Das elektrische Herzstück des Mercedes-AMG ONE

Das Hybrid-System des Mercedes-AMG ONE ist der elektrische Energielieferant, der dieses Fahrzeug von der Vorderachse bis zum Heckantrieb bindet und antreibt. Zusammen mit dem Verbrennungsmotor bilden diese zwei Systeme das Powerhouse dieses außergewöhnlichen Fahrzeugs. Wenn der Verbrennungsmotor das treibende Herz des AMG ONE ist, dann repräsentiert das Hybrid-System seine Lebenskraft – ausgerichtet auf pure Power und Schnelligkeit.  

Werfen Sie gemeinsam mit uns einen Blick auf dieses präzise wie herausragende System, das den AMG ONE in eine neue Dimension von Geschwindigkeit, Agilität und Leistung katapultiert. 

Was waren die größten Herausforderungen bei der Konzeption, Erstellung und Implementierung des Hybrid-Systems? Was war der wesentliche Fokus für dieses System?

Wir könnten stundenlang über diese Thematik sprechen, aber die größte Herausforderung war es, all diese Komponenten in diese komplexe Maschine zu integrieren. Wir mussten sicher sein, dass die Ergebnisse den Zielvorgaben der Entwicklung entsprechen. Ein Standard-Antriebsstrang hat nur zwei Komponenten: einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe. Das ist so etwas wie ein Standardprozess in der Automobilindustrie und lässt sich daher relativ einfach zusammenstellen.

Der Mercedes AMG ONE hat ein paar zusätzliche Komponenten, nicht nur im ICE, sondern im gesamten System. Der Verbrennungsmotor wird durch den Einsatz eines elektrischen Turboladers sowie des integrierten Elektromotors komplexer. Hier galt es, alles in verschiedenen Bereichen zu optimieren. Unser Aggregat musste auf den Verbrennungsmotor und das Getriebe abgestimmt werden. Die Batterie, die Wechselrichter und ein paar Elektromotoren kamen dabei ins Spiel. Jede Komponente hat ihre individuellen Grenzen. Die Batterie, beispielsweise, hat eine optimale Betriebstemperatur von etwa 50° C im Gegensatz zu einem Verbrennungsmotor, der optimal bei über 80° C arbeitet. All die verschiedenen Grenzwerte und optimalen Betriebsbedingungen dieser Komponenten mussten aufeinander abgestimmt werden, um in diesem Rahmen zu funktionieren. Das Geheimnis bestand dann darin, diese mehrdimensionale Gleichung zu entschlüsseln, um den idealen Kompromiss in Bezug auf Wirkungsgrad, Leistungsabgabe und Gewicht als die wichtigsten Dimensionen neben anderen zu erhalten.

Wie wir wissen, ist dieses Batteriesystem, wie auch der Rest des Motors, kompakter als andere Hochleistungs-Hybridsysteme – wie wurde dies technisch realisiert?

Wir hatten ein anderes Entwicklungsziel als bei üblichen Elektroautos, die gewöhnlich eine auf Reichweite und Alltagstauglichkeit optimierte Batterie haben, die bei sehr niedrigen und sehr hohen Temperaturen eingesetzt werden kann. Unsere modifizierte F1-Batterie wurde für die Leistungsfähigkeit und Performance auf der Rennstrecke optimiert. Die Zellen unterscheiden sich zwar von denen eines Standard-Hybrids, aber wir verwenden genau dieselbe Technologie wie in der Formel 1 und haben sie speziell für dieses Projekt skaliert. Die Batterie ist viermal größer als die F1-Batterie. Wir haben eine Leistungsabgabe, die im Vergleich zu Standard-EVs sehr viel höher ist. Die maximale Energieleistung der Batterie liegt bei über 400 kW, und 360 kW werden über den integrierten Elektromotor, der am Verbrennungsmotor und an der linken und rechten Seite der Vorderachse angebracht ist, direkt auf die Straße gebracht. Der Turbolader unterstützt den Verbrennungsmotor und arbeitet als zusätzlicher Verstärker, indem er einen hohen Ladedruck liefert, so dass der kleine 1,6-Liter-Benzinmotor mehr als 400 kW Verbrennungsleistung aus seiner Hauptstromquelle gewinnt.

Wie ist es Ihnen gelungen, eine höhere Leistungskapazität als die einer Formel-1-Batterie zu erreichen und gleichzeitig alle Komponenten kompakt zu halten?

Eine sehr gute Frage. Wir mussten all die kleinen Bausteine so sortieren, dass eine optimale Unterbringung und Platzierung möglich waren. So haben wir die Batterie vergrößert und das wichtigste Hindernis in Angriff genommen, nämlich die Frage, wie wir diese größere Kapazität in ein Auto integrieren können, ohne seine Funktion zu beeinträchtigen. Die Zellen selbst konnten wir nicht verkleinern, aber wir konnten sie auf eine andere Art und Weise verpacken. Dabei gab es eine Menge Kriterien zu beachten, nicht nur in Bezug auf Gewicht und Bauform. Es ging auch um die sehr wichtige Kühlfunktion; wiederum eine mehrdimensionale Gleichung, die mit Optimierung zu tun hat. Wir hatten einige sehr raffinierte Ingenieure an dem Projekt, die uns dabei geholfen haben, das zu schaffen.

Können Sie uns etwas über die Flüssigkühlung der Batteriezellen erzählen? Warum ist dies die bevorzugte Methode der Kühlung? Wie unterscheidet sich diese von bestehenden Kühlsystemen?

