Der erste Performance-Hybrid von Mercedes-AMG

Der erste Performance-Hybrid von Mercedes-AMG geht in Serie. Das Konzept umfasst ein eigenständiges Antriebslayout mit E-Maschine und Batterie auf der Hinterachse sowie eine selbst entwickelte High Performance Batterie. Die Kombination aus 4,0-Liter-V8-Biturbomotor und Elektromaschine erzeugt eine Systemleistung von 620 kW (843 PS) und ein maximales Systemdrehmoment von mehr als 1.400 Nm. Das sofortige Ansprechen des Elektroantriebs an der Hinterachse, der schnelle Drehmomentaufbau und die verbesserte Gewichtsverteilung ermöglichen ein neues, hochdynamisches Fahrerlebnis. Wie in der Formel 1 ist die Batterie gezielt auf schnelle Leistungsabgabe und -aufnahme ausgelegt. Die elektrische Reichweite von 12 Kilometern ermöglicht einen praxisgerechten Aktionsradius, beispielsweise in der Stadt oder in Wohngebieten.

Verbrenner vorn, E-Maschine im Heck

Im AMG GT 63 S E PERFORMANCE ist der 4,0-Liter-V8-Biturbomotor mit einem permanent erregten Synchron-Elektromotor, einer in Affalterbach entwickelten High Performance Batterie sowie dem vollvariablen Allradantrieb AMG Performance 4MATIC+ kombiniert. Die Kombination aus 4,0-Liter-V8-Biturbomotor und Elektromaschine erzeugt eine Systemleistung von 620 kW (843 PS) und ein maximales Systemdrehmoment von mehr als 1.400 Nm. Entsprechend beeindruckend sind die Fahrleistungen des bisher stärksten Serienfahrzeugs aus Affalterbach: Die Beschleunigung aus dem Stand auf Tempo 100 km/h erfolgt in nur 2,9 Sekunden, 200 km/h sind bereits in weniger als zehn Sekunden erreicht. Der Vortrieb endet erst bei 316 km/h.

Der 150 kW (204 PS) starke Elektromotor ist an der Hinterachse positioniert und dort mit einem elektrisch geschalteten Zweigang-Getriebe sowie dem elektronisch gesteuerten Hinterachs-Sperrdifferenzial in einer kompakten Electric Drive Unit (EDU) integriert. Fachleute sprechen bei diesem Layout von einem P3-Hybrid. Die leichte High Performance Batterie ist ebenfalls im Heck über der Hinterachse platziert. Diese kompakte Auslegung ergibt zahlreiche Vorteile:

Der Elektromotor wirkt direkt auf die Hinterachse und kann damit seine Kraft unmittelbarer in Vortrieb umsetzen – für den Extra-Boost beim Anfahren, Beschleunigen oder Überholen.

Die Kraft des Elektromotors kann bauarttypisch mit vollem Drehmoment einsetzen, sodass ein besonders agiles Anfahrverhalten möglich ist.

Außerdem erlebt der Fahrer dank des integrierten, elektronisch gesteuerten Hinterachs-Sperrdifferenzials unmittelbar einen spürbaren Performance-Zugewinn: Das Hybridmodell beschleunigt agiler aus Kurven heraus, bietet mehr Traktion und daher auch mehr Fahrsicherheit.

Bei zunehmendem Schlupf an der Hinterachse überträgt sich die Antriebskraft des Elektromotors für mehr Traktion bedarfsgerecht auch auf die Vorderräder. Die mechanische Verbindung des vollvariablen Allradantriebs ermöglichen dies mittels Kardanwelle und Antriebswellen der Vorderräder.

Die Positionierung an der Hinterachse verbessert die Gewichts- sowie die Achslastverteilung im Fahrzeug und bildet so die Basis für das überzeugende Handling.

Das AMG Konzept bietet bei der Rekuperation einen sehr hohen Wirkungsgrad, weil das System nur minimale mechanische und hydraulische Verluste von Motor und Getriebe erlaubt.

Das automatisiert schaltende Zweiganggetriebe an der Hinterachse gewährleistet mit seiner speziell abgestimmten Übersetzung die Spreizung vom hohen Raddrehmoment zum agilen Anfahren bis zur sicheren Dauerleistung bei höheren Geschwindigkeiten. Ein elektrischer Aktuator legt den zweiten Gang spätestens bei ca. 140 km/h ein, was der Maximaldrehzahl des Elektromotors von rund 13.500/min Umdrehungen entspricht.

Mit der Leistungssteigerung durch den zusätzlichen Elektromotor konnte das Entwicklerteam parallel auch den Wirkungsgrad des Gesamtfahrzeugs verbessern – und geringere Emissionen sowie einen niedrigeren Verbrauch erzielen.

Inspiriert von der Formel 1, entwickelt in Affalterbach: die AMG High Performance Batterie

Bei der Festlegung der Elektrifizierungsstrategie war von Anfang an klar, dass alle wesentlichen Bauteile in Affalterbach entwickelt werden. Dazu gehört als Herzstück auch die AMG High Performance Batterie (HPB). Die Entwicklung des Lithium-Ionen-Energiespeichers ist von Technologien inspiriert, die sich in den Formel 1 Hybrid-Rennwagen des Mercedes-AMG Petronas F1 Teams unter härtesten Bedingungen bereits bewährt haben. Im Zuge der Entwicklung fand ein reger Austausch des Expertenwissens von der Formel 1 Motorenschmiede High Performance Powertrains (HPP) in Brixworth und Mercedes-AMG in Affalterbach statt. Die AMG High Performance Batterie verbindet hohe, häufig hintereinander abrufbare Leistung mit geringem Gewicht, um die Gesamtperformance des Fahrzeugs zu erhöhen. Hinzu kommen die schnelle Energieaufnahme und die hohe Leistungsdichte. Das bedeutet: Bei einer zügigen Fahrt beispielsweise in hügeligem Gelände können Fahrer bergauf spontan das volle Leistungspotenzial abrufen, während bei Talfahrten stark rekuperiert wird.

