Der erste Performance-Hybrid von Mercedes-AMG geht in Serie und bedient sich dabei an Technologien aus der Formel 1. Das Konzept umfasst ein eigenständiges Antriebslayout mit Elektromotor und Batterie auf der Hinterachse sowie eine selbst entwickelte High Performance Batterie. Ein umweltfreundliches Auto ist das mit vollem Namen Mercedes‑AMG GT 63 S E PERFORMANCE genannte Fahrzeug allerdings nicht: Den Kraftstoffverbrauch geben die Affalterbacher mit kombiniert 8,6 Litern auf 100 km an, die CO2‑Emissionen betragen 196 g/km unter WLTP-Testbedingungen.
Aber Nachhaltigkeit war noch nie der primäre Fokus der Hauseigenen Performance-Tochter von Mercedes. AMG nutzt den Elektroantrieb daher, um die Leistungswerte des Fahrzeugs zu erhöhen: 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 1400 Nm. Das sofortige Ansprechen des Elektroantriebs an der Hinterachse, der schnelle Drehmomentaufbau und die verbesserte Gewichtsverteilung ermöglichen dem Hersteller zufolge ein neues, hochdynamisches Fahrerlebnis.
Wie in der Formel 1 ist die Batterie gezielt auf schnelle Leistungsabgabe und -aufnahme ausgelegt und nicht auf maximale Reichweite. Die rein elektrische Fahrleistung von bis zu zwölf Kilometern ermöglicht immerhin einen bescheidenen Aktionsradius, der für kurze Fahrten in der Stadt oder in Wohngebieten ausreichend ist.
„Mit dem neuen Mercedes-AMG GT 63 S E PERFORMANCE transportieren wir unsere typische DNA in eine elektrifizierte Zukunft. Dabei schlagen wir eigene technische Wege ein, die AMG schon immer so besonders und begehrenswert gemacht haben. Der komplett in Affalterbach entwickelte Performance-Hybrid bietet ein faszinierendes Niveau der Fahrdynamik und trägt unser neues Technologielabel E PERFORMANCE zu Recht. Mit diesem neuen Konzept öffnen wir uns auch neuen Zielgruppen, die Mercedes-AMG als Performance Luxury Marke des 21. Jahrhunderts erleben können.“ – Philipp Schiemer, Vorsitzender der Geschäftsführung der Mercedes-AMG GmbH
„Mercedes-AMG steht seit jeher für höchste Leistung und maximale Fahrdynamik. Bei der Entwicklung unserer E PERFORMANCE Hybrid-Strategie stand daher von Anfang an fest, dass wir für AMG ein eigenständiges Konzept verfolgen, das unsere Markenkernwerte mit hoher Effizienz verknüpft“, sagt Jochen Hermann, technischer Geschäftsführer der Mercedes-AMG GmbH. Dieses Konzept geht jetzt mit dem neuen GT 63 S E PERFORMANCE in Serie. Das Layout mit Verbrennungsmotor vorn und Electric Drive Unit an der Hinterachse biete zahlreiche Vorteile, wie Hermann erklärt: „Die optimierte Gewichtsverteilung, die bestmögliche Ausnutzung des Drehmoments oder auch die sehr spontane Leistungsabgabe versprechen Fahrdynamik auf höchstem Niveau. Hinzu kommt die von uns entwickelte High Performance Batterie, die eine doppelte Leistungsdichte im Vergleich zu herkömmlichen Antriebsakkus hat und wie viele andere Komponenten von der Technologie aus der Formel 1 inspiriert ist.“
Expressives Design mit markanter Frontschürze
Das expressive Design mit vorn tief herunter gezogener Motorhaube, muskulösem Körper, geducktem Greenhouse und kraftvollem Fastback soll die sportlichen Gene des viertürigen Coupés verdeutlichen. Die charakteristische Frontschürze orientiert sich an der Formgebung des zweitürigen AMG GT. Sie wirkt wie aus einem Guss und fügt sich in das dynamische Design des Gesamtfahrzeugs ein. Die äußeren Lufteinlässe sind weiter und spitzer zulaufend in Richtung Wagenmitte geformt. Der Luftstrom wird durch drei vertikale Finnen zu den Radhauskühlern kanalisiert.
Exklusive Erkennungsmerkmale am Heck sind die Heckschürze mit integrierter Plug-in-Ladeklappe und die rot hinterlegte Modellbezeichnung. Mit dem Hybrid führt AMG außerdem außen geriffelte Trapez-Doppelendrohrblenden ein. Seitlich weist die Kotflügel-Plakette „E PERFORMANCE“ auf den Hybridantrieb hin.
Als neues Flaggschiff der Baureihe ist der AMG GT 63 S E PERFORMANCE besonders umfangreich ausgestattet. Er erhielt alle Aufwertungen der jüngsten Modellpflege wie das AMG RIDE CONTROL+ Fahrwerk mit neuem Dämpfungssystem. Serienmäßig an Bord sind auch die angepasste AMG Keramik-Hochleistungs-Verbundbremsanlage und das MBUX Multimedia-System mit speziellen Hybridanzeigen.
Der AMG Performance Hybridantrieb: 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 1400 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 einem elektronisch gesteuerten Hinterachs-Sperrdifferenzial in einer kompakten Electric Drive Unit (EDU) integriert. Die leichte Batterie ist ebenfalls im Heck über der Hinterachse platziert. Diese kompakte Auslegung ergibt zahlreiche Vorteile:
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- 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 noch 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 etwa 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.
Die 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 zwölf 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: In dem Akkupaket 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.
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), soll der Energiespeicher sein hohes Leistungsvermögen behalten.
Erst die wirksame Direkt-Kühlung ermögliche 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 garantiere 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 ermögliche dabei den optimalen Kompromiss zwischen maximaler Fahrdynamik und zeitgemäßer Effizienz.
Die sieben AMG DYNAMIC SELECT Fahrprogramme „Electric“, „Comfort“, „Sport“, „Sport+“, „RACE“, „Glätte“ und „Individual“ sind exakt auf die neue Antriebstechnologie zugeschnitten und soll damit ein weit gespreiztes Fahrerlebnis bieten – 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 lassen sich über die Schaltwippe in der Mittelkonsole oder die AMG Lenkradtasten anwählen.
Gewöhnlich startet der Performance-Hybrid lautlos („Silent Mode“) im Fahrprogramm „Comfort“ mit dem Einschalten des Elektromotors. Im Kombiinstrument signalisiert das Icon „Ready“ die Fahrbereitschaft. Zusätzlich ertönt als akustische Rückmeldung der Fahrbereitschaft ein kraftvoll-sonorer, AMG typischer Start-Up-Sound, der über die Fahrzeuglautsprecher in den Innenraum abgestrahlt wird. Ein leichter Tritt auf das Fahrpedal genügt, und schon setzt sich der AMG Performance Hybrid in Bewegung.
Bei rein elektrischer Fahrt warnt das gesetzlich vorgeschriebene Acoustic Vehicle Altering System die Umgebung vor der Annäherung des Performance-Hybrids. Dabei ertönt ein speziell komponierter, tieffrequenter und geschwindigkeitsmodulierter AMG Sound, der über je einen Lautsprecher an Front und Heck nach außen abgestrahlt wird. Ein Teil des Klangs ist dezent als akustische Rückmeldung für die Passagiere auch im Innenraum zu hören. In der Europäischen Union ist das System bis 20 km/h aktiv, in den USA bis umgerechnet ca. 30 km/h. Danach fadet das Fahrsignal bis ca. 50 km/h harmonisch aus.
Bei höherem Tempo kann der Kunde über die Soundtasten in der Mittelkonsole oder am Lenkrad (erkennbar an einem Frequenzwellen-Symbol) das Klangerlebnis zwischen „balanced“ und „powerful“ wählen: Bei rein elektrischer Fahrt wird entweder ein dezentes oder ein kraftvolles Klangerlebnis inszeniert. Springt der Verbrenner an, beeinflusst die gewählte Einstellung den Sound der Abgasanlage. In jeder Situation bleibt eines gleich: Auch der Performance-Hybrid ist unter allen Bedingungen akustisch sofort als AMG zu erkennen.