Es handelt sich um ein sehr komplexes System. Der erste Schwerpunkt der Konstruktion lag auf der direkten Kühlung der Batterien, da die Zellen selbst in unmittelbarem Kontakt mit der Kühlflüssigkeit stehen und somit der größte Teil der Oberfläche mit der Kühlflüssigkeit in Berührung kommt. Genau wie bei der F1-Batterie. Dies ist der effizienteste Weg, um die Wärme von den Zellen zu nehmen, während sie geladen oder entladen werden. Für die Massenproduktion ist das zu aufwendig und wir können dieses System nicht in Serie produzieren, aber aus technischer Sicht ist es das beste Konzept für unser Projekt. Damit es auch bei späterem und längerem Einsatz sicher und zuverlässig funktioniert, sind spezielle Dichtungskonzepte und Produktionsprozesse notwendig. Unser Ziel war es, die beste Leistung ohne Einschränkungen zu erreichen und das Beste aus jeder Zelle herauszuholen.

Das gesamte Konstruktionsprinzip ist ein weiterer Punkt, der dieses Auto sehr sicher macht. Denn hier konzentriert sich alles in der Mitte des Fahrzeugs, auch die Antriebseinheit – Batterie, Motoren, ICE und Wechselrichter. Zudem ist alles durch kurze HV-Kabel verbunden. Das Ganze ist geschützt und vom Auto selbst umgeben. Um das HV-System zu zerstören, müsste ein Schaden schon sehr schwerwiegend sein. Für den Fall, dass ein solch schwerwiegender Schaden eintritt, gibt es Sicherheitsmechanismen, die sicherstellen, dass sowohl die Passagiere als auch das Rettungsteam oder andere beteiligte Personen geschützt sind und den Fahrkorb berühren oder sich ihm nähern können. Die Energie innerhalb des HV-Systems wird gekappt und abgeleitet, um zu verhindern, dass eine elektrische Spannung nach außen gelangt.

Die Drehmomentvektorisierung unterstützt die Fahrdynamik des AMG ONE, wie macht sich das bei diesem Fahrzeug bemerkbar, insbesondere bei der Kurvenfahrt?

Durch Drehmomentvektorisierung können das Rad am äußeren Rand der Kurve und das Rad am inneren Rand unabhängig voneinander mit optimaler Geschwindigkeit und maximalem Drehmoment laufen, um dieses Gierdrehmoment des Autos zu unterstützen. Es fühlt sich an, als ob man in die Kurve gezogen wird, ohne etwas zu tun. Es ist eine enorme Unterstützung für den Fahrer, während er das Fahrzeug und jedes seiner Räder bis zum Limit belastet. Das Ergebnis ist, dass man die höchstmögliche Kurvengeschwindigkeit und gleichzeitig die maximale Traktion aus der Kurve herausholt, und dieses Gefühl ist wirklich beeindruckend.

Unterscheidet sich dieses Turbolader-System überhaupt von einem Formel-1-Turbolader? Wie viel Energie wird bei seiner Aktion zurückgewonnen?

Der Turbolader entspricht dem F1-Turbolader bis auf ein paar kleine Details. Er ist quasi geteilt, das heißt, der Kompressor dieses Turboladers sitzt vor dem Motor, vor dem 'V', und die eigentliche Turbine dahinter. Dazwischen befindet sich der Elektromotor. Das ist ein sehr wettbewerbsfähiges, kurzes Design für den Motor insgesamt, vor allem für den gesamten Bereich um den Ansaugtrakt und die Abgasanlage. Wir haben die heiße und die kalte Seite getrennt, was für beide Komponenten und für den Motor dazwischen günstig ist. Es war äußerst knifflig, diese lange Verbindungswelle haltbar zu machen, weil diese mit bis zu 100.000 Umdrehungen pro Minute läuft und es bei einem solchen Bauteil immer Vibrationen gibt. Das war ein sehr langer Entwicklungsprozess, der fundierte Lösungen verlangte.

Ich denke, diese Entwicklung hat sich gelohnt, vor allem für einen F1-Wagen. Wir haben einen unglaublich hohen Wirkungsgrad erreicht, nämlich mehr als 80 Prozent, und das auf einem Niveau, das man bei einer Turbine in einem Serienmotor so noch nie erlebt hat. Es ist schwierig, genau vorherzusagen, wie viel Energie unter verschiedenen Umständen gewonnen werden kann, jedoch fast 40 kW bei Spitzenleistung. Der Durchschnitt ist jedoch stark vom Fahrverhalten abhängig: Läuft der Motor nur mit niedriger Drehzahl und geringem Drehmoment, sind es deutlich weniger als 40 kW, oder die elektrische Energie wird verwendet, sodass beim nächsten Beschleunigen die Leistung sofort wieder zur Verfügung steht. In jedem Fall lässt sich potenziell viel Energie auffangen und entweder in die Batterie oder in einen der Elektromotoren leiten, was die effizientere Wahl wäre.

Welche Komponente macht das Batteriesystem so einzigartig und hebt es von anderen in der Formel 1 oder in der Liga der Hypercars eingesetzten ab?

Es gibt ein paar Hypercars, die einen Hybrid-Antriebsstrang haben, aber ich denke, das differenzierende Element bei unserem ist der Turbolader in Kombination mit allen Elektromotoren. Diese sind der Schlüssel, um dieses hohe Effizienzniveau zu erreichen – und somit der Schlüssel zum Erfolg. Eine solche Effizienz werden Sie in keinem anderen Auto finden. Dies ist das erste Hypercar, das ein so komplexes und effizientes System aufweist.