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Ein 15-kW-Elektromotor soll im Zusammenspiel mit einem aufwendig gesicherten Lithium-Ionen-Akku den Verbrauchsrekord in der Luxusklasse brechen und zugleich mit einem kombinierten Drehmoment von 385 Nm Fahrspaß bereiten

Stuttgart, 18. September 2008 – Mercedes hat technische Details zu seinem ersten Hybrid-Pkw, dem S 400 BlueHybrid bekanntgegeben: Sein 3,5 Liter großer V6-Benzinmotor entwickelt 205 kW (279 PS), der Elektromotor 15 kW (20 PS) sowie ein Startdrehmoment von 160 Newtonmetern. Die kombinierte Leistung des Autos beträgt laut Daimler 220 kW (299 PS), das kombinierte maximale Drehmoment 385 Newtonmeter. Ab Juni kommenden Jahres soll der sparsame Luxuswagen über deutsche Straßen rollen.

Sparsamste Luxuslimousine mit Ottomotor

Vom Hybridsystem verspricht sich Mercedes deutliche Verbrauchsvorteile: Statt 10,1 Liter wie der S 350 verbraucht die Hybridversion nur 7,9 Liter. Analog dazu verringert sich der CO2-Ausstoß um 21 Prozent. Damit ist der S 400 BlueHybrid die sparsamste Luxuslimousine mit Ottomotor. Zum Vergleich: Der längst verfügbare Edel-Hybrid Lexus LS 600h [1] verbraucht laut Hersteller 9,3 Liter, leistet allerdings mit 445 PS deutlich mehr. Bei den Fahrleistungen profitiert die S-Klasse nur minimal von der Hybridunterstützung. Den Standardsprint von null auf 100 km/h schafft der S 400 BlueHybrid mit einem Wert von 7,2 Sekunden gerade mal ein Zehntel schneller als der S 350. Die Höchstgeschwindigkeit wird wie bei diesem auf 250 km/h begrenzt.

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S 400 BlueHybrid: Mercedes verrät Details zum sparsamen Luxusliner (0 Bilder) [2]

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Modifizierter Verbrennungsmotor

Der 3,5-Liter-V6 mit adaptiver Ventilsteuerung wurde grundlegend überarbeitet. Dabei machte man sich das so genannte Atkinson-Prinzip zunutze. Dabei ist die Expansionsphase des Viertakters länger als die Verdichtungsphase. Dazu wird das Einlassventil zwischen Ansaugen und Verdichten kurzfristig länger offen gehalten. Dies erhöht den thermischen Wirkungsgrad des Motors, sodass der Verbrauch und die Emissionen sinken.

S 400 BlueHybrid: Mercedes verrät Details zum sparsamen Luxusliner

Sieben PS mehr

Ein neuer Zylinderkopf, andere Kolben sowie eine modifizierte Nockenwelle mit anderer Steuerung steigern die Leistung des Serienmotors um 7 PS auf 279 PS – bei gleichzeitig reduziertem Kraftstoffkonsum. Eine zusätzliche Wirkungsgradverbesserung erreicht der S 400 BlueHybrid durch die Verschiebung des Betriebspunkts des Verbrennungsmotors. Denn die intelligente Elektronik erkennt die jeweilige Situation, beispielsweise eine entspannte Autobahnetappe, und verschiebt automatisch den Lastpunkt des Verbrennungsmotors hin zu einem geringeren Verbrauch.

Elektromotor zwischen Ottomotor und 7G-Tronic

Wie der S 350 besitzt das Auto die Siebenstufenautomatik 7G-Tronic. Im Wandlergehäuse zwischen der Automatik und dem Ottomotor ist der kompakte, scheibenförmige Elektromotor platzsparend eingebaut. Es handelt sich um einen Drei-Phasen-Drehstrom-Permanentmagnet-Elektromotor als so genannter Außenläufer, der bei 120 Volt Betriebsspannung eine Maximalleistung von 15 kW (20 PS) und ein Startdrehmoment von 160 Newtonmetern entwickelt. Vor allem aber hilft er, Kraftstoff zu sparen. Außerdem unterstützt er den Verbrennungsmotor beim Beschleunigen, was als Boost-Effekt spürbar wird.

Start-Stopp-Funktion schon beim Ausrollen

Der E-Motor fungiert zugleich als Startergenerator und ersetzt so herkömmlichen Anlasser und Lichtmaschine. Das Hybridmodul ermöglicht eine Start-Stopp-Funktion, die den Motor bereits abschaltet, wenn der Wagen langsamer als 15 km/h rollt, zum Beispiel vor der Ampel. Wenn es weitergeht, startet der Elektromotor das Haupttriebwerk sofort und nahezu unmerklich, verspricht Mercedes. Dies geschieht unmittelbar nachdem der Fahrer den Fuß vom Bremspedal nimmt oder wenn er das Gaspedal betätigt.

S 400 BlueHybrid: Mercedes verrät Details zum sparsamen Luxusliner

Sanftes Anspringen und ruckfreies Rangieren

Weil der Motor praktisch sofort anspringt, werden in der Startphase Emissionen minimiert, erläutert der Hersteller. Auch die beim Starten mit einem herkömmlichen Anlasser unvermeidbaren Erschütterungen des Fahrzeugs werden auf ein Minimum reduziert. Beim Wenden und Einparken wird die Start-Stopp-Automatik deaktiviert, sodass die Fahrmanöver ohne störenden Motorstopp absolviert werden können. Auch im Stand kann man ohne Probleme lenken, weil die Servopumpe der Lenkung elektrisch angetrieben wird. Auch die Klimaanlage läuft normal, da der Kältemittelverdichter ebenfalls elektrisch arbeitet. Beide Systeme arbeiten daher auch bei abgestelltem Verbrennungsmotor.

Energierückgewinnung beim Bremsen

Bei der Verzögerung des Fahrzeugs arbeitet der Elektromotor als Generator und wandelt durch Rekuperation die Bewegungsenergie in elektrische Energie um. Der Elektromotor verstärkt dabei die Motorbremse des Verbrennungstriebwerks in zwei nahtlos ineinander übergehenden Schritten: In Stufe eins, beim Schubbetrieb ohne Betätigung des Bremspedals, arbeitet die E-Maschine wie ein Generator und beginnt mit der Rekuperation. Stufe zwei setzt ein, sobald der Fahrer die Bremse leicht betätigt: Dann wird die Generatorleistung proportional erhöht, was der Fahrer als stärkere Verzögerung wahrnimmt. Erst bei höherem Pedaldruck werden zusätzlich die Radbremsen aktiviert.

Bremsen werden geschont

Auf diese Weise kann einerseits mehr elektrische Energie erzeugt und andererseits das hydraulische Bremssystem geschont werden. Die durch Rekuperation gewonnene Energie wird in der Akkueinheit gespeichert und bei Bedarf wieder abgerufen. Das Management des komplexen Systems übernimmt ein Hochleistungs-Steuergerät, das wie die Akkus im Motorraum eingebaut ist.

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Lithium-Ionen-Akkus gewinnen an Verbreitung

Als erstes Serienmodell einer großen Marke besitzt die Hybrid-S-Klasse eine Lithium-Ionen-Akkueinheit als Energiespeicher. Fahrzeuge kleinerer Hersteller mit Li-Ion-Akku gibt es allerdings bereits. So kommt beim Tesla Roadster [4] und neuerdings auch beim CityEL [5] von Citycom Li-Ion-Technik zum Einsatz. Während der Tesla Roadster als reines Elektrofahrzeug eine 450 Kilogramm schwere Akku-Einheit benötigt, um eine Reichweite von bis zu 365 Kilometern zu erzielen, fällt der Li-Ion-Akku in der S-Klasse deutlich kleiner aus: Im Motorraum findet er anstelle der herkömmlichen "Starterbatterie" Platz – so verkleinert sich weder der Innenraum noch das Kofferraumvolumen gegenüber den übrigen S-Klasse-Modellen. Dank der kompakten Abmessungen und der modularen Bauweise beträgt das Mehrgewicht des Gesamtsystems lediglich 75 Kilogramm. Außerdem bleibt die Zuladung mit 595 Kilogramm unverändert.

Separater Kühlkreislauf

Der Lithium-Ionen-Akku ist über einen Spannungswandler auch mit dem 12V-Bordnetz verbunden und liefert Strom für die zahlreichen Verbraucher an Bord wie zum Beispiel Scheinwerfer oder Radio. Der Energiespeicher ist in einem hochfesten Stahlgehäuse untergebracht und zusätzlich fixiert. Zum Schutz vor Erschütterungen sind die Li-Ion-Zellen in einem speziellen Gel gelagert. Um einem Überhitzen der Akkus vorzubeugen, werden sie durch einen separaten Kühlkreislauf auf Temperatur gehalten, hinzu kommt eine Abblasöffnung mit Berstscheibe.

Ein integierte elektronische Kontrolleinheit überwacht permanent die Sicherheitsanforderungen und signalisiert eventuelle Fehlfunktionen umgehend. Wegen Brandunfällen bei Notebooks [6] war die Li-Ion-Technik in Verruf geraten. Bei einer Fehlfunktion wird das Hochvoltsystem des Mercedes automatisch abgeschaltet. Erklärtes Ziel von Mercedes ist, die höchstmögliche Sicherheit der elektrischen Bauteile zu gewährleisten. Dies reicht von der Produktion über die Werkstattmitarbeiter bis zu Rettungskräften, die Passagiere eines verunfallten Hybrid-Fahrzeugs bergen.

S 400 BlueHybrid: Mercedes verrät Details zum sparsamen Luxusliner

Leistungselektronik platzsparend verbaut

Um den Dreiphasen-Drehstrom-Elektromotor im Gleichspannungsnetz betreiben zu können, ist ein Wechselrichter erforderlich. Er findet seinen Platz da, wo sonst der Anlasser ist. Da sich die Elektronik durch die elektrischen Ströme von bis zu 150 Ampere erwärmt, besitzt das System einen vom Verbrennungsmotor getrennten Niedertemperatur-Kühlkreislauf. Außerdem wird ein Spannungswandler benötigt, um den Energieaustausch zwischen dem Hochvoltmotor (120 Volt) und dem 12-Volt-Bordnetz zu ermöglichen. Der Spannungswandler ermöglicht außerdem, dass man bei leerem Starterakku das Auto per Starthilfekabel in Gang setzen kann.

Zusätzlicher Bleiakku im Kofferraum

Dieser herkömmliche 12-Volt-Bleisäure-Akku ist im Kofferraum eingebaut. Er versorgt neben den Standardverbrauchern auch das Überwachungssystem der Hochvoltkomponenten mit Energie. Dank des Zusammenspiels mit der Lithium-Ionen-Akkueinheit konnte der Bleiakku deutlich kleiner und leichter ausgelegt werden als herkömmliche Autobatterien.

Ab Juni 2009

Die Markteinführung des S 400 BlueHybrid ist für Juni 2009 geplant. China soll voraussichtlich im August 2009 folgen, die USA im September 2009. Der Preis steht noch nicht fest.

Datenblatt

(imp)

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Links in diesem Artikel:
[1] https://www.heise.de/news/Das-staerkste-Serien-Hybrid-Fahrzeug-im-Test-Lexus-LS-600h-489294.html
[2] https://www.heise.de/bilderstrecke/4719672.html?back=477767;back=477767
[3] https://www.heise.de/bilderstrecke/4719672.html?back=477767;back=477767
[4] https://www.heise.de/news/Elektrisch-abgefahren-Tesla-Roadster-1-5-Signature-Edition-487704.html
[5] https://www.heise.de/news/Laeuft-laenger-CityEL-jetzt-mit-Lithium-Akku-429144.html
[6] https://www.heise.de/news/Verbesserte-Notebook-Akkus-gehen-in-Grossserie-130003.html

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