Mercedes-AMG E Performance: Plug-in-Hybridtechnik aus dem One

Der Mercedes-AMG One-Hypercar, der tatsächlich Technik aus der Formel 1 nutzt, überträgt sein technisches Konzept auf die kommenden AMG-Plug-in-Hybride. Sie tragen die Bezeichnung E Performance und starten mit dem GT 4-Türer mit V8-Motor; auch der Nachfolger des Mercedes-AMG C 63 erhält dasselbe modulare System. Der Chefingenieur erläutert die technischen Grundlagen der beiden Plug-in-Hybride, die bereits 2021 auf die Straße kommen sollen.

Einer nach dem anderen fällt die besonders standhafte Bastion jener Marken, die von Millionen „Petrolheads“ verehrt werden – also von Fans benzinbetriebener, meist sportlich geprägter Autos. Die fortschreitende Elektrifizierung des Automobils ist inzwischen nicht mehr aufzuhalten.

Nun steht AMG kurz davor, sein erstes vollelektrisches Modell noch in diesem Jahr auf Basis der neuen EVA-Plattform (Electric Vehicle Architecture) vorzustellen. Gleichzeitig folgen die ersten leistungsstarken Plug-in-Hybride (PHEV) unter dem Label E Performance. Deren Technologieprinzipien leiten sich vom One ab, der in einigen Monaten an die ersten Kunden ausgeliefert wird. Übernommen werden sie vom Mercedes-AMG GT 4-Türer und vom C 63, die beide ebenfalls 2021 auf den Markt kommen.

Der Hypercar wurde freilich für ganz andere Dimensionen konzipiert: Seine fünf Motoren umfassen zwei Elektromotoren an der Hinterachse, die den 1,6-Liter-V6 ergänzen – übernommen aus dem F1 W07 Hybrid –, sowie zwei weitere Aggregate an der Vorderachse. Das Ergebnis sind mehr als 1000 PS Systemleistung, 350 km/h Höchstgeschwindigkeit, der Sprint von 0 auf 200 km/h in unter sechs Sekunden – schneller als ein Bugatti Chiron – und ein entsprechend hoher Preis von mehr als 2,8 Millionen Euro.

Über die ersten rein elektrischen AMG-Modelle, die noch dieses Jahr präsentiert werden, ist bislang nur bekannt, dass sie zwei Motoren einsetzen: je einen permanenterregten Synchronmotor pro Achse und damit Allradantrieb. An Bord ist ein 22-kW-Lader, während Gleichstromladen (DC) mit bis zu 200 kW möglich sein soll. Ihre Fahrleistungen sollen zudem das Niveau der Modelle mit 4,0-Liter-V8-Biturbo erreichen, darunter ein Sprint von 0 auf 100 km/h deutlich unter vier Sekunden und eine Höchstgeschwindigkeit von 250 km/h.

Paradigmenwechsel

Um auf die veränderten Anforderungen vorbereitet zu sein, hat AMG seinen Standort in Affalterbach erweitert. Hinzugekommen sind ein Prüfzentrum für Hochvoltbatterien und Elektromotoren sowie ein Kompetenzzentrum für die Fertigung der Plug-in-Hybridantriebe.

Zugleich wurde die Zusammenarbeit mit den Ingenieuren des Mercedes-AMG F1 Petronas Teams intensiviert, damit der Technologietransfer möglichst unmittelbar und effektiv erfolgen kann.

„AMG will mit der Zeit gehen und sein Angebot elektrifizieren, ohne seine Positionierung aufzugeben. Wir werden weiterhin Fahrzeuge mit hoher Performance bauen und dabei eine jüngere Kundengruppe sowie einen höheren Anteil weiblicher Kunden gewinnen“, erklärt mir Geschäftsführer (CEO) Philipp Schiemer in einem exklusiven Zoom-Interview. Dort werden mir die Schlüsselkonzepte der Technik auch mit Unterstützung von Jochen Hermann, dem technischen Leiter (CTO) von AMG, vorgestellt.

Die erste Neuerung der bevorstehenden Plug-in-Hybride betrifft die Position des Elektromotors, wie Hermann erläutert: „Anders als bei konventionellen PHEV wurde der Elektromotor in unserem neuen System nicht zwischen Verbrennungsmotor (ICE) und Getriebe eingebaut, sondern an der Hinterachse. Das bringt mehrere Vorteile, von denen ich folgende hervorhebe: Die Gewichtsverteilung zwischen Vorder- und Hinterwagen wird ausgewogener – im AMG GT 4-Türer befinden sich vorne bereits der 4,0-Liter-V8 und das Neunganggetriebe AMG Speedshift. Außerdem wird das elektrische Drehmoment effizienter und schneller bereitgestellt, sodass Leistung nahezu unmittelbar in Beschleunigung umgesetzt werden kann, ohne den Umweg über das Getriebe. Und die Energieverteilung durch das Sperrdifferenzial an die einzelnen Räder der Hinterachse erfolgt schneller, wodurch das Auto seine Leistung früher auf die Straße bringt und seine Agilität in Kurven klar profitiert.“

Zwei Motoren, zwei Getriebe

Der hintere Elektromotor – ein permanenterregter Synchronmotor mit maximal 150 kW beziehungsweise 204 PS und 320 Nm – gehört zur sogenannten Electric Drive Unit (elektrische Antriebseinheit oder EDU). Zu ihr zählen außerdem ein Zweiganggetriebe und ein elektronisches Sperrdifferenzial.

Ein elektrischer Aktuator legt spätestens bei 140 km/h den zweiten Gang ein; dann dreht der Elektromotor mit rund 13.500 U/min.

Hochleistungsbatterie

Besonders stolz sind die AMG-Ingenieure auf die ebenfalls an der Hinterachse installierte neue Hochleistungsbatterie. Sie besteht aus 560 Zellen und liefert 70 kW Dauerleistung oder 150 kW Spitzenleistung über 10 Sekunden.

Sie wurde intern entwickelt und entstand mit umfassender Unterstützung des Mercedes-Formel-1-Teams, wie Hermann versichert: „Die Batterie ist technisch eng mit derjenigen verwandt, die das Auto von Hamilton und Bottas nutzt, hat eine Kapazität von 6,1 kWh und wiegt nur 89 kg. Sie erreicht eine Leistungsdichte von 1,7 kW/kg, was ungefähr dem Doppelten dessen entspricht, was Hochvoltbatterien herkömmlicher Plug-in-Hybride ohne Direktkühlung schaffen.“

Kurz gesagt, beruht die hohe Leistungsfähigkeit der 400-V-AMG-Batterie auf ihrer Direktkühlung: Erstmals werden die Zellen einzeln gekühlt, da sie dauerhaft von einem elektrisch nicht leitenden Kühlmittel umgeben sind. Etwa 14 Liter dieses Kühlmittels strömen mithilfe einer leistungsstarken elektrischen Pumpe von oben nach unten durch die gesamte Batterie, passieren jede einzelne Zelle und fließen außerdem durch einen direkt mit der Batterie verbundenen Öl-Wasser-Wärmetauscher.

So lässt sich die Temperatur unabhängig davon, wie häufig die Batterie geladen und entladen wird, dauerhaft stabil bei 45 °C halten. Bei Hybridsystemen mit herkömmlicher Kühlung ist dies nicht möglich, da deren Batterien an Leistung verlieren.

Wie der technische Leiter von AMG erklärt, „behält der Energiespeicher seine Leistungsfähigkeit auch bei sehr schnellen Runden auf der Rennstrecke, bei denen Beschleunigungsphasen, die die Batterie entladen, und Verzögerungsphasen, die sie aufladen, häufig und heftig aufeinanderfolgen“.

