300km/h im weltweit ersten Strom-Sportler mit 48V Niedervolt-Flusszellenantrieb

Lange hat es gedauert. Mehrere Jahre hatte das Entwicklerteam der nanoFlowcell Holdings an der direkten Ansteuerung der Flusszelle gearbeitet. Nachdem es dem Unternehmen im Oktober 2016 gelungen war, eine Flusszelle regeltechnisch anzusteuern, will man nun das Potential eines reinen Flusszellenantriebs demonstrieren und baut als Hingucker den schnellsten Öko-Sportler der Welt: QUANT 48VOLT ist der Prototyp einer neuen Generation Elektrofahrzeuge. Er verfügt über das derzeit leistungsfähigste, sicherste, umweltgerechteste und wirtschaftlichste Antriebssystem für Elektrofahrzeuge das in Serie gefertigt werden könnte. Ein kleiner Ausblick auf unsere Mobilität von Morgen.

QUANT 48VOLT kommt in einem extravaganten Karosseriekleid daher, das seinem Status als eines für die Automobilindustrie einmaligen Elektro-Sportwagens gerecht wird. Mit dem eigenständigen Design seiner QUANT-Prototypen kultiviert das Unternehmen einen individuellen EV-Stil, der zum Ausdruck massenzugänglicher Exklusivität in der Elektromobilität geworden ist. Das 2+2 Sportlimousine will aber nicht nur gut aussehen, sondern vor allem durch Leistung glänzen. Das Offensichtliche ist schnell beantwortet: Durchzug in 2,4 Sekunden von 0 auf 100 km/h und von dort, ohne Beschleunigungsdellen, in ein paar Sekunden mehr auf eine elektronisch abgeregelte Höchstgeschwindigkeit von 300 km/h. Beeindruckend. Doch das wirklich Beeindruckende am QUANT 48VOLT ist subtiler.

„Die Höchstgeschwindigkeit des QUANT 48VOLT ist eigentlich nebensächlich,“ erklärt Nunzio La Vecchia, Chief Technology Office der nanoFlowcell Holdings. „Bedeutsam ist, dass unser neuer nanoFlowcell® 48VOLT Antrieb umweltgerechte und realitätsnahe Leistung bringt – damit meine ich Zero schädliche Emissionen, eine komfortable Reise-Geschwindigkeit UND eine respektable Reichweite. Doch wir räumen nicht nur mit der Leistungsskepsis bei Elektrofahrzeugen auf, sondern gehen als einziges Unternehmen auch auf die mit der Elektromobilität einhergehenden Sicherheitsbedenken ein. Der Elektroantrieb im QUANT 48VOLT ist konsequent im Kleinspannungsbereich gehalten, und macht das Fahrzeug elektrisch betrachtet zum sichersten Elektrosportwagen der Welt.“

Inhärente Sicherheit

Man muss wissen, dass herkömmliche Elektrofahrzeuge mit Hochvolt-Antriebssystemen ausgestattet sind, die im gesundheitsgefährdenden Hochspannungsbereich von über 400 Volt arbeiten. Aktuell überlegt die Automobilindustrie sogar, die Spannung in Elektrofahrzeuge zukünftig auf 800 V anzuheben, um attraktivere Fahrleistungen ihrer Elektromodelle zu erreichen.

Mit dem QUANT 48VOLT stellt die nanoFlowcell Holdings diese Entwicklungsalternative in der Elektroautomobiltechnik in Frage und setzt ein weltweit einzigartiges Statement: Flusszellentechnologie im QUANT 48VOLT macht extreme Performance (> 560 kW Antriebsleistung) sowie vorbildliche Reichweite (avisiert sind > 1.000 Kilometer) bei sicheren Batteriespannungen (maximal 48 V) möglich.

Die Pole der nanoFlowcell®-Flusszelle können bauartbedingt bedenkenlos berührt werden, ohne dass Lebensgefahr besteht. Anders als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batteriesystemen, ist selbst bei schweren Fahrzeugunfällen ein elektrischer Schlag für involvierte Verkehrsteilnehmer und Rettungskräfte ausgeschlossen. Ein thermisches Durchgehen, wie dies bei Lithium-Ionen-Batterien der Fall sein kann und in Folge dessen es zum Fahrzeugbrand kommt, ist bei einem nanoFlowcell® 48VOLT Antrieb baulich nicht mögliche. Die Elektrolytflüssigkeit bi-ION — der flüssige „Treibstoff“ der nanoFlowcell® — ist weder brennbar noch explosiv. Zudem ist die Elektrolytlösung weder gesundheits- noch umweltschädlich. Selbst im schlimmsten Fall (Worst-Case-Scenario) würde weder vom nanoFlowcell® 48VOLT Niedervoltantrieb, noch von der Elektrolytlösung bi-ION eine Gefährdung ausgehen.

