Mercedes-AMG Project ONE: Formel 1-Technologie für die Straße

Das zweisitzige Supersportwagen-Showcar bringt erstmals Formel 1-Hybrid-Technologie nahezu eins zu eins von der Rennstrecke auf die Straße und bildet den Höhepunkt des Jubiläums 50 Jahre AMG. Der Performance-Hybrid leistet voraussichtlich mehr als 1.000 PS, seine Höchstgeschwindigkeit soll bei über 350 km/h liegen.
Die Umsetzung der aufwändigen Entwicklung erfolgt im engen Schulterschluss mit den Formel 1-Experten von Mercedes-AMG High Performance Powertrains in Brixworth sowie Mercedes-AMG Petronas Motorsport in Brackley, der Federführung liegt jedoch bei AMG.

„Das Mercedes-AMG Project ONE ist das erste Formel 1-Auto mit Straßenzulassung.“, sagt Ola Källenius, Vorstandsmitglied der Daimler AG.
Das Konzeptfahrzeug gibt bereits zahlreiche konkrete Hinweise auf das kommende Serienmodell. So sieht es also am Ende vielleicht gar nicht aus…

Der Antrieb: ein Turbomotor und vier Elektromaschinen

Der High Performance Plug-in-Hybrid Antrieb des Mercedes-AMG Project ONE stammt direkt aus der Formel 1 und wurde in enger Zusammenarbeit mit den Motorsport-Experten von Mercedes-AMG High Performance Powertrains in Brixworth realisiert. Er besteht aus einer hochintegrierten und intelligent miteinander vernetzten Einheit aus Hybrid-Turbo-Verbrennungsmotor mit insgesamt vier Elektromaschinen: Eine ist im Turbolader integriert, eine befindet sich direkt am Verbrennungsmotor und ist mit der Kurbelwelle verbunden, zwei weitere treiben die Vorderräder an – im Gegensatz zur Formel 1, die nur Heckantrieb hat.

Der 1,6-Liter-V6-Hybrid Benzinmotor mit Direkteinspritzung und elektrisch unterstützter Single-Turboaufladung kommt direkt aus dem Mercedes-AMG Petronas Formel 1-Rennwagen. Die vier obenliegenden Nockenwellen werden über Stirnräder angetrieben. Um ein hohes Drehzahlniveau zu erreichen, sind die mechanischen Ventilfedern durch pneumatische Ventilfedern ersetzt. Das in Mittelmotorposition vor der Hinterachse eingebaute Triebwerk dreht daher auch mühelos bis zu 11.000/min, was für ein Straßenfahrzeug derzeit einzigartig ist. Für längere Haltbarkeit und die Verwendung von handelsüblichem Super plus Benzin statt Rennkraftstoff bleibt es jedoch bewusst unter dem F1-Drehzahllimit.

Die Elektromotoren an der Vorderachse sind ebenfalls wahre Drehzahlwunder mit Rotorumdrehungen bis zu 50.000/min – derzeitiger Stand der Technik ist eine Drehzahl von 20.000/min.

Das Hochdrehzahltriebwerk wird durch einen Hightech-Turbolader zusätzlich beflügelt. Abgas- und Verdichter-Turbine sind voneinander getrennt mit optimaler Position zur Abgas- und zur Ansaugseite des V6-Motors positioniert und durch eine Welle miteinander verbunden. Auf dieser Welle befindet sich ein ca. 90 kW starker Elektromotor, der je nach Betriebszustand die Verdichter-Turbine mit 100.000/min elektrisch antreibt – beispielsweise beim Anfahren oder nach Lastwechseln. Die Formel 1-typische Bezeichnung dieser Einheit lautet MGU-H (Motor Generator Unit Heat).

