AMG Hybrid Antrieb mal anders

von Mark Kreuzer am 9. April 2021

Auf dem AMG Future of Driving Perfomance Event hatten wir die Gelegenheit einen Blick auf die zukünftige Antriebsstrategie von AMG zu werfen, der von einem Technologietransfer aus der Formel 1 geprägt ist.

Auch an einem auf Fahrperfomance fokussierten Unternehmen wie AMG geht der Trend zur Elektrifizierung nicht spurlos vorbei.

Mit unserer neuen Antriebsstrategie transportieren wir unsere typische DNA in eine elektrifizierte Zukunft. Unsere komplett in Affalterbach entwickelten Performance Hybriden werden die Fahrdynamik unserer aktuellen Modelle sogar noch übertreffen und tragen somit unser neues Technologielabel E PERFORMANCE absolut zu Recht. Auch mit den rein elektrischen Derivaten auf Basis der Mercedes-EQ Modelle starten wir als Mercedes-AMG mit der Elektrifizierung des Portfolios weiter durch. Wir öffnen uns damit neuen Zielgruppen, die Mercedes-AMG als Performance Luxury Marke des 21. Jahrhunderts erleben können Philipp Schiemer, Vorsitzender der Geschäftsführung der Mercedes-AMG GmbH

Für mich vor allem spannend, dass man bei AMG einen deutlich anderen Weg gegangen ist als es die meisten anderen PHEV Hybrid Fahrzeuge tun.

Der typische Hybrid versucht eine Brücke zwischen Verbrenner und Elektroantrieb zu schlagen. Der Elektromotor wird oft im Hybrid Fahrzeugen dazu genutzt den Verbrenner beim anfahren und beschleunigen zu unterstützten. Aber auch das rein elektrische fahren ist dank verbesserter Batterietechnologie und höhere Reichweite in den letzten Jahren eine echte Option geworden.

Bei AMG steht aber vor allem die Performance im Fokus und deshalb stand bei der Entwicklung der Batterie vor allem Perfomance im Fokus anstatt bloße Reichweite.

AMG Perfomance Hybrid Erster Eindruck

Ich finde den von AMG gewählten Ansatz aus zwei Gründen sehr intressant.

Perfomance

Die Fokussierung auf Perfomance ist das was man von AMG erwartet, sie zeigen wie man Elektrifizierung nutzen kann um Autos in Leistungsspähren zu katapultieren die sonst eigentlich nur Hypercars vorenthalten sind.

Im Bild und in dem Video ist die e-Perfomance Version des AMG GT 4 Türer Coupe zu sehen Auch wenn sich AMG noch bedeckt hält was die genauen Fahrzeugdaten angeht, so werden bereits Systemleistungswerte von über 600 kW (815 PS) Leistung und mehr als 1.000 Nm Drehmoment versprochen. Damit wird der Sprint von 0-100 km/h in unter 3,0 Sekunden möglich.

Aber nicht nur die Beschleunigung und Ansprechverhalten werden verbessert, sondern auch die Querdynamik wird sich verbessern. Dadurch das Batterie und E-Antrieb auf der Hinterachse verbaut werden, ergibt sich ein optimierte Gewichtsverteilung im Fahrzeug von nahezu 50-50 zwischen Vorder- und Hinterachse.

Anders als andere sportlichen PHEV Modelle wird dank der speziell auf Performance hin optimierten Batterie auch immer Strom für den Elektromotor da sein.

Effizienz PHEV

Durch das Hybrid Antriebskonzept werden auch die AMG Modelle automatisch die “effizienteren” Fahrzeuge sein. Auch ein AMG Modell wird einen rein elektrischen Fahrmodus haben.  Aufgrund der vergleichsweisen kleinen Batteriekapazität wird dieser Modus einen nicht sehr weit rein elektrisch bringen. Damit stellt sich die Frage warum man bei AMG den Weg des Plug-In gewählt hat. Hauptgrund ist hier wohl die Tatsache, dass man so die Vorteile des PHEV bei einer Steckdose zuhause nutzen kann. Der Wagen kann vor klimatisiert werden, startet immer mit einer vollen Batterie und man kann elektrisch gestartet werden und verhindert so vielleicht die Nachbarn mit einem lauten Kaltstart zu wecken.

Durch die Performance Fokussierung zeigt man außerdem, dass die normalen PHEV, die auf hohe Reichweiten setzten, doch deutlich besser sind als ihr Ruf.

Technische Daten – AMG Future of Driving Perfomance

In dem Video zu dem Artikel versuche ich den Ansatz von AMG an Schnittmodellen zu beschreiben. Falls ihr das ganze lieber lesen wollt, gibt im es im folgenden ein paar Auszüge aus der PM von AMG, die das Batterie, die Antriebsstrategie und auch den elektrischen Turbolader beschreiben.

Im folgenden habe ich die wie ich die, wie ich finde, spannendsten Abschnitte für euch eingefügt.

AMG Batterie mit aktiver Kühlung

Mercedes-AMG startet mit der intern genannten Variante HPB80 mit 6,1 kWh Kapazität, 70 kW Dauerleistung und 150 kW Spitzenleistung für zehn Sekunden. Sie wiegt 89 Kilogramm und erreicht daher eine Leistungsdichte von 1,7 kW/kg. Herkömmliche Batterien ohne Direkt-Kühlung der Zellen schaffen ungefähr die Hälfte dieses Wertes.

Der Innovationsschub: die Direkt-Kühlung der Batteriezellen

Grundlage für die hohe Performance der AMG 400-Volt-Batterie ist die innovative Direkt-Kühlung: Erstmals werden die 560 Zellen einzeln gekühlt; sie werden also permanent von einem High-Tech-Kühlmittel auf Basis einer elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit umströmt. Für die Direkt-Kühlung mussten die AMG-Spezialisten neue, nur millimeter-dünne Kühlmodule entwickeln. Rund 14 Liter Kühlmittel zirkulieren mit Hilfe einer eigens entwickelten elektrischen Hochleistungspumpe von oben nach unten durch die gesamte Batterie an jeder Zelle vorbei und durchfließen dabei auch einen Öl/Wasser-Wärmetauscher, der direkt an der Batterie angebracht ist. Dieser leitet die Wärme in einen der beiden Niedertemperaturkreisläufe (NT) des Fahrzeugs ab und von dort weiter an den NT-Kühler an der Wagenfront, der die Wärme schließlich an die Umgebungsluft abgibt. Das System ist dabei so ausgelegt, dass eine gleichmäßige Wärmeverteilung in der Batterie gewährleistet ist.

Für hohe Dauerleistung und doppelte Spitzenleistung stets im optimalen Temperaturfenster

Die Folge: Die Batterie befindet sich immer in einem gleichmäßigen, optimalen Arbeitstemperaturfenster von 45 Grad Celsius, ganz gleich, wie oft sie ge- oder entladen wird. Herkömmliche Kühlsysteme schaffen das nicht, der Akku kann sein Leistungsvermögen nicht mehr vollumfänglich abrufen. Nicht so die AMG High Performance Batterie: Auch bei schnellen Runden im Hybridmodus auf der Rennstrecke, bei denen häufig beschleunigt (Batterie wird entladen) und verzögert wird (Batterie wird geladen), behält der Energiespeicher sein hohes Leistungsvermögen.

Auf dem Prüfstand haben Prototypen der Batterie bereits unzählige Testkilometer problemlos absolviert. In der Fahrzeugerprobung zeigt sich eine dauerhaft hohe Leistungsfähigkeit und lange Lebensdauer.

Erst die wirksame Direkt-Kühlung ermöglicht es zudem, Zellen mit sehr hoher Leistungsdichte einzusetzen. Aufgrund dieser individuellen Lösung konnte das Batteriesystem besonders leicht und kompakt gestaltet werden. Zum geringen Gewicht trägt auch das materialsparende Stromschienenkonzept bei und die leichte, aber auch stabile Crashstruktur des Gehäuses aus Aluminium. Sie garantiert höchste Sicherheit.

„Always on“-Betriebsstrategie: elektrische Kraft stets abrufbar

Die grundlegende Betriebsstrategie ist vom Hybrid-Powerpack des Mercedes-AMG Petronas Formel 1 Rennwagens abgeleitet. Wie in der Königsklasse des Motorsports steht immer dann maximaler Vortrieb zur Verfügung, wenn der Fahrer ihn benötigt – um beispielsweise kraftvoll aus Kurven herausbeschleunigen zu können oder beim Überholen. Dazu ist das Hybrid-System „Always on“: Über hohe Rekuperationsleistungen und bedarfsgerechtes Nachladen lässt sich die elektrische Kraft stets abrufen und häufig reproduzieren. Das eigenständige Batteriekonzept ermöglicht dabei den optimalen Kompromiss zwischen maximaler Fahrdynamik und zeitgemäßer Effizienz. Alle Komponenten sind perfekt aufeinander abgestimmt: Der Performance Zugewinn ist unmittelbar erlebbar.

Die sechs AMG DYNAMIC SELECT Fahrprogramme „Electric“, „Comfort“, „Sport“, „Sport+“, „RACE“ und „Individual“ sind exakt auf die neue Antriebstechnologie zugeschnitten und bieten damit ein weit gespreiztes Fahrerlebnis – von hocheffizient bis hochdynamisch. Die Fahrprogramme passen wichtige Parameter wie das Ansprechverhalten von Antrieb und Getriebe, die Lenkungskennlinie, die Fahrwerksdämpfung oder den Sound an. Die Programme werden über die Schaltwippe in der Mittelkonsole oder die AMG Lenkradtasten angewählt und im Kombiinstrument sowie auf dem Multimedia-Display visualisiert.

Elektrischer Abgas-Turbolader

Parallel zur Entwicklung der Achtzylinder-Performance-Hybride verläuft die nächste technologische Stufe: AMG Performance-Hybride in Kombination mit dem AMG Vierzylinder-Turbomotor. Das 2,0-Liter-Triebwerk mit der internen Bezeichnung M 139 kommt bislang in den kompakten Performance-Modellen quer eingebaut zum Einsatz. Als E PERFORMANCE-Variante wird er auch in anderen künftigen Baureihen von Mercedes-AMG für standesgemäßen Vortrieb sorgen. Dann allerdings längs eingebaut, tiefgreifend überarbeitet sowie nochmals deutlich leistungsgesteigert. Dabei streben die Ingenieure an, dass der weiter entwickelte M 139 die bislang bereits weltweit höchste Literleistung aller Vierzylinder-Serienmotoren nochmals übertreffen wird.

Größte Innovation ist der elektrische Abgas-Turbolader, der erstmals in einem Serienfahrzeug realisiert wird. Diese Technologie stammt direkt aus der Formel 1 und wird dort als MGU-H (Motor Generator Unit Heat) bezeichnet. Das identische System beflügelt auch schon das Hypercar Mercedes-AMG Project ONE.

Der elektrische Abgasturbolader löst den Zielkonflikt zwischen einem kleinen, schnell ansprechenden Lader, der jedoch eine vergleichsweise geringe Spitzenleistung erzielt, und einem großen Lader mit hoher Spitzenleistung, der wiederum deutlich verzögert anspricht.

Abgas-Turbolader mit integriertem Elektromotor: Agilität neu definiert

Der Clou dieser innovativen Aufladung: Direkt auf der Welle des Abgasturboladers (Laderwelle), zwischen dem Turbinenrad auf der Abgasseite und dem Verdichterrad auf der Frischluftseite, ist ein rund vier Zentimeter schmaler Elektromotor integriert. Dieser treibt elektronisch gesteuert die Welle des Abgasturboladers direkt an und beschleunigt damit das Verdichterrad, bevor der Abgasstrom den Antrieb übernimmt. Die Elektrifizierung des Turboladers verbessert das Ansprechverhalten direkt ab Leerlaufdrehzahl und über den gesamten Drehzahlbereich hinweg deutlich.

Die Folge: Der Verbrennungsmotor reagiert noch spontaner auf Fahrpedalbefehle, das gesamte Fahrgefühl ist deutlich dynamischer und agiler. Außerdem ermöglicht die Elektrifizierung des Turboladers ein höheres Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen gegenüber einer nicht elektrifizierten Aufladung, was die Agilität ebenfalls steigert und das Beschleunigungsvermögen aus dem Stand optimiert. Auch wenn der Fahrer vom Gas geht oder bremst, ist die Technologie des E-Turboladers in der Lage, den Ladedruck stets aufrecht zu erhalten, sodass ein kontinuierlich direktes Ansprechverhalten gewährleistet ist.

Der Turbolader wird mit dem 400 Volt-Bordnetz betrieben und erreicht damit Drehzahlen von bis zu 156.000/min, was einen sehr hohen Luftdurchsatz ermöglicht. Lader und Elektromotor sind an den Hochtemperatur-Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen, um ein stets bestmögliches Temperaturumfeld zu schaffen. Die Leistungselektronik wird über den Niedertemperatur-Kreislauf gekühlt.

Beim Vierzylinder-Performance-Hybrid kann der mehr als 330 kW starke AMG 2,0-Liter-Turbomotor (mit elektrischem Abgas-Turbolader) mit einem bis zu 150 kW starken Elektromotor kombiniert werden. Die Gesamtleistung und das Gesamtdrehmoment ermöglichen künftigen AMG Modellen Fahrleistungen, die vergleichbare, heutige Fahrzeuge mit V8-Motor ohne Hybridantrieb noch übertreffen. Die hohe Agilität, Performance und Effizienz des hybriden 4-Zylinder Antriebsstranges wird zunächst in der zukünftigen Generation der Mercedes-AMG C-Klasse auf den Markt kommen.