Hyundai N Vision 74
Autor: Redaktion
Hyundai nutzt die rollenden Labore, um Möglichkeiten zu erkunden, wie man mit unterschiedlichen Technologien arbeiten kann
Der N Vision 74 ist ein außergewöhnliches „rolling Lab“, das die innovative Brennstoffzellen-Hybrid- Architektur von Hyundai mit einem außergewöhnlichen Design kombiniert. Dieses Konzept repräsentiert mittel- bis langfristig die Zukunftsvision des Unternehmens.
2015 kündigte Hyundai erstmals diese Technologievision an, als man parallel zur Einführung der Performance-Submarke N das Konzeptfahrzeug N 2025 Vision Gran Turismo vorstellte, um die Zukunft der brennstoffzellenbasierten Performance zu verdeutlichen.
Nur sieben Jahre später ist diese innovative Technologie, die in diesem Konzeptfahrzeug virtuell vorgestellt wurde, nun in einem voll fahrtüchtigen Fahrzeug verfügbar. Die N Vision 74 ist das erste Wasserstoff-Hybrid-Hochleistungsfahrzeug der Welt und unterstreicht die Führungsrolle von Hyundai im Bereich der nachhaltigen Leistungstechnologie.
Rolllende Labore von Hyundai
Die "Rolling Labs" sind ein "Spielplatz", auf dem die Marke N von Hyundai alles erforschen kann, was neue, leistungsstarke Motorsporttechnologien mit zukünftigen N-Modellen verbindet und schlägt so eine Brücke zwischen Motorsport und Serienfahrzeugen. Die Intention dieser Fahrzeuge, die umfangreichen Tests unterzogen werden, ist es, die Hochleistungstechnologien aus der Welt des Motorsports auf die Straße und somit in Serienfahrzeuge zu bringen.
Im Jahr 2012 startete Hyundai das Projekt RM, um ihre Kompetenz bei der Entwicklung neuer Technologien und Innovationen zu demonstrieren. Im Rahmen dieses Projekts entwickelt das Unternehmen neue Hochleistungstechnologien aus dem Motorsport und verbindet sie mit den zukünftigen N-Modellen. Der Name des Projekts bezieht sich auf die "Racing Midship"-Konfiguration des N-Prototyps mit Heckantrieb und mittig angeordnetem Antrieb.
Seit dem Beginn des RM-Projekts und der anschließenden Weiterentwicklung der RM-Serie wurden die RM-Modelle gründlich und ausgiebig auf der Straße getestet, um neu entwickelte Technologien zu validieren, ihre Auswirkungen auf die Leistung zu evaluieren und sie für die spätere Anwendung in zukünftigen N-Modellen zu verbessern. Beispiele für frühere Technologien, die zunächst in rollenden Labormodellen entwickelt wurden, bevor sie in die Serienfahrzeuge einflossen, sind das e-LSD (elektronisches Sperrdifferential), das 8-Gang-DCT (Doppelkupplungsgetriebe) und alle fortschrittlichen Technologien, wie das Performance-PE-System, die EV-Doppelkupplung und das Torque Vectoring.
Die Herausforderungen bei der Entwicklung eines Hochleistungs-EV
Die Elektrifizierung ist nicht länger nur eine Option für die Automobilindustrie - sie ist auf dem Vormarsch, und das gilt auch für Performancefahrzeuge. Um Verbrennungsmotoren vollständig zu ersetzen, müssen Elektroautos mit hohen Leistungen jedoch eine Reihe von technischen Hürden überwinden.
Erstens erhöhen Batterien mit großer Kapazität nicht nur das Gewicht, sondern begrenzen auch die Dynamik des Fahrzeugs. Um aber hohe Leistungen zu erzielen, sind leistungsstarke Motoren und große Batterien erforderlich, eine Herausforderung, welche die Ingenieure bewältigen müssen.
Ein weiterer wichtiger Parameter ist die entsprechende Kühlung, der wichtigste Faktor für ein Hochleistungs-EV. Ohne ausreichende Kühlung lässt die Leistung schnell nach, was ausgiebigere Fahrten unter Rennstreckenbedingungen aufgrund von Überhitzung einschränkt. Und zu guter Letzt dauert das Aufladen eines E-Fahrzeugs wesentlich länger als das Betanken eines Verbrenners.
