Auch in der Sportwagenbranche muss man sich für die Zukunft rüsten, in der mehr Strom und weniger Hubraum gefragt ist. Bei AMG antwortet man auf diese Herausforderung unter dem neuen Label "E Performance". Neben künftigen rein batterie-elektrischen Modellen auf Basis der Mercedes EQ-Baureihen bedeutet dies auch einen neuen, AMG-gerechten Ansatz beim Thema Hybrid.
E Performance Hybrid nennt AMG die neue Technik, die bei der ersten Präsentation in Versuchsträgern zum Einsatz kommt und künftig in die Serienfertigung Einzug hält. AMG-typisch wurde dabei von Grund auf neu entwickelt, statt bestehende Bauteile zu verbandeln.
Batterie und E-Motor sind AMG-Entwicklungen
Die wichtigsten Kernkomponenten – E-Maschine und Traktionsbatterie – hat AMG nach eigenen Angaben selbst entwickelt. Die Arbeiten an der "High Performance Batterie" begannen 2016 und bedienten sich dabei auch der Technik, die im Formel 1-Rennwagen des Mercedes-AMG Petronas F1 Team zum Einsatz kam. Dabei wählte AMG eine im Vergleich zu konventionellen Hybrid-Modellen anderer Hersteller betont leistungsorientierte Auslegung. Hier geht es in erster Linie darum, praktisch permanent nutzbare hohe Leistungen abzugeben und mit starker Rekuperation wieder Energie in die Batterie zurückzuführen. Der Energiegehalt des Stromspeichers und damit die Reichweite standen weniger im Vordergrund.
Um diese für Stromspeicher sehr fordernde Betriebskulisse zu ermöglichen, hat AMG ein neues Kühlsystem für die Batterie entwickelt. Statt wie bei Standard-Batteriesystemen das komplette Paket mit Luft oder Wasser zu kühlen, werden die insgesamt 560 Zellen der neuen AMG 400-Volt-Batterie einzeln gekühlt. Ein beachtliches Volumen von 14 Litern eines speziellen, nicht-leitenden Kühlmittels durchspült dabei permanent das Batteriepaket, in dem ebenfalls von AMG entwickelte Millimeter dünne Kühlmodule an den Zellen für optimales Klima sorgen. Mittels einer elektrischen Hochleistungspumpe – auch das eine Eigenentwicklung – wird die Kühlflüssigkeit durch einen Wärmetauscher geleitet, über den die Wärme letztlich an den vorderen Kühler des Niedertemperatur-Kreislaufs abgegeben wird.
14 Liter Kühlflüssigkeit nur für die Batterie
Dieser enorme Aufwand ermöglicht es, die Batterie konstant bei einer optimalen Betriebstemperatur von 45 Grad Celsius zu halten, sie kann entsprechend anders als übliche Systeme permanent mit voller Leistung be- und entladen werden, ohne heruntergeregelt werden zu müssen.
Die jetzt vorgestellte Batterie, die als erstes in die Serienfertigung gehen soll, hört auf die Bezeichnung HPB 80. Die Gesamtkapazität liegt bei 6,1 kWh, von denen 4,8 kWh als nutzbare Kapazität zur Verfügung stehen. Wichtig bei Traktionsbatterien ist neben der Kapazität vor allem ihre Leistung – der stärkste E-Motor hilft wenig, wenn der Akku nicht genügend Saft liefert. Bei der HPB 80 liegen 70 kW Dauerleistung an, für zehn Sekunden kann die Batterie dem Antrieb eine Boost-Leistung von 150 kW bereitstellen.
Neben der Performance sorgt die Direktkühlung der Zellen auch für eine deutliche Gewichts-Reduzierung des Gesamtpakets. Die HDP80 wiegt 89 Kilo, AMG spricht von einer Leistungsdichte von 1,7 kW/kg, rund das Doppelte einer konventionellen Hybridbatterie. Das System ist laut AMG skalierbar, entsprechend sind auch noch leistungsstärkere Varianten der High Performance Batterie zu erwarten.
Elektroantrieb in die Hinterachse integriert
Die Batterie über der Hinterachse liefert ihre Energie auf kürzestem Weg an die sogenannte Electrive Drive Unit (EDU). Das ist eine vollintegrierte Lösung aus elektronisch gesteuertem Zweigang-Getriebe, der Antriebsmaschine und einem elektronisch gesteuerten Sperrdifferential. Die Electrive Drive Unit ersetzt damit ein herkömmliches Hinterachs-Differential und ist ohne direkten Kontakt zum Verbrenner an die hintere Kardanwelle angebunden. P3-Hybrid wird diese Bauform genannt.
Je nach Auslegung erreicht die EDU eine maximale Leistung von 150 kW und ein Drehmoment von 320 Newtonmeter. Durch das integrierte Zweigang-Getriebe ist gewährleistet, dass der Elektromotor in jedem Betriebs- und Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs unterstützen kann: Der zweite Gang wird bei spätestens 140 km/h geschaltet. Das integrierte Sperrdifferential ermöglich außerdem eine exakte Drehmoment-Steuerung zu den beiden Rädern, was sowohl der Fahrdynamik als auch der Fahrsicherheit dient.
Während der Fahrt wird die Traktionsbatterie mangels direkter Anbindung an den Verbrenner zum Großteil über die Rekuperation beim Bremsen oder Gleiten aufgeladen, einen kleinen Teil zur Aufladung kann zusätzlich der Riemen-Starter-Generator des Verbrenners beisteuern. Je nach gewählter Voreinstellung kann dabei mit einer Leistung von bis zu 90 kW rekuperiert werden. Für Serienanwendungen ist das externe Laden und damit der Einsatz als Plug-in-Hybrid vorgesehen.
Elektrischer Abgas-Turbolader
Ein weiterer Baustein des neuen AMG E Performance Hybrid-Systems ist der elektrische Abgas-Turbolader (siehe unser Fahrbericht zur AMG E-Performance C-Klasse). Was beim ersten Lesen etwas konfus wirkt – schließlich kennt man einen Abgas-Turbo eigentlich als mechanisches System – ist eine Weltneuheit im Serien-Pkw und auch hier eine Technik-Übernahme aus der Formel 1. Die dort unter der Bezeichnung MGU-H (Motor Generator Unit Heat) geführte Technik kombiniert einen konventionellen Turbo mit einem zusätzlichen Elektromotor.
Bei dieser auch im Hypercar Mercedes-AMG ONE eingesetzten Turbo-Technik sitzt ein nur vier Zentimeter breiter, scheibenförmiger E-Motor direkt auf der Welle zwischen dem Abgas-Schaufelrad und dem Ansaugluft-Verdichterrad. Mit bis zu 156.000 Umdrehungen pro Minute ist der ins 400-Volt-Bordnetz eingebundene Turbolader unterwegs. Die Aufgabe des E-Motors dabei ist es, bereits bei niedrigen Drehzahlen den Turbolader auf Schwung zu bringen, wenn der Abgasstrom hierfür noch zu gering ist.
Hypercar AMG Project One im Video
Der Erfolg ist ähnlich wie bei einer mehrstufigen Aufladung oder einem zusätzlichen E-Verdichter eine gleichmäßig hohe Motorleistung ohne "Turboloch" über den gesamten Drehzahlbereich. Auch bei Lastwechseln aus dem Schiebebetrieb in die Beschleunigungsphase sorgt der E-Turbo für sofortige volle Unterstützung.
Beim Einsatz im komplett überarbeiteten M 139-Zweilitermotor (künftig längs statt wie in der A-Klasse quer eingebaut) soll die Maximalleistung dank des elektrischen Turboladers bei "über 330 kW" (so AMG) liegen. Mit umgerechnet rund 450 PS und einer entsprechenden Literleistung von 225 PS wäre das Aggregat der diesbezüglich leistungsstärkste Vierzylinder im weltweiten Pkw-Motorenbau. Gemeinsam mit den maximal 150 kW aus der elektrischen Hinterachse verspricht das Gesamtpaket Fahrleistungswerte mit Freudentränen-Garantie – 612 PS Systemleistung sind versprochen.
Fazit
V8-Leistung aus einem Zweiliter-Vierzylinder-Hybrid – die elektrische Zukunft bringt interessante Entwicklungen. Dass AMG dabei nicht einfach verfügbare Bauteile kombiniert, sondern komplette Eigenentwicklungen beim E-Antrieb und speziell der Hochleistungs-Traktionsbatterie an den Start bringt, verdient Respekt. Die kommende AMG C-Klasse und auch die weiteren Anwendungen dieser neuen Hybridtechnik werden im Wortsinne spannend.
