Mercedes-Benz Vision S 500 Plug-in HYBRID. foto: autodino/mercedes
Seriennaher S-Klasse Technologieträger mit Plug-in Hybrid
Kurz nach dem Markstart des S 400 HYBRID, der spasamen Luxuslimo mit Ottomotor, präsentiert Mercedes-Benz auf der 63. IAA in Frankfurt die Vision S 500 Plug-in HYBRID, das erste Oberklassemodell in der Kategorie „Dreiliter-Auto“. Die Vision S 500 Plug-in HYBRID kann bis zu 30 Kilometer weit rein elektrisch und damit ohne lokale Emissionen fahren. Durch den effizienten Antrieb und den CO2-Bonus für den batterieelektrischen Fahrbetrieb, erreicht er einen zertifizierten Verbrauch von lediglich 3,2 Liter Benzin auf 100 Kilometer. Mit einem CO2-Ausstoß von nur 74 Gramm pro Kilometer im NