24-Stunden-Testfahrt in Nardò: eindrucksvolle Dauerlauf-Erprobung

Insight Mercedes-Benz Drivetrains & Efficiency: hinter den Kulissen

• Auf der Hochgeschwindigkeitsstrecke wurde eine Distanz von 3.717 km zurückgelegt
• Das entspricht der Strecke von Trondheim (Norwegen) nach Istanbul (Türkei)
• Insgesamt 40 Ladestopps von jeweils rund zehn Minuten Länge wurden absolviert
• Umfangreiche digitale Simulation im Vorfeld und Live-Telemetrie haben diesen beeindruckenden Wert ermöglicht
• Electric Software Hub als Epizentrum der digitalen Forschung und Entwicklung

Wie viele Kilometer kann ein vollelektrischer CLA samt Ladestopps und Fahrerwechseln innerhalb von 24 Stunden abspulen, fragte sich die Entwicklungsmannschaft im Rahmen der Effizienz-Optimierung der neuen vollelektrischen Einstiegsmodelle. Die beeindruckende Antwort lieferte „Projekt N“, so der interne Deckname für ein ebenso geheimes wie ambitioniertes Vorhaben. N wie Nardò: Mit zwei seriennahen Prototypen des CLA ging es Anfang April 2024 auf diese süditalienische Hochgeschwindigkeitsstrecke.

Exakt 3.717 Kilometer legte dort ein CLA binnen 24 Stunden zurück – damit kam er weiter als andere seriennahe Elektrofahrzeuge. Die Distanz des Dauerlaufs entspricht der Strecke von Trondheim (Norwegen) nach Istanbul (Türkei). Die Temperaturen reichten dabei von 13 Grad Celsius in der Nacht bis 29 Grad Celsius tagsüber – in der Luft, der Asphalt war noch heißer.

Genau 40-mal wurde während des 24-Stunden-Tests die Batterie des Fahrzeuges an einer handelsüblichen Ladestation geladen. Nur jeweils rund zehn Minuten dauerten die Ladepausen. Werden diese berücksichtigt, lag die Durchschnittsgeschwindigkeit bei beachtlichen 154,9 km/h. Im Vorfeld der Fahrt hatten die Expertinnen und Experten von Mercedes-Benz die ideale Ladestrategie zur Maximierung der Durchschnittsgeschwindigkeit ermittelt. Bei einer echten Fernreise findet diese Optimierung über die Navigation mit Electric Intelligence statt.

Wie bei den drei Roadtrips des Technologieträgers VISION EQXX wurde auch bei dieser 24-Stunden-Fahrt Live-Telemetrie genutzt: Von der Rundstrecke sendete der CLA in Echtzeit Sensordaten in den nahegelegenen Mission-Control-Raum. Die Live-Signale wurden direkt mit den Simulationsdaten abgeglichen und anschließend für eine erneute Optimierung genutzt. So reagierte das Team auf Umwelteinflüsse und Temperaturen und passte per Simulation und Optimierung die Strategie an. Dieser Prozess lief kontinuierlich über die gesamten 24 Stunden ab. Außerdem erhielten die Fahrer über Funk entsprechende Hinweise, um die die Strategie umsetzen zu können. Das Dashboard und die Daten der Live-Telemetrie waren weltweit für Kolleginnen und Kollegen nutzbar und wurden entsprechend auch in Stuttgart und Sindelfingen analysiert.

Auch in der Vorbereitungsphase waren digitale Simulationen sehr hilfreich. Dabei konnten die Daten mehrerer Erprobungsfahrten genutzt werden. Anschließend folgten umfangreiche Prüfstandsläufe. Allein in der Woche vor dem eigentlichen Dauerlauf legte das Auto über 7.000 Kilometer auf einem Fahrzeug-Antriebsprüfstand bei unterschiedlichen klimatischen Umgebungsbedingungen zurück. Zur „Lessons-learned“-Strategie gehörte ebenso der Austausch mit früheren Nardò-Rekordfahrern in Mercedes-Benz Diensten. Darunter war unter anderem Robert Schäfer, der 1983 mit einem Mercedes 190 E 2,3 16V drei Weltrekorde über die Distanzen 25.000 Kilometer, 25.000 Meilen und 50.000 Kilometer aufgestellt und neun internationale Klassenrekorde geholt hatte.

„Unsere 24-Stunden-Fahrt in Nardò hat gezeigt, welche hohe Zeiteffizienz unsere neue Elektroauto-Generation auf der Langstrecke bietet. Auch ihren Reifegrad gut ein Jahr vor der Markteinführung haben die Fahrzeuge unter Beweis gestellt. Zugleich ist der gelungene Versuch natürlich eine starke Motivation für das gesamte Unternehmen.“
Markus Schäfer, Mitglied des Vorstands der Mercedes-Benz Group AG. Chief Technology Officer, Entwicklung & Einkauf

Zum Erfolg beigetragen hat auch die interdisziplinäre Zusammensetzung des „Projekt N“-Teams mit Fachleuten aus Serienentwicklung und Gesamtfahrzeugentwicklung sowie Data-Experten. Und auch wenn in Nardò nur ein kleines Kern-Team vor Ort war, wusste dieses doch stets die große Mannschaft in Sindelfingen und Untertürkheim als Unterstützer im Hintergrund.

Gebündelte Elektronik-Entwicklung unter einem Dach: der Electric Software Hub (ESH)

Eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung der neuen Elektroauto-Einstiegsmodelle von Mercedes-Benz hat der 2022 eröffnete Electric Software Hub (ESH) gespielt. In diesem Gebäude im Mercedes-Benz Technology Center (MTC) in Sindelfingen sind zahlreiche Funktionen zu Software, Hardware, System-Integration und Testing unter einem Dach gebündelt. Im Innern des ESH spiegelt sich der gesamte Elektrik-/Elektronik-Integrationsprozess der Fahrzeugentwicklung wider. So wird sichergestellt, dass alle neuen Hard- und Software-Komponenten reibungslos zusammenspielen.

Von oben nach unten – vom Code zum Produkt – fließen Software und Hardware immer weiter ins Fahrzeug ein, bis sie auf den unteren Flächen in Fahrzeug-Prototypen integriert werden. In den oberen Stockwerken befinden sich die Software-Code-Erstellung und die Labore der Vor-Integration. Hier testen die Expertinnen und Experten zunächst mit virtuellen Technologien und Simulationen, ob die verschiedenen Software-Komponenten korrekt miteinander interagieren und die Fahrzeugfunktionen fehlerfrei umgesetzt werden – man spricht von Integration. Dabei werden modernste Verfahren der Absicherung von Elektrik/Elektronik verwendet. So werden zum Beispiel Komponenten und Steuergeräte in einem virtuellen Fahrzeug vollautomatisiert getestet („Hardware-in-the-Loop“). Im Prinzip ist nur die Elektronik mit der zu testenden Software real vorhanden, das gesamte restliche Fahrzeug wie auch die Umwelt werden simuliert.

Mit der „Digitalen Erprobungsfahrt“ lässt sich im ESH eine Erprobung im Fahrzeug vollständig simulieren. Dabei wird in einer vollständig simulierten Umwelt ein virtuelles Fahrzeug in gleicher Weise bewegt und getestet, wie dies bei einer realen Fahrerprobung der Fall wäre – nur findet diese „Erprobungsfahrt“ in einem Labor auf dem sechsten Stockwerk des Electric Software Hubs statt.

Fahrzeugnahe Erprobung ohne Fahrzeug: die innovativen Prüfstände

Im Erdgeschoss des ESH in Sindelfingen befinden sich viele High-Tech-Testeinrichtungen wie Rollen- und Klimaprüfstände. Mit seinem innovativen Konzept sticht darunter der sogenannte Full-Vehicle-System-Prüfstand (FVS) hervor. Er kombiniert einen Hochvolt-Antriebsstrang mit einem funktionalen Mockup des 12-Volt-Bordnetzes. Beide Aufbauten befinden sich in benachbarten Räumen und sind über einen Kabelstrang miteinander verbunden – quasi eine Nabelschnur. Aufgebaut in einem Gerüst aus Metallprofilen, können in dieser offenen Struktur ohne Karosserie alle Fahrzeugkomponenten montiert, angeschlossen und im Gesamtsystem getestet werden.

Batterie, Ladedosen und e-Drive-Units bilden den Hochvolt-Antriebsstrang. Bauteile, die mit Niedrigspannung betrieben werden, von den Scheinwerfern über die Bildschirme bis zur Anhängekupplung, hingegen gehören zum funktionalen Mockup. Auf dem Fahrersitz des 12-Volt-Mockups befindet sich Fahrroboter „James“, im Fond sitzt „Erica“, die Schnittstelle zum Prüfstand. „James“ bietet den Fachleuten die Möglichkeit, vorgegebene Testabläufe vollautomatisiert zu fahren. Auch der Realität entnommene Streckenprofile können am Prüfstand abgefahren werden.

Insbesondere Kabelbaum und Steuergeräte können so im Zusammenspiel mit echten Sensoren, Aktuatoren und anderen Teilsystemen sowie Verbrauchern getestet und in puncto Effizienz überprüft werden. Alle Teile des Testaufbaus sind gut zugänglich, sodass Vorserien-Komponenten im Laufe des Entwicklungsprozesses durch Serienteile ausgetauscht werden können. Dadurch können in einer sehr frühen Phase bereits Hardware- und Software-Komponenten in Betrieb genommen werden. Auch neue Software-Versionen - die Fachleute sprechen von Release-Hüben - lassen sich mit dem Full-Vehicle-System-Prüfstand darstellen.

Neben dem FVS ergänzt der Fahrzeug-Antriebsstrangprüfstand (F-ATS) das Testportfolio im ESH. Gesteuert durch James können gezielte Manöver in allen erdenklichen Klimazonen automatisiert abgefahren werden. Durch die Erprobung im gesamten Fahrzeugverbund entfällt eine Simulation von fehlenden Fahrzeugkomponenten. Die sogenannte R2R-Regelung (Road to Rig, „Straße auf den Prüfstand“) ermöglicht, das Fahrzeugverhalten auf der Straße genau abzubilden. Somit kann in den Entwicklungsphasen mit Versuchsfahrzeugen der Reifegrad der Fahrzeuge weiter vorangetrieben werden. Vorläufe der 24-Stunden-Fahrt in Nardò fanden auf dem F-ATS statt.