Vor dem Serienstart: Der Mercedes-Benz eCitaro fuel cell durchläuft ausgiebige Prüfungen und Tests

• Sicherheit und Funktion auf dem Prüfstand
• Schlittentest und Schwingungsprüfung
• Reale Fahrversuche und Härtetests bei heißen und kalten Temperaturen
• Testfahrt in den Alpen bei Temperaturen weit unter Null

Bei Sicherheit, Zuverlässigkeit und Funktion überlässt Daimler Buses nichts dem Zufall. Deshalb unterlaufen nicht nur alle neuen Fahrzeugmodelle und Modellgenerationen umfangreiche Testprozeduren und Sicherheitsprüfungen, sondern auch neue Technologien und Komponenten. Nur so lässt sich sicherstellen, dass der Bus den hohen Anforderungen des Stadtverkehrsalltags über lange Zeit gewachsen ist – und das unter unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen.

Sicherheit und Funktion auf dem Prüfstand

Weil der eCitaro fuel cell bei Fahrwerk, Lenkung, Bremsen und Karosserie weitgehend auf dem bewährten Citaro und dem batterieelektrischen eCitaro basiert, konnten die Entwickler vor dem Serienstart in diesem Bereich auf die sonst üblichen Dauerlauferprobungen sowie die Härtetests auf der Schlechtwegstrecke und einen Crashtest verzichten. Doch die neuen Komponenten wie die des Wasserstoffsystems oder der Brennstoffzelle, das gesamte Thermomanagement und die Energiesteuerung wurden dafür umso intensiveren und ausgiebigeren Prüfungen unterzogen.

Insbesondere bei den sicherheitsrelevanten Prüfungen legten die Ingenieure nicht nur die aktuell gültigen Maßstäbe an. Es wurden vielmehr, zum Beispiel bei der Zertifizierung der Wasserstofftanks, bereits die erst ab 2024 geltenden Vorschriften nach UN ECE-R 134 berücksichtigt. Die Erfüllung dieser Norm setzt einen erfolgreich absolvierten Stresstest voraus. Dadurch ist das Wasserstoffsystem des eCitaro fuel cell auch für künftige Anforderungen gut gerüstet.

Dabei werden beispielsweise die H₂-Tanks aufwendigen Tests unterzogen, bei denen die Berstfestigkeit sowie die Festigkeit bei wechselnden und extremen Temperaturen oder unter der Einwirkung von Feuer geprüft wird. Auch ein Falltest, die Einwirkung von chemischen Substanzen oder die Prüfung von Oberflächenbeschädigungen gehören zum umfangreichen Testpensum. In einem Sequenztest muss dabei ein und derselbe Tank in einer bestimmten Reihenfolge alle Tests hintereinander bestehen.

Schlittentest und Schwingungsprüfung

Zusätzlich wurde mit der H₂-Tankanlage ein Schlittentest durchgeführt. Er simuliert eine starke Verzögerung, wie sie etwa bei einem Aufprall des Fahrzeugs auftritt. Ziel des Tests ist der Nachweis, dass die Wasserstofftanks sicher auf dem Fahrzeugdach montiert sind und den Beschleunigungskräften standhalten. Der Test wurde erfolgreich bestanden.

Das gesamte Brennstoffzellenaggregat wurde zudem ausgiebigen Tests auf einem Brennstoff­zellenprüfstand unterzogen. Sowohl das Brennstoffzellenaggregat als auch die H₂-Tankanlage des eCitaro fuel cell absolvierten darüber hinaus anspruchsvolle Schwingungs- und Vibrations­­prüfungen. Diese Prüfverfahren dienen zur Untersuchung der mechanischen Belastungen von Bauteilen und Komplettsystemen. Dabei durchlaufen die Systeme ein Kollektiv unterschiedlicher Belastungen, dem reale anspruchsvolle Kundeneinsätze zugrunde liegen. Das Brennstoffzellen-Aggregat wie auch die H₂-Tankanlage haben alle Tests erfolgreich bestanden.

