Mercedes-Benz ELF: E-Auto-Labor testet 1-MW-Laden, bidirektionales Laden (Stromabgabe ans Netz) und kabellose, induktive 11-kW-Ladetechnik
Das Experimental-Lade-Fahrzeug (ELF) von Mercedes-Benz ist ein umfassender Forschungsansatz von Mercedes-Benz zur Neudefinition des Ladeerlebnisses. Das Unternehmen betrachtet Elektromobilität als zentralen Baustein der Energiewende, weshalb das Laden selbst effizient, intelligent und ressourcenschonend sein soll. Laut Mercedes ist das ELF konzipiert, um ultraschnelles, bidirektionales, solares, induktives und konduktives Laden in einem ganzheitlichen Konzept zu vereinen und die technologischen Grenzen auszuschöpfen.
Bidirektionalität: Das E-Auto als Stromspeicher für Zuhause und das Netz
Das Projekt widmet sich intensiv dem bidirektionalen Laden, das als strategischer Hebel zur Unterstützung der Energiewende gilt. Das ELF erprobt das volle Potenzial der Fähigkeit, Strom nicht nur aufzunehmen, sondern auch wieder abzugeben:
- Vehicle-to-Home (V2H): Einspeisung ins Hausnetz (eine typische E-Auto-Batterie kann ein Zuhause zwei bis vier Tage versorgen).
- Vehicle-to-Grid (V2G): Rückspeisung in das öffentliche Netz zur Netzstabilisierung.
- Vehicle-to-Load (V2L): Nutzung als mobile Stromquelle für elektrische Geräte.
Dualer Ladeansatz: Von 900 kW bis über 1 MW
Die Forschungsarbeit fokussiert ferner auf die Steigerung der Ladeleistung, um die Alltags-Tauglichkeit zu verbessern. Das ELF ist dafür mit zwei Schnellladesystemen ausgestattet, die unterschiedliche Entwicklungsziele verfolgen. Das Megawatt Charging System (MCS), ursprünglich für den Schwerlastverkehr entwickelt, dient hier als reines Testwerkzeug. Es ermöglicht dem Entwicklungsteam, die thermische Belastbarkeit von Hochvoltbatterien, Leistungselektronik und den zugehörigen Kabeln unter Extrembedingungen im Megawattbereich zu untersuchen.
Parallel wird der Pkw-Standard Combined Charging System (CCS) an seine Grenzen gebracht. Im ELF sind laut Hersteller bis zu 900 kW Ladeleistung möglich, was eine Ladung von 100 kWh in lediglich zehn Minuten impliziert. Die hierbei eingesetzte CCS-Hardware und Ladesteuerung sind bereits seriennahe Komponenten, deren Erkenntnisse direkt in kommende Serienmodelle einfließen könnten. Die Erprobung erfolgt durch die Simulation typischer Ladeszenarien, die sowohl an Autobahn-Schnellladestationen als auch im urbanen Raum auftreten können.
Technologietransfer: Die 1-Megawatt-Säule für Serienfahrzeuge
Der Transfer der Forschungsergebnisse in die Serie wird exemplarisch durch das CONCEPT AMG GT XX verdeutlicht. Dieses Konzeptfahrzeug erreichte im Rahmen von Testfahrten eine maximale Ladeleistung von 1.041 kW. Ziel ist es, eine hohe Durchschnitts-Ladeleistung von 850 kW und 1.000 Ampere über einen signifikanten Bereich der Ladekurve aufrechtzuerhalten.
Für diesen Test entwickelte Mercedes-Benz gemeinsam mit dem High-Power-Charging-Spezialisten Alpitronic einen Prototypen einer Hochleistungs-Ladesäule. Die Innovation liegt in der Übertragung von Strömen bis zu 1.000 Ampere über ein modifiziertes CCS-Kabel – dies ist eine Verdopplung der bisher üblichen Stromstärke. Technisch realisiert wurde dies durch die Adaption einer MCS-Säule, bei der das MCS-Kabel durch ein CCS-Kabel ersetzt wurde, während die hohe Kühlleistung erhalten blieb. Diese Technologie soll die Basis für die nächste Generation von Schnellladern in den Mercedes-Benz Ladeparks bilden.
Kabellose Bequemlichkeit: Induktiv und Konduktiv
Ein weiteres Thema ist die Erprobung kabelloser Lademethoden, die den Komfort steigern sollen, da kein manuelles Kabelstecken mehr nötig ist. Das ELF testet sowohl induktives als auch konduktives Laden:
- Induktives Laden: Die Energieübertragung erfolgt kontaktlos über im Boden integrierte Platten mittels magnetischer Resonanz. Die Ladeleistung liegt aktuell bei 11 kW AC. Untersucht werden dabei der Wirkungsgrad und die Kompatibilität bei verschiedenen Parkpositionen und Fahrzeughöhen.
- Konduktives Laden (Automatisiert): Hier erfolgt die Energieübertragung über einen sogenannten Connector im Fahrzeugboden, der sich physisch mit einer Ladeplatte im Boden verbindet. Auch hier liegt die Leistung bei 11 kW AC. Der wesentliche Vorteil dieser Methode liegt im höheren Wirkungsgrad im Vergleich zu induktiven Lösungen sowie in der erhöhten Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit.
Ergänzend dazu erforscht Mercedes-Benz automatisierte Ladesysteme unter Einsatz von Robotik, um den physischen Anschluss von Hochleistungskabeln ohne mmenschliche Intervention zu ermöglichen und den Ladevorgang vollständig zu automatisieren – ein wichtiger Aspekt für Fahrzeugflotten und auch das Premiumsegment.
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