Um die „Everyday Sports Car Säule“ der Submarke N im Zeitalter der Elektrifizierung zu verwirklichen, arbeiten die Ingenieure und Forscher von Hyundai in entsprechenden Forschungs- und Entwicklungszentren auf der ganzen Welt zusammen, um technische Hürden zu analysieren und kontinuierlich neue Ideen einzubringen, um in Folge dem Leistungsprofil des Unternehmens in Bezug auf Spezifikationen, Leistung und Reichweite gerecht zu werden.
Die Entwicklung der N Vision 74
Neben der Entwicklung von Performance Elektrofahrzeugen, machten sich die Ingenieure von Hyundai an die Entwicklung des N Vision 74. In der Entwicklungsphase entschieden sie sich für eine Hybridstruktur aus einem batterieelektrischen und einem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (FCEV). In Brennstoffzellen reagiert Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft, wobei Strom, Wärme und Wasser erzeugt wird. Der in den Tanks gespeicherte Wasserstoff wird, wenn er in den Brennstoffzellenstack gelangt, in Protonen und Elektronen aufgespalten. Der in der Brennstoffzelle entstehende Elektronenfluss liefert Strom, der den Elektromotor antreibt, und die Protonen reagieren mit Sauerstoffmolekülen aus der Luft und erzeugen Wärme und Wasserdampf.
Während die Vorteile von batterieelektrischen Fahrzeugen (BEVs) allgemein bekannt sind, bieten auch FCEVs eine Vielzahl von Vorteilen. Abgesehen von Wasser produzieren FCEVs keinerlei Emissionen. FCEVs können sogar die Luftqualität verbessern: Der Brennstoffzellenstack benötigt gereinigte Luft, der Luftfilter entfernt Mikropartikel und gibt die gereinigte nicht benötigte Luft an die Umgebung ab - so ist die abgegebene Luft sauberer als sie ursprünglich bei der Aufnahme war. Wasserstoff-Brennstoffzellen sind auch hocheffizient: Sie haben einen Wirkungsgrad von 50 bis 60 Prozent bei der reinen Stromerzeugung und 80 bis 90 Prozent bei der Nutzung der erzeugten Wärme. Darüber hinaus sind FCEVs auch eine attraktive zukünftige Energiequelle für die Elektromobilität, da sie im Vergleich zu BEVs größere Reichweiten und kürzere Betankungszeiten bieten.
Obwohl der N Vision 74 einen Wasserstoff-Elektro-Hybrid-Antriebsstrang verwendet, unterscheidet er sich in seiner Systemkonfiguration von einem herkömmlichen Wasserstoff-Brennstoffzellen- oder batteriegestützten Elektrofahrzeug. Im Gegensatz zu bestehenden FCEVs, die integrierte Wasserstoff-Brennstoffzellen-Stacks verwenden, welche den Strom direkt in die Motoren einspeisen, verfügt der N Vision 74 mit seiner Hochkapazitätsbatterie über eine zusätzliche Komponente. Dies trägt dazu bei, die Spitzenlast der Batterien zu verbessern, da sie im optimalen Temperaturbereich gehalten wird, und so eine gleichmäßige Energieabgabe gewährleistet ist.
Die beiden unterschiedlichen Antriebsenergien des N Vision 74 können je nach Fahrsituation flexibel eingesetzt werden. Die Hyundai-Ingenieure haben sich für diesen mutigen Ansatz entschieden, da sie von den Vorteilen beider Technologien in ihrem jeweiligen Anwendungsbereich überzeugt sind.
Die Architektur des N Vision 74
Zur Analyse der Alltagstauglichkeit und des Funfaktors im Zeitalter der Elektrifizierung ist der Antrieb des N Vision 74 auf hohe Ausdauer und schnelles Aufladen unter Rennstreckenbedingungen ausgelegt. Die Ingenieure haben ein kooperierendes System entwickelt, damit die beiden unterschiedlichen Energiequellen in maximaler Synergie zusammenarbeiten können.
Der Wasserstoff-Brennstoffzellenstapel des Fahrzeugs ist vorne montiert, während die T-Batterie direkt hinter dem Fahrer angebracht ist, um so die Höhe und den Schwerpunkt zu senken. Der niedrigere Schwerpunkt von E-Fahrzeugen kann das zusätzliche Gewicht zwar nicht vollständig wettmachen, bietet aber erhebliche Vorteile, wie z. B. bessere Traktion und eine geringere Wankneigung.