Wie in der Formel 1 steht der „elektrische Schub“ dank des leistungsfähigen Energierückgewinnungssystems jederzeit bereit. Darüber hinaus bleibt stets eine Energiereserve für Vollgas- oder Zwischenspurts verfügbar, selbst wenn der Ladezustand der Batterie niedrig ist. Das System bietet die üblichen Fahrprogramme: Electric bis 130 km/h, Comfort, Sport, Sport+, Race und Individual. Sie verändern die Reaktion von Antrieb und Getriebe, Lenkgefühl, Dämpfung und Klang und lassen sich über die Bedienelemente in der Mittelkonsole oder die Tasten am Lenkradkranz wählen.

Das Allradsystem verfügt selbstverständlich über AMG Dynamics. Sensoren erfassen dabei Geschwindigkeit, Querbeschleunigung, Lenkwinkel und Gierwinkel, um die Fahrzeugabstimmung situationsgerecht anzupassen. Die Programme Basic, Advanced, Pro und Master werden mit den zuvor genannten Fahrmodi kombiniert. Die Rekuperation bietet wiederum vier Stufen von 0 bis 3 und kann maximal 90 kW zurückgewinnen.

Mercedes-AMG GT 4-Türer E Performance als Auftakt

Noch sind nicht alle technischen Daten des kommenden Mercedes-AMG GT 4-Türer E Performance veröffentlicht. Bekannt ist jedoch bereits, dass die maximale Systemleistung über 600 kW, also über 816 PS, liegen wird und das Spitzendrehmoment mehr als 1000 Nm betragen soll. Damit soll der Sprint von 0 auf 100 km/h in weniger als drei Sekunden gelingen.

Der On-Board-Lader leistet dagegen 3,7 kW. Eine elektrische Reichweite wurde für keinen der Plug-in-Hybride genannt; fest steht lediglich, dass die Unterstützung der Fahrleistungen Vorrang vor einer langen emissionsfreien Fahrstrecke hatte.

Auch der Mercedes-AMG C 63 wird E Performance

„Sie können einen Nachfolger des C 63 mit demselben Plug-in-Hybridsystem erwarten, der ebenso dramatisch und dynamisch sein wird wie das aktuelle Modell mit V8-Motor“, versichert Philipp Schiemer – auch wenn vier Zylinder „verloren gegangen“ sind.

Denn als Verbrennungsmotor kommt der 2,0-Liter-Reihenvierzylinder M 139 zum Einsatz, der in seiner Klasse weiterhin Weltmeister in Sachen Leistung ist. Bislang wurde er ausschließlich quer in der „45“-Familie der kompakten Mercedes-AMG-Modelle eingebaut. Im C-Klasse-Modell wird er nun erstmals längs montiert.

Derzeit ist bekannt, dass der Benzinmotor mehr als 450 PS leisten wird. Zusammen mit den 204 PS (150 kW) des Elektromotors dürfte die Gesamtleistung nicht unter der aktuellen stärksten Variante C 63 S mit 510 PS liegen. Mindestens ebenso hoch sollen die Fahrleistungen ausfallen, denn die deutschen Ingenieure versprechen den Sprint von 0 auf 100 km/h in weniger als vier Sekunden, gegenüber 3,9 s beim heutigen C 63 S.

Eine weitere Weltpremiere für Serienfahrzeuge – bisher nur in der Formel 1 und im One eingesetzt, in diesem Fall jedoch branchenweit betrachtet – ist der elektrische Abgasturbolader am 2,0-Liter-Motor.

Jochen Hermann erläutert: „Der E-Turbolader verbindet das Beste aus zwei Welten: die Agilität eines kleinen Turboladers mit der Spitzenleistung eines großen Turboladers und beseitigt jede Spur einer Verzögerung beim Ansprechen, den sogenannten Turboloch-Effekt. Sowohl der Vier- als auch der Achtzylindermotor nutzen einen 14-PS-Elektromotor-Generator (10 kW), der den Verbrennungsmotor startet und Nebenaggregate wie Klimaanlage oder Scheinwerfer versorgt, wenn das Auto beispielsweise an einer Ampel steht und die Hochvoltbatterie keine Ladung mehr besitzt, um das Niedervoltnetz des Fahrzeugs zu speisen.“