Wenig Volt, weniger Kosten

Während das Vorgängermodel, der QUANT FE seine überaus sportlichen Fahrwerte noch mit einem 700 V hochvoltbasierten Antriebssystem erzielte, arbeiten die Elektroantriebsmotoren im QUANT 48VOLT konsequent im Niedervoltspannungsbereich.

Denn erstmals kommen im QUANT 48VOLT innovative 45-Phasen-Niedervoltmotoren zum Einsatz, die bei hoher Leistung, minimierte Niederquerschnitte bei den Elektroleitungen ermöglichen. Vier jeweils 140 kW starke Niedervoltmotoren machen den QUANT 48VOLT zum stärksten allradangetriebenen Niedervolt-Elektrosportwagen der Welt.

Das Alleinstellungsmerkmal dieser Niedervoltmotoren ist ihre massive Netzstruktur aus Leichtmetall, welche die kompliziert gewickelten Kupferspulen in konventionellen Elektromotoren ersetzt. Dadurch reduziert sich das Motorvolumen im Verhältnis zur Leistung, Gewicht und Kosten werden gesenkt und die Serienfertigung zudem vereinfacht.

Aufgrund der geringen induzierten Spannung des Elektromotors können beim QUANT 48VOLT günstige MOSFETs anstelle der teuren HV-IGBTs aus dem QUANT FE verwendet werden. Fehlende Inverter, HV-Steuergeräte und sonstige HV-Elektronik reduzieren Gewicht und Kosten erheblich.

Ferner müssen für einen nanoFlowcell® 48VOLT Niedervoltantrieb keine teuren Maßnahmen zur Hochvolt-Sicherheit getroffen werden, was die Kosten in der Entwicklung und der Fertigung senkt, aber auch den Preis des Elektrofahrzeugs selber. Im Unterhalt bestehen Vorteile dadurch, dass die Wartung eines QUANT mit nanoFlowcell® 48VOLT Niedervoltantrieb auch von Personal ohne Hochvolt-Schulung durchgeführt werden kann. Der (Kosten)Aufwand für künftige Besitzer eines mit nanoFlowcell® 48VOLT ausgestatteten Elektrofahrzeugs (egal welcher Marke) ist somit deutlich reduziert.

Großes Leistungsspektrum

Der nanoFlowcell® 48VOLT Antrieb verfügt über revolutionäre Möglichkeiten in der Ansteuerung. So lässt sich unter anderem das Magnetfeld in den Niedervoltmotoren beliebig formen, was ein elektronisches Umschalten der Polpaarzahl ermöglicht. Dies entspricht in seiner Funktion einem integrierten, elektromagnetischen Getriebe. Der maximale Wirkungsgrad der Niedervoltmotoren kann somit über das gesamte Drehzahl-Drehmoment-Kennfeld gestreckt werden und der passende „Gang“ je nach Fahrsituation gewählt werden. Das macht den nanoFlowcell® 48VOLT Antrieb extrem effizient speziell in alltagsrelevanten Fahrzyklen. Im Vergleich zu Elektroantrieben mit Asynchronmotoren konnten mit dem nanoFlowcell® 48VOLT Niedervoltantrieb die Verluste bei gleichem Fahrzyklus um rund 50 Prozent gesenkt werden.

Weitere Vorteile der im nanoFlowcell® 48VOLT Antrieb verwendeten Niedervoltmotoren sind im Überlastbereich: der von konventionell gewickelten Elektromotoren bekannte Eckpunkt ist nicht vorhanden, da stets eine Spannungsreserve freigehalten wird. So ist selbst bei hohen Drehzahlen noch ein maximales Drehmoment abrufbar.

Bei herkömmlichen Hochvoltelektrofahrzeugen ist eine Drehmomentbegrenzung notwendig, vor allem zur Schonung der Fahrakkus. Nach einer extrem starken Beschleunigung müssen Elektroautos oft mehrere Minuten gedrosselt fahren, um Elektromotor und Fahrakkus abkühlen zu lassen. Dies gilt aber nur für Elektrofahrzeuge ohne nanoFlowcell® 48VOLT Niedervoltantrieb.