An der Hinterachse befinden sich zwei leistungsstarke Motoren für den unabhängigen Antrieb jedes Hinterrads, die zusammen 500 kW erzeugen. Darüber liegen zwei 2,1 kg Wasserstofftanks. Die Entwicklung der Systemintegration und der Steuerungssoftware des N Vision 74, die konzernintern entwickelt wurde, war weitaus fortschrittlicher als die eines normalen Elektrofahrzeugs und hat mehr mit der Entwicklung der XCIENT-Brennstoffzellen-Lkw von Hyundai gemein.
Doppelte Aufladung sorgt für Flexibilität
Das batterieelektrische und das Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebssystem können getrennt voneinander arbeiten. Wenn die volle Leistung nicht benötigt wird, treibt die Brennstoffzelle das Auto an. Wenn hohe Leistung erforderlich ist, arbeiten beide Systeme zusammen.
Die doppelte Aufladung dieses Hybridsystems bietet den Ingenieuren eine hohe Flexibilität. Das Wasserstoffsystem lässt sich in weniger als fünf Minuten auftanken und kann zum Aufladen der Batterie verwendet werden, wenn das Fahrzeug in Betrieb ist. Das batterieelektrische Antriebssystem sorgt dafür, dass das Fahrzeug auch dann voll funktionsfähig bleibt, wenn kein Wasserstoff verfügbar ist.
Funktionale Ästhetik: Kühlung und Aerodynamik
Mit einem komplexen Kühlsystem erreicht der N Vision 74 einen effizienten Luftstrom und maximale Kühlung bei hoher Leistung. Dies bietet die richtige Balance zwischen Rennstreckentauglichkeit und geringer Wärmeentwicklung.
Die Anordnung von Brennstoffzelle, Batterie, Motor und anderen Teilen wurde so konstruiert, dass drei unabhängige Kühlkanäle entstehen. Dies ermöglicht eine optimierte Energieeffizienz in verschiedenen Fahrsituationen.
Die Form folgt der Funktion: Die Kühlelemente, wie der unverwechselbare Kühlergrill sowie die seitlichen und hinteren Lüftungsöffnungen des N Vision 74, sind vollständig in das aerodynamische Design integriert. Darüber hinaus leiten Luftableiter an den Vorderrädern des Fahrzeugs den seitlichen Luftstrom in große Kühleinlässe, um das Wärmemanagement des elektrischen Antriebssystems zu arrangieren.
Das Design ermöglicht auch eine bessere Aerodynamik. Die Form der Seitenschürze und der vom Motorsport inspirierte Spoiler erzeugen einen Abtrieb am Heck, während das aerodynamische Felgendesign ein Gleichgewicht zwischen aerodynamischer Effizienz und Leistung herstellen.
Innovatives FCEV-Logiksystem (VCU) mit Torque-Vectoring-Technologie
Der N Vision 74 ist mit einem VCU-System (Vehicle Control Unit) mit Torque-Vectoring-Technologie an den hinteren Motoren ausgestattet. Die Hyundai-Ingenieure haben eine eigene Steuerungssoftware für das Torque Vectoring System entwickelt, die wie ein virtuelles Sperrdifferenzial funktioniert. Dieses für den N Vision 74 maßgeschneiderte VCU-System unterstützt das e-TVTM (electronic Torque Vectoring by Twin Motors), um das Kurvenverhalten, mit den 235 kW starken Motoren, an jedem Hinterrad zu verbessern. Es ermöglicht eine präzise, schnelle und unabhängige Steuerung der linken und rechten Leistungszuteilung und des Drehmoments, um unterschiedlichen Fahrgegebenheiten gerecht zu werden. Optimales Handling und Traktion verbessern das Kurvenerlebnis, was ihn perfekt für Rennstrecken macht und sicherstellt, dass die Fahrer den Charakter des Fahrzeugs wirklich erleben können.
Rollende Labore als Prüfstand für die Zukunft
Hyundai arbeitet schon seit zehn Jahren mit Rolling Labs- die beiden letzten waren der N Vision 74 und der RN22e. Die große Reichweite und die Schnellbetankungseigenschaften des N Vision 74 haben das Potenzial den Motorsport zu revolutionieren.