Reale Fahrversuche und Härtetests bei heißen und kalten Temperaturen

Sowohl die Lithium-Ionen-Batterien der neuen Generation NMC 3 als auch die Brennstoffzelle benötigen für den effizienten Betrieb möglichst Idealtemperatur. Diese liegt bei den Batterie­modulen bei etwa 25 Grad Celsius und bei der Brennstoffzelle bei rund 63 Grad Celsius, sodass die Abwärme auch noch effizient zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums genutzt werden kann. Dies erfordert ein ausgeklügeltes Thermomanagement. Das neu konzipierte Thermomanagement des eCitaro fuel cell durchlief daher nicht nur Labortests, sondern auch reale Fahrversuche und Härtetests bei heißen und kalten Umgebungs­temperaturen.

Um den Einsatz unter extrem heißen Umgebungstemperaturen zu erproben, sind heute keine weiten Reisen mehr wie etwa in den Süden Spaniens notwendig. Hierfür hat Daimler Buses beim eCitaro fuel cell unter anderem die Lkw-Klimakammer der Truck-Kollegen im pfälzischen Wörth genutzt. Diese ist mit Rollenprüfstand und Windanlage ausgestattet, sodass realistische Fahrsimulationen durchgeführt und unter Extrembedingungen Stresssituationen für das Thermomanagement erprobt werden können. Dabei senden zahlreiche Druck-, Temperatur- und Durchflusssensoren ununterbrochen hunderte von Daten an die Rechner der Testingenieure, deren komplexe Tabellen, Diagramme und Schemata laufend detailliert über den Zustand von Energie- und Thermomanagement informieren. Die aufwendige Prozedur soll eventuelle Schwachpunkte aber auch Optimierungspotenziale aufzeigen, um die Software oder gegebenenfalls auch die Komponenten noch vor dem Serienstart anpassen zu können.

Testfahrt in den Alpen bei Temperaturen weit unter Null

Gleiches gilt auch für die Erprobung bei Umgebungstemperaturen weit unter dem Gefrierpunkt. Für diese Tests gingen die Entwickler jedoch nicht nur in die Klimakammer. Vielmehr überquerte ein Team von Test- und Entwicklungsingenieuren im Winter mit einem Gelenkbus eCitaro fuel cell die Alpen und erklomm etliche anspruchsvolle Pässe, um dadurch die Leistungsfähigkeit nicht nur des Antriebs sondern auch des Thermomanagements zu prüfen und diese dabei möglichst ans Limit zu bringen. So sah eine der Härteprüfungen vor, den Bus nach einer extremen Frostnacht mit Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt zu starten, die Systeme von Batterie und Brennstoffzelle möglichst rasch auf ideale Betriebs­temperatur zu bringen und den Brennstoffzellenbus in kürzester Zeit fahrfertig zu haben. Bei einer weiteren Prüfung galt es, eine knapp 30 Kilometer lange Bergstrecke mit einer durch­schnittlichen Steigung von 5,25 Prozent und einer maximalen Steigung von 12,0 Prozent unter die Räder zu nehmen, um bei konstant hoher Antriebsleistung die Batterien, die Brennstoffzelle und das Thermomanagement maximal zu fordern.

Bei all diesen Prüfungen und Härtetests unter Praxisbedingungen machte der eCitaro fuel cell eine sehr gute Figur. Weder kamen das Thermomanagement noch das Energiemanagement an ihre Grenzen. Trotz der hohen abgeforderten Leistungen bewegte sich die Brennstoffzelle kaum einmal aus dem effizienten Leistungsbereich heraus. Batterien und Brennstoffzelle liefen stets bei Idealtemperatur. Dies lässt sich ebenso für den Fahrgastraum und den Fahrerplatz bestätigen.