Erste Ausfahrt mit dem vollelektrischen Citaro von Mercedes-Benz für die Presse im März 2018 auf der legendären Einfahrbahn, wenn das nicht symbolträchtig ist… Foto: Daimler
Noch ist er nicht ganz da, denn Mercedes-Benz macht es vor der Weltpremiere des vollelektrischen Citaro im September auf der IAA Nutzfahrzeuge im wahrsten Sinne spannend: Auf dem Jahrespressegespräch Anfang März gab es aber einen ersten Ausblick auf den neuen Stromer und ein Glossar, was die Wlt der Elektromobilität etwas verständlicher macht:
Batteriezellen
Die Zellen von Lithium-Ionen-Batterien können unterschiedliche Formen haben, Rundzellen, Pouch-Zellen und prismatische Zellen. Mercedes-Benz hat sich beim elektrisch angetriebnenen Citaro beispielsweise für Batterien mit prismatischen Zellen entschieden. Sie haben etwa Form und Größe eines Taschenbuchs, verfügen jeweils über ein eigenes Gehäuse, sind stabil und leicht zu verarbeiten.
Elektromotor
Während ein Verbrennungsmotor flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff durch Verbrennen in mechanische Leistung umwandelt (üblicherweise in eine Hubbewegung), wandelt ein Elektromotor elektrische Energie in eine mechanische Leistung um. Stromdurchflossene Spulen erzeugen Magnetfelder, deren gegenseitige Anziehungs- und Abstoßungskräfte in rotierende Bewegung umgesetzt werden. Mercedes-Benz verwendet im Citaro wassergekühlte Asynchronmotoren. Sie sind robust und drehzahlfest, haben einen hohen Wirkungsgrad und kommen ohne Bürsten aus, die während des Betriebs verschleißen.
Emissionsfreies Fahren
Vollelektrisch angetriebene Fahrzeuge sind lokal emissionsfrei, sie emittieren vor Ort keine Abgase. Emissionen entstehen allerdings je nach Erzeugung des Stroms, zum Beispiel bei Kohle- und Gaskraftwerken. Auch ein vollelektrisch angetriebener Stadtbus ist deshalb nicht völlig emissionsfrei, sondern lokal emissionsfrei.
Entladetiefe
Sie bezeichnet das Verhältnis der entnommenen Menge zur Gesamtkapazität einer Batterie. Eine sehr große Entladetiefe (auch DoD = Depth of Discharge) erhöht die Reichweite, wirkt sich jedoch negativ auf die Lebensdauer aus. Im Citaro kann daher die Entladetiefe für definierte Anwendungsprofile gewählt werden.
Hochvolttechnik
Ab einer Gleichstromspannung von mehr als 60 Volt spricht man von Hochvolt. Hochvoltkomponenten sind speziell gekennzeichnet, und Hochvolt-Leitungen sind durch eine orangene Ummantelung erkennbar. In vollelektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugen sind Spannungen von 600 Volt und mehr üblich. Je nach Tätigkeit sind deshalb für Servicetechniker Einweisungen und Schulungen unterschiedlichen Umfangs vorgeschrieben.
Ladestandard nach ISO 15118
Er sichert die Kommunikation zwischen der Ladestation und dem bordeigenen Ladesteuergerät. Damit bildet er die Basis für eine aktive und intelligente Ladesteuerung – wichtig zur Vermeidung zu großer und teurer Lastspitzen bei einem Fuhrpark – und für Abrechnungssysteme.
Ladestecker
Die europäische Industrie favorisiert den Combo-2-Stecker als Standard. Er ist kommunikationsfähig für hohe Ladeleistungen und Schnellladen (CCS = Combined Charging System) geeignet. Er ermöglicht Ladeleistungen bis zu 150 kW und Stromstärken bis zu 200 A.
Der Stecker-Standard: Der Combo-2. Foto: Daimler
Ladungsausgleich
Durch Ladungsausgleich – auch Battery Balancing genannt – werden die Zellen einer Batterie auf einem gleichen Spannungslevel gehalten. Das ist die Basis für einen effizienten Betrieb und eine lange Lebensdauer der Batterie.
Leistungselektronik
Sie enthält in einem Gehäuse mehrere Komponenten. Der Inverter oder Wechselrichter, auch AC/DC-Wandler genannt, wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um. Er ist notwendig, weil die Batterien das HV-Bordnetz mit Gleichstrom versorgen, Elektromotoren jedoch mit Wechselstrom betrieben werden. Der Konverter oder Spannungswandler, auch DC/DC-Wandler genannt, wandelt eine eingehende Gleichspannung in eine höhere oder niedrigere Gleichspannung um.
Lithium-Ionen-Batterie
Eine Lithium-Ionen-Batterie ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher, der elektrische Energie in chemische Energie umwandelt und diese speichert, um sie bei Bedarf wieder als elektrische Energie abzugeben. Bei der Ladung der Batterie bewegen sich die Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode, bei der Entladung von der Anode zur Kathode. Lithium-Ionen-Batterien zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte aus und sind deshalb Stand der Technik für vollelektrisch angetriebene Fahrzeuge.
Die Batterien werden auf dem Dach verbaut. Foto: Daimler
Stromabnehmer
Der Stromabnehmer oder Pantograf überträgt elektrische Energie von einer Ladestation zu einem Fahrzeug. Bei batterieelektrischen Stadtbussen dient er zur stationären Versorgung vor allem bei Zwischenladungen (Opportunity Charging), seltener bei Depotladung. Möglich ist eine fahrzeugfeste Montage auf dem Dach des Busses oder eine stationsfeste Montage an Ladestationen. In beiden Fällen wird der Stromabnehmer zu Beginn der Aufladung ausgefahren und verbindet dann Fahrzeug und Ladestation.
Peakleistung
Die Peakleistung eines Elektromotors ist vergleichbar mit der Angabe der Nennleistung eines Verbrennungsmotors. Sie bezeichnet die kurzfristig mögliche Maximalleistung. Ein weiterer Wert ist die Dauerleistung, welcher der maximal auf Dauer abrufbaren Leistung entspricht.
Powermeter
Ein Anzeigeinstrument in der Instrumententafel anstelle des bei Verbrennungsmotoren üblichen Drehzahlmessers. Der Powermeter zeigt die aktuell abgerufene Leistung der Fahrantriebe. Beim Bremsen oder im Schubbetrieb zeigt er die Leistung der Rekuperation bzw. Bremsenergie-Rückgewinnung.
Radnabennaher Motor
Im Unterschied zum Verbrennungsmotor kann ein Elektromotor weitgehend frei im Fahrzeug platziert werden. Bei Stadtbussen gibt es unterschiedliche Anordnungen. Mercedes-Benz hat sich für eine kompakte Bauweise entschieden – die bewährte Antriebsachse ZF AVE 130 mit radnabennahen Motoren, die bereits in anderen Citaro-Varianten zum Einsatz kam. In dieser Elektroportalachse sitzt an jedem Rad ein wassergekühlter Asynchronmotor. Die Motoren leisten jeweils 125 kW, insgesamt also 250 kW. Das Drehmoment beträgt daher aus dem Stand 2 x 485 Newtonmeter, wegen des Übersetzungsverhältnisses liegt an den Rädern sogar ein Drehmoment von ca. 2 x 11 000 Newtonmeter an. Den freiwerdenden Bauraum von Verbrennungsmotor und Getriebe links im Heck nutzt Mercedes-Benz zur Unterbringung von Batteriemodulen.
Mercedes-Benz Citaro mit vollelektrischem Antrieb, Grafik, 2 x elektrischer Radnabenmotor, 2 x 125 kW, 2 x 485 Nm, Elektroportalachse ZF AVE 130 mit Elektromotoren an den Radnaben. Grafik: Daimler
Rekuperation
Rekuperation ist auch als Bremsenergie-Rückgewinnung oder regeneratives Bremsen bekannt. Dabei wird Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Die radnabennahen Elektromotoren arbeiten in diesem Fall als Generatoren. Dies führt zu einem Bremsmoment. Die entstehende elektrische Energie wird in den Batterien gespeichert und steht dann für den Fahrzeugantrieb wieder zur Verfügung.
SORT
Reproduzierbarer Straßentestzyklus zur Ermittlung vergleichbarer Kraftstoffverbrauchswerte für Stadtbusse. SORT (Standardised On-Road Test Cycles) basiert auf Vereinbarungen zwischen Verbänden, Verkehrsbetrieben und führenden europäischen Busherstellern. SORT bildet unterschiedlich anspruchsvolle Stadtverkehre ab (SORT1, SORT2, SORT3). SORT-Werte können beispielsweise bei Ausschreibungen als Kriterium festgelegt werden.
Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe nutzt die physikalischen Effekte des Übergangs von Flüssigkeiten in eine gasförmige Phase und umgekehrt. Bekannt ist das Verfahren von modernen stationären Heizungsanlagen in Immobilien. Bei vollelektrischen Fahrzeugen werden Wärmepumpen als alternative Quelle zum energiesparenden Beheizen bzw. Kühlen des Fahrzeugs verwendet.
Mercedes-Benz hat den vollelektrischen Citaro bei Temperaturen von unter minus 15 Grad Celsius am Polarkreis getestet. Zu den Wintertests gehören auch Fahrtests auf glatter Fahrbahn zur Überprüfung von Fahrdynamikregelsystemen und Rekuperation. Foto: Daimler