Flusszellen-Power

Seitdem die Flusszelle direkt angesteuert wird, konnten die schweren und teuren Superkondensatoren, die bislang als Pufferspeicher für die von der nanoFlowcell® bereitgestellten Energie dienten, im neudesignten nanoFlowcell® 48VOLT Niedervoltantrieb wegfallen. Da die Flusszelle selber auch im Kleinspannungsbereich arbeitet, wurde auch die Leistungselektronik im QUANT 48VOLT gegenüber QUANT FE extrem vereinfacht. Um die notwendige Antriebsenergie für die extreme Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in 2,4 Sekunden und hohe Reisegeschwindigkeiten bereitzustellen, wurden nun erstmals sechs Flusszellen mit einer Kapazität von insgesamt rund 300kWh in Reihe geschaltet (im Vergleich dazu verfügte der QUANT FE noch über eine einzige Flusszelle mit einer Kapazität von 70kWh). Die Reihenschaltung mehrerer Flusszellen sorgt dafür, dass in kürzerer Zeit mehr bi-ION Elektrolyte entladen und so mehr Antriebsenergie generiert werden kann.

Erstmals kommen in der Flusszelle des nanoFlowcell® 48VOLT Niedervoltantriebs neu gestaltete Zellmembranen zum Einsatz. Nach zweieinhalbjähriger Entwicklungsarbeit gelang es dem Entwicklungsteam, ein nanotechnisches Verfahren zu entwickeln mit dem die Membranoberfläche so bearbeitet werden konnte, dass bei fast gleichen Abmessungen eine um ein Vielfaches höhere Oberflächenstruktur und somit Reaktionsfläche für bi-ION Elektrolyte entsteht. Dieses neue Membrandesign erlaubt es der nanoFlowcell® zukünftig, eine höhere Energiedichte in der bi-ION Elektrolytlösung (über 600 Wh) voll ausschöpfen zu können.

QUANT 48VOLT mit nanoFlowcell®-Niedervoltantrieb ist zukunftsweisende Elektromobilität und setzt sich sehr deutlich vom Mainstream ab, da die Flusszellen-Energie der nanoFlowcell® weder gesundheits- noch umweltschädlich ist.

Der beste Elektro-Sportwagen der Welt, oder aber unsere Energie von morgen?

In einem Niedervolt-Sportwagen wie dem QUANT 48VOLT demonstriert nanoFlowcell® 48VOLT Leistungsstärke, und schafft so Aufmerksamkeit für das derzeit leichteste, sicherste, umweltgerechteste und wirtschaftlichste Antriebsaggregat für Elektrofahrzeuge überhaupt.

La Vecchia: „Für viele ist der QUANT 48VOLT ein begehrenswerter Sportwagen und das fortschrittlichste Elektroauto der Welt. Visionäre werden in dem kleinen Kraftwerk, das problemlos auch ein Mehrfamilienhaus völlig autark mit Elektrizität versorgen könnte, die Zukunft einer umweltgerechten und dennoch berechenbaren Energieversorgung erkennen.“

Die nanoFlowcell Holdings zeigt ihre Flusszellentechnologie derzeit fast ausnahmslos in Form auffallender Sportwagen, jedoch sieht das Unternehmen sehr großes Potential in einer Reihe weiterer industrieller Anwendungen, vor allem bei stationären Energie-Anwendungen.

Die nanoFlowcell Holdings Ltd wird ihre neusten QUANT-Fahrzeuge mit nanoFlowcell® 48VOLT Flusszellentechnologie vom 7. bis 19. März auf dem Genfer Automobilsalon 2017 in Halle 1, Stand 1224 ausstellen und Fragen interessierter Messebesucher gerne beantworten.

QUANT 48VOLT

Technische Daten

Höchstgeschwindigkeit km/h: 300
Beschleunigung (0-100 km/h): 2,4s
Getriebeart: Automatik
Antriebsart: Allrad
Anzahl Türen: 2
Anzahl Sitzplätze: 2+2

Motor

Typ: 4x Niedervolt-Synchronmotoren
Kraftstoffart: elektrisch (bi-ION)
Maximale Leistung kW (PS): 560 (760)
Maximales Drehmoment (Nm): 2.000 pro Rad

Fluss-Batterie

Typ: nanoFlowcell® (6er-Reihe)
Spannung (V): 48
Kapazität (kWh): 300
Nennstrom (A): max 1.500 pro Zelle

Verbrauch

Energieverbrauch: wird ermittelt
Tankvolumen (l): 2x 200
Reichweite (km): >1.000
schädliche Emissionen: 0