70 kW Dauerleistung und 150 kW in der Spitze

Die High Performance Batterie im AMG GT 63 S E PERFORMANCE bietet eine Kapazität von 6,1 kWh, 70 kW Dauerleistung und 150 kW Spitzenleistung für zehn Sekunden. Das geringe Gewicht von nur 89 Kilogramm ermöglicht die sehr hohe Leistungsdichte von 1,7 kW/kg. Zum Vergleich: Herkömmliche Batterien ohne Direkt-Kühlung der Zellen schaffen ungefähr die Hälfte dieses Wertes. Die Ladung erfolgt über das installierte 3,7 kW On-Board-Ladegerät mit Wechselstrom an Ladestation, Wallbox oder Haushaltssteckdose. Die Batterie ist auf schnelle Leistungsabgabe und -aufnahme ausgelegt und nicht auf eine möglichst hohe Reichweite. Dennoch ermöglicht die elektrische Reichweite von 12 Kilometern einen praxisgerechten Aktionsradius, beispielsweise für die geräuscharme und emissionsfreie Fahrt aus dem Wohngebiet bis zum Stadtrand oder zur Autobahn.

Der Innovationsschub: die Direkt-Kühlung der Batteriezellen

Grundlage für die hohe Performance der AMG 400-Volt-Batterie ist die innovative Direkt-Kühlung: Zum ersten Mal umströmt ein High-Tech-Kühlmittel, welches auf einer elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit basiert, alle 560 Zellen und kühlt diese einzeln. Jede Batterie braucht für die optimale Leistungsabgabe eine definierte Temperatur. Wird der Energiespeicher zu kalt oder zu heiß, verliert er zeitweise spürbar an Kraft oder muss heruntergeregelt werden, um bei zu hohen Wärmegraden nicht Schaden zu nehmen. Eine gleichmäßige Temperierung der Batterie hat daher entscheidenden Einfluss auf ihre Performance, Lebensdauer und Sicherheit. Herkömmliche Kühlsysteme, welche nur mit Luft oder das gesamte Batteriepaket indirekt mit Wasser kühlen, stoßen schnell an ihre Grenzen – zumal die Anforderungen durch immer energiedichtere Zellen weiter zunehmen. Wird das Wärmemanagement seiner Funktion nicht optimal gerecht, droht eine vorzeitige Alterung der Batterie.

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 an die Umgebungsluft abgibt. Das System ist dabei so ausgelegt, dass eine gleichmäßige Wärmeverteilung in der Batterie sichergestellt ist.

Die Folge: Die Batterie befindet sich immer in einem gleichmäßigen, optimalen Arbeitstemperaturfenster von durchschnittlich 45 Grad Celsius, ganz gleich, wie oft sie geladen oder entladen wird. Bei forcierter Fahrt ist ein Überschreiten der Durchschnittstemperatur durchaus möglich. Die Schutzmechanismen sind daher so eingestellt, dass die maximale Performance aus der Batterie entnommen werden kann, um im Anschluss wieder durch die Direktkühlung das Temperaturniveau zu senken. 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.

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

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. 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 Daten im Überblick

 Mercedes-AMG GT 63 S E PERFORMANCE
Systemleistung620 kW (843 PS)
Systemdrehmoment11.010 – 1.470 Nm
Verbrennungsmotor4,0-Liter-V8 mit Direkteinspritzung und Biturbo-Aufladung
Hubraum3.982 cm3
Max. Leistung Verbrennungsmotor470 kW (639 PS) bei 5.500-6.500 1/min
Max. Drehmoment Verbrennungsmotor900 Nm bei 2.500-4.500 1/min
Max. Leistung Elektromotor150 kW (204 PS)
Max. Drehmoment Elektromotor320 Nm
AntriebAllradantrieb AMG Performance 4MATIC+ mit vollvariabler
Momentenverteilung und Drift Mode
GetriebeAMG SPEEDSHIFT MCT 9G
Kraftstoffverbrauch gewichtet, kombiniert8,6 l/100 km*
CO2-Emissionen gewichtet, kombiniert196 g/km*
Stromverbrauch gewichtet10,3 kWh/100 km
EffizienzklasseB
Energiekapazität6,1 kWh
Elektrische Reichweite12 km
Beschleunigung 0-100 km/h2,9 s
Höchstgeschwindigkeit316 km/h

* Gemäß WLTP. Technische Angaben zu Verbrauch, Leistung, Drehmoment sowie Fahrleistungen in dieser Veröffentlichung sind vorläufig und wurden intern nach Maßgabe der jeweils anwendbaren Zertifizierungsmethode ermittelt. Es liegen bislang weder bestätigte Werte vom TÜV noch eine EG-Typgenehmigung noch eine Konformitätsbescheinigung mit amtlichen Werten vor. Abweichungen zwischen den Angaben und den amtlichen Werten sind möglich.
1 Gesamtsystem, je nach Gangkombination
[1] Gemäß WLTP. Technische Angaben zu Verbrauch, Leistung, Drehmoment sowie Fahrleistungen in dieser Veröffentlichung sind vorläufig und wurden intern nach Maßgabe der jeweils anwendbaren Zertifizierungsmethode ermittelt. Es liegen bislang weder bestätigte Werte vom TÜV noch eine EG-Typgenehmigung noch eine Konformitätsbescheinigung mit amtlichen Werten vor. Abweichungen zwischen den Angaben und den amtlichen Werten sind möglich.