb durch gezielte Gierdämpfung auch die Fahrstabilität bei hohen Geschwindigkeiten. Bei sportlicher Kurvenfahrt wiederum ermöglichen die radindividuellen Regeleingriffe dagegen eine gezielte Gierverstärkung sowie ein besseres Ansprechen der Lenkung und reduzierte Lenkarbeit. Zudem erlaubt diese Antriebskonstellation eine hocheffiziente, radindividuelle Rekuperation, Seitenwindstabilisierung, die Vermeidung von Lastwechselreaktionen und damit eine noch bessere Beherrschbarkeit bei Kurvenfahrt, ohne das ASR-Regel-eingriffe notwendig sind.
Fahrkomfort auf höchstem Niveau
110 Jahre nach der Erfindung des modernen Pkw, des Mercedes Simplex von 1901, präsentiert Mercedes-Benz erneut ein wegweisendes, visionäres Fahrzeugkonzept, diesmal die sportlich-komfortable Reiselimousine mit emissionsfreiem F-CELL Plug-in HYBRID. Hierbei werden Technologietrends antizipiert und die Fahrzeugarchitektur entsprechend darauf ausgelegt.
Der F 125! verfügt als erstes Elektroauto über Luftfederung und kontinuierliche Dämpferverstellung. Das Ergebnis ist eine optimale Balance von Fahrkomfort, Fahrdynamik und Energieeinsatz. Zusätzlich erlaubt das System die Einstellung des Fahrzeughöhenniveaus in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Fahrzustand – etwa zur Verbesserung der Aerodynamik bei zügiger Autobahnfahrt.
Für optimale Traktion und Fahrdynamik sorgt das aktive Torque Vectoring über Vorderachse und Hinterachse. Die dabei verwendeten einstufigen Getriebe an Vorder- und Hinterachse beschleunigen das Fahrzeug unterbrechungsfrei und komfortabel bis zur Höchstgeschwindigkeit. Ein fahrwerktechnisches Highlight ist die spezielle Abstützung der Antriebsmomente in der Vorderachse, welche Antriebs- und Rekuperationseinflüsse auf die Lenkung nahezu vollständig vermeidet und das Fahrzeugnicken spürbar reduziert.
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