Blitzschnelles Ansprechen, schneller als ein V8-Saugmotor

Größter Vorteil: Das Turboloch – also das verzögerte Ansprechen auf Fahrpedalbefehle bedingt durch die Trägheit des großen Laders – wird komplett eliminiert. Die Ansprechzeit wird stark reduziert und ist noch kürzer als bei einem V8-Saugmotor. Der elektrische Turbolader hat noch einen weiteren Vorzug: Er nutzt einen Teil der überschüssigen Energie aus dem Abgasstrom, um als Generator elektrische Energie zu erzeugen und diese entweder per Rekuperation in der Hochvolt Lithium-Ionen-Batterie zu speichern oder als zusätzlichen Vortrieb einem weiteren Elektromotor zuzuführen. Dieser leistet 120 kW, ist direkt am Verbrennungsmotor positioniert und über einen Stirnradantrieb mit der Kurbelwelle verbunden (MGU-K = Motor Generator Unit Kinetic) – ebenfalls eine Technologie, die in der Formel 1 für höchste Effizienz und Performance sorgt.

Neuer Allradantrieb mit rein elektrisch angetriebener Vorderachse

Hinzu kommen werden zwei weitere, je 120 kW starke Elektromotoren an der Vorderachse. Sie sind mit je einem Untersetzungsgetriebe mit den Vorderrädern verbunden. Die rein elektrisch angetriebene Vorderachse wird das individuelle Beschleunigen und Abbremsen jeweils radselektiv und damit eine individuelle Drehmomentverteilung für besonders hohe Fahrdynamik („ Torque Vectoring“) ermöglichen. Außerdem lässt sich mit den Achsmotoren auch die Bremsenergie zur Rekuperation nutzen, und zwar unter Alltagsfahrbedingungen voraussichtlich bis zu 80 Prozent. Diese Energie wird in der Batterie gespeichert und steht für eine längere elektrische Reichweite zur Verfügung. Jeder Elektromotor wird von einer eigenen Leistungselektronik gesteuert, die in räumlicher Nähe zu den E-Maschinen im Wagenboden platziert ist.

Spitzenwert beim thermischen Wirkungsgrad

Der thermische Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors mit elektrischem Turbolader (MGU-H) in Verbindung mit dem Elektromotor an der Kurbelwelle (MGU-K) wird über 40 Prozent erreichen. Das ist ein für Serienfahrzeuge bisher unerreichter Spitzenwert und beweist die führende Stellung des Antriebsstrangs auch beim Thema Effizienz. Das bedeutet: Aus jedem Liter Kraftstoff gewinnt das Showcar deutlich mehr Energie für den Vortrieb als andere Automobile. Es ist damit gleichermaßen sparsam wie leistungsstark. Zum Vergleich: Der thermodynamische Wirkungsgrad herkömmlicher Verbrennungsmotoren liegt bei rund 33 bis 38 Prozent.

Die Daten im Überblick

	Showcar Mercedes-AMG Project ONE
Antrieb Hinterachse	1,6-Liter-V6 mit Direkteinspritzung, vier Ventilen pro Zylinder, vier obenliegenden Nockenwellen und elektrisch unterstützte Single-Turboaufladung sowie einem mit der Kurbelwelle verbundenem E-Motor
Hubraum	1.600 cm3
Leistung Antrieb Hinterachse	> 500 kW
Leistung Antrieb Vorderachse	2 x 120 kW
System-Leistung	> 740 kW (> 1.000 PS)
Elektrische Reichweite	25 km
Antrieb	Variabler Allradantrieb AMG Performance 4MATIC+ mit hybrid-angetriebener Hinterachse, elektrisch angetriebener Vorderachse und Torque Vectoring
Getriebe	Automatisiertes AMG SPEEDSHIFT 8-Gang-Schaltgetriebe
Beschleunigung 0-200 km/h	< 6 s
Höchstgeschwindigkeit	> 350 km/h

Lithium-Ionen-Batterie mit Formel 1-Technologie

Die Batteriezellen, deren Anordnung sowie die Zellkühlung entsprechen ebenfalls dem Mercedes-AMG Petronas Formel 1-Rennwagen. Für den Alltagsbetrieb wird die Anzahl im AMG Project ONE allerdings um ein vierfaches größer sein. Die Lithium-Ionen-Hochvolt-Batterie und der DC/DC-Wandler zur Unterstützung und Ladung des 12-V-Bordnetzes sind platzsparend hinter der Vorderachse im Wagenboden untergebracht.

Eine weitere Innovation ist die Hochspannung des EQ Power+ Antriebssystems, die mit 800 Volt statt der üblichen 400 Volt arbeitet. Durch die höhere Spannungslage lassen sich beispielsweise die Leitungsquerschnitte deutlich reduzieren und entsprechend Bauraum und Gewicht einsparen.

Betriebsstrategien für optimale Leistung und Effizienz

Insgesamt bietet das High Performance Plug-in-Hybrid Antriebssystem EQ Power+ zahlreiche intelligente Betriebsstrategien, die optimal auf unterschiedliche Einsatzszenarien abgestimmt sind. Die Fahrprogramme reichen dabei vom rein elektrischen Betrieb bis hin zu einem hochdynamischen Modus, der einer Einstellung entspricht, die in der Formel 1 im Qualifying für bestmögliche Rundenzeiten benutzt wird. Trotz der hohen Systemkomplexität wird der Fahrer – abhängig von seiner aktuellen Anforderung ‑ stets die optimale Kombination aus Performance und Effizienz erhalten. Dabei greifen die Entwickler von Mercedes-AMG auf die langjährigen Erfahrungen und das Know-how aus der Formel 1, dem SLS AMG Electric Drive sowie der Forschung und Entwicklung der Daimler AG zurück.

So kann der Fahrer beispielsweise rein elektrisch anfahren, wobei zunächst nur die Elektromotoren an der Vorderachse das Hypercar antreiben und der Elektromotor auf der Kurbelwelle kurzfristige Beschleunigungswünsche unterstützt. Tritt der Fahrer stärker aufs Pedal und fordert mehr Leistung ab, schaltet sich der V6-Motor dazu. Mit zunehmender Drehzahl entfesselt der Antriebsstrang seine volle Leistung. Mit Race Start-Funktion sind beeindruckende Beschleunigungswerte möglich: Die Beschleunigung 0‑200 km/h ist in weniger als sechs Sekunden erledigt.

Geht der Fahrer wieder vom Gas und lässt das Fahrzeug rollen, schaltet das System auf den Elektroantrieb der Vorderachse um – und gewinnt beim Bremsen unter normalen Fahrbedingungen bis zu 80 Prozent Energie zurück, die in die Batterie eingespeist werden.

Komplett neues, automatisiertes 8-Gang-Schaltgetriebe

Die Kraftübertragung auf die Hinterräder wird mittels eines komplett neu für das Mercedes-AMG Project ONE entwickelten 8-Gang-Schaltgetriebes erfolgen. Es wird hydraulisch aktuiert und kann manuell über Schaltpaddles am Lenkrad oder automatisiert geschaltet werden.

Basis für die überragenden Fahreigenschaften des Mercedes-AMG Project ONE bildet das leichte und hochfeste Carbon-Monocoque, dessen Technologie ebenfalls aus der Formel 1 stammt. Das gilt auch für die Integration von Motor und Getriebe: Beide erfüllen mittragende Funktionen und nehmen vollständig die hintere Radaufhängungen auf.

Mehrlenker-Fahrwerk mit innovativer Push-Rod-Federung

Hohen Aufwand betrieben auch die Fahrwerksentwickler. Vorn und hinten kommt eine Mehrlenkerkonstruktion zum Einsatz. Das einstellbare Gewindefahrwerk weist mehrere Besonderheiten auf: Die beiden Push-Rod-Federbeine liegen quer zur Fahrtrichtung. Die innovative Anordnung der Feder-/Dämpfereinheit ersetzt die Funktion und Verwendung eines üblichen Rohr-Querstabilisators. Diese Lösung verhindert zuverlässig Wankbewegungen auch bei sehr schnellen Richtungswechseln, ohne unkomfortabel zu sein.

Die Gesamtabstimmung von Federn und Dämpfern wurde auf ein perfekt ausgewogenes, leicht beherrschbares und vor allem sportliches Fahrverhalten ausgelegt. Dazu tragen auch der Allradantrieb und das Torque Vectoring bei. ABS ist serienmäßig, das ESP® wie bei AMG üblich in drei Stufen regulierbar. ESP® ON steht für hohe Sicherheit, ESP® SPORT HANDLING MODE erlaubt höheren Gierwinkel vor Eingriff des Systems für sportliche Fahrweise und ESP® OFF schaltet das System ab für sportliche Fahrweise auf abgesperrten Strecken.

Exklusives Schmiederad mit neuartiger Carbon-Teilabdeckung

Eine vollkommende Neuentwicklung ist auch das 10-Speichen-Aluminium-Schmiederad mit Zentralverschluss, das exklusiv dem Mercedes-AMG Project ONE vorbehalten ist. Es verfügt über eine radiale, aerodynamisch ausgefeilt gestaltete Teilabdeckung aus Carbon: Diese verbessert die Aerodynamik und den cW-Wert des Fahrzeugs durch eine bessere Umströmung des Rades.

Gleichzeitig sorgen je drei flache Belüftungsschlitze pro Speichenabschnitt für eine optimierte Wärmeableitung von den Bremsen. Ein weiterer Beweis dafür, wie das AMG Entwicklerteam auch kleinsten Einzelheiten höchste Aufmerksamkeit schenkt und damit die Gesamteffizienz des Hypercars steigert.

Vorn rollt das Mercedes-AMG Project ONE auf Rädern der Dimension 10,0 J x 19 mit 285/35 ZR 19 Michelin Pilot Sport Cup 2 Reifen, die exklusiv für das Hypercar entwickelt wurden, hinten auf 12,0 J x 20 Rädern, mit Michelin Pilot Sport Cup 2 Reifen in der Größe 335/30 ZR 20.

Für die Verzögerung kommt eine weiterentwickelte, gewichtsoptimierte Keramik Hochleistungs-Verbundbremsanlage zum Einsatz. Das niedrige Gewicht reduziert die ungefederten Massen und steigert damit Fahrdynamik und Agilität. Zudem zeichnet sich die Keramikbremse durch längere Lebensdauer, höhere Korrosionsbeständigkeit sowie höhere thermische Stabilität aus. Optisch weisen der „AMG Carbon Ceramic“-Schriftzug und die speziell lackierten Bremssättel auf die besondere Bremsanlage hin.

 

Exterieur-Design: The Beauty and the Beast

Das Design des Showcars präsentiert sich von der Königsklasse des Motorsports inspiriert.„Der Mercedes-AMG Project ONE ist das hotteste und coolste Auto, das wir jemals gestaltet haben.”, sagt Gorden Wagener, Chief Design Officer Daimler AG.

Die Frontansicht

Die große schwarze Frontschürze, deren diverse Lufteinlässe über die gesamte Fahrzeugbreite reichen, prägt die Frontansicht. Der AMG-typische A-Wing unter dem Mittelteil setzt einen silberfarbenen Akzent und geht nahtlos in die Kotflügel über.

Links und rechts dominieren große Lufteinlässe, die von U-förmigen Flaps eingerahmt sind und von je zwei schwarzen Querfinnen gegliedert werden. Flache LED-Scheinwerfer fügen sich nahtlos in die Karosseriekontur ein.

Durch die schwarzen Luftauslässe in der Fronthaube wird der warme Luftstrom seitlich um die Fahrerkabine herum geleitet. Dadurch gelangt ein Frischluftstrom ungehindert über die Fahrerkabine in den Ansaugtrakt auf dem Dach. Positiv beeinflussen auch der automatisch ausfahrende Frontsplitter und die aktiven Lüftungsschlitze in den vorderen Radhäusern den Anpressdruck an der Vorderachse und tragen zur ausgeglichenen Aerobalance des Fahrzeuges bei.

Auf dem Dach ist der aus der Formel 1 abgeleitete Lufteinlass dominant, über den der Motor große Mengen an Frischluft ansaugt. Der schwarze Einlass geht in die schwarze vertikale Hai-Finne über: Sie verbessert die Seitenführung in schnellen Kurven. Die weit hinten positionierte Heckscheibe ist integraler Bestandteil der Ansaug/Dachfinnen-Einheit. Sie erlaubt einen Blick auf die Power-Unit. Zwei große NACA-Lufteinlässe garantieren die optimale Führung der Luftströme für die im Heckwagen platzierten Motor- und Getriebeölkühler.

Die Türen öffnen wie im Rennsport gleichzeitig nach vorn und nach oben. Hinten rechts befindet sich die Tankklappe, hinten links die Ladebuchse für die Plug-in-Hybridbatterie.

Das Heck

Die scharfe, senkrechte Abrisskante und der große, zweigeteilte Diffusor, der durch das zentrale Abgasendrohr unterbrochen wird, wie auch der zweistufig ausfahrbare, zweigeteilte Heckflügel bringen bei hohen Geschwindigkeiten aerodynamische Effizienz- und Performance-Vorteile. Die Gestaltung des Abgasendrohrs mit einem großen runden Auslass und zwei weiteren, kleinen runden Öffnungen wurde direkt von den Formel 1-Fahrzeugen übernommen.

Die Rückleuchten nehmen mit jeweils drei rautenförmigen Lichtelementen die grafische Gestaltung des AMG Markenlogos und damit auch das Design der Frontscheinwerfer auf.

Das Interieur: Formel 1 für zwei

Das Interieur-Designkonzept folgt der Funktion im Renneinsatz, was in der Radikalität der Formensprache zum Ausdruck kommt. So wird authentisch die Formel 1-Technik auf der Rennstrecke und der Straße erlebbar gemacht. Auch hier hat jedes Detail eine Funktion, nichts wurde aus lediglich optischen Gründen gestaltet. Das Interieur bietet Raum für zwei Personen. Die Schalensitze mit verstellbaren Rückenlehnen sind in das Monocoque integriert. Pedale und Lenkrad lassen sich justieren, so dass der Pilot eine optimale Fahrposition einnehmen kann. Der Mitteltunnel separiert Fahrer und Beifahrerbereich optisch voneinander.

Lenkrad wie in der Formel 1

Das oben und unten horizontal abgeflachte Lenkrad mit integriertem Airbag bietet ebenso Motorsport-Funktionalität wie die beiden integrierten Controller, die sich mit unterschiedlichen Verstellfunktionen belegen lassen, wie z. B. die Fahrprogramme und die Fahrwerkseinstellungen, oder die LED-Schaltanzeige im oberen Lenkradbereich.

Staufächer hinter den Sitzen, Bildschirm ersetzt Innenspiegel

Kleine Utensilien lassen sich in je einem Fach links und rechts hinter den Sitzen verstauen. Klimaanlage und elektrische Fensterheber sind serienmäßig an Bord. Die wichtigsten Anzeigen befinden sich in Sichtlinie über dem Lenkrad auf die Straße, so dass der Fahrer nicht abgelenkt wird. Um optimale Sicht nach hinten zu gewährleisten, wird der Innenspiegel durch einen Bildschirm ersetzt, der Echtzeitaufnahmen des Hecks einer Mirrorcam zeigt.

Video: Animation – wie aus dem Formel 1 Rennwagen eine Straßenversion wird

Video: Lewis Hamilton trifft Project One