Im Fahrprogramm „Electric“ liegt der Schwerpunkt auf dem elektrischen Fahrerlebnis. Das rein elektrische Fahren erfolgt aus dem Stand bis 130 km/h, der Verbrennungsmotor bleibt dabei immer ausgeschaltet. Durch die mechanische Verbindung zu den AMG Performance 4MATIC+ Bauteilen steht dabei immer auch der Allradantrieb zur Verfügung: Wenn die Hinterräder plötzlich zu viel Schlupf bekommen, wird die Kraft des Elektromotors über die Kardan- und Antriebswellen auch an die Vorderräder übertragen. Wenn die Batterie leer gefahren ist oder der Fahrer mehr Leistung anfordert, schaltet die intelligente Betriebsregelung automatisch auf das Fahrprogramm „Comfort“ um, der Verbrenner springt an und übernimmt die Antriebsleistung.
Weitere Vorteile des Hybridantriebs ergeben sich für die Fahrdynamikregelung. Statt eines Bremseneingriffs des ESP kann auch die Elektro-Maschine die Traktion regeln, sobald ein Rad zu viel Schlupf signalisiert. Dazu reduziert die intelligente Steuerung das Antriebsmoment der Elektro-Maschine, das über das Hinterachs-Sperrdifferenzial auf das Rad übertragen wird. Die Folge: Das ESP muss nicht oder erst später eingreifen. Vorteil: Der Verbrennungsmotor kann dadurch mit höherem Moment betrieben werden, was sowohl die Agilität im Anschluss verbessert, als auch die Effizienz erhöht. Außerdem kann die sonst beim Bremsen „vernichtete“ Leistung zum Laden der Batterie genutzt werden.
Rekuperation in vier Stufen wählbar
Weil sich die High Performance Batterie durch die Direkt-Kühlung stets im optimalen Temperaturfenster von rund 45 Grad befindet, lässt sich auch die Rekuperation optimieren – normalerweise erhitzt sich eine Batterie bei hoher Rekuperationsleistung stark, so dass die Energierückgewinnung eingeschränkt werden muss.
Die Rekuperation beginnt, wenn der Fahrer den Fuß vom Fahrpedal nimmt, also im Schubbetrieb ohne Berührung des Bremspedals. Dabei wird die Batterie geladen und es entsteht ein starkes Bremsmoment – die Radbremsen werden geschont oder müssen je nach Rekuperationsstufe und Verkehrslage gar nicht betätigt werden. Der Fahrer kann vier unterschiedlich starke Rekuperationsleistungen an der rechten AMG Lenkradtaste auswählen. Das gilt in allen Fahrprogrammen mit Ausnahme von „Glätte“, wobei die Energierückgewinnung je nach Fahrprogramm unterschiedlich ausgelegt ist.
- Stufe 0: Das Fahrzeug verhält sich ähnlich wie ein konventioneller Verbrenner mit Handschaltung, bei dem ausgekuppelt wird, und rollt beim Gaswegnehmen mit geringstem Widerstand weiter. Die Rekuperationsleistung ist sehr gering und dient nur dazu, die Stromversorgung des Fahrzeugs zu erhalten. Mit abgeschaltetem Verbrennungsmotor werden die Reibungsverluste im Triebstrang auf ein Minimumreduziert.
- Stufe 1: Das ist die Standardeinstellung, bei der die Rekuperation für den Fahrer schon spürbar ist und ungefähr der Verzögerung eines konventionellen, eingekuppelten Verbrennungsmotors entspricht.
- Stufe 2: Stärkere Rekuperation, beim Mitschwimmen im Verkehr muss das Bremspedal kaum noch betätigt werden.
- Stufe 3: Höchste Energierückgewinnung, hier ist das so genanntes „One-Pedal“-Fahren wie bei einem reinen Elektroauto möglich. Dabei kann je nach Fahrzustand über 100 kW Leistung in die Batterie zurückgespeist werden.
- Besonderheit Fahrprogramm RACE: Im Rennstreckenbetrieb möchte der Fahrer auf der Bremse das letzte Quäntchen Zeit herausholen. Im Fahrprogramm „RACE“ wird die Rekuperation automatisch auf Stufe 1 fixiert, um ein möglichst reproduzierbares Fahrzeugverhalten im Grenzbereich zu ermöglichen.
Ein weiterer Vorteil der Rekuperation ist, dass bei steilen Bergabfahrten das Fahrzeug nicht schneller wird. Das System funktioniert also wie eine Motorbremse, speist dabei aber auch noch Energie in die Batterie ein.
Quelle: Daimler – Pressemitteilung vom 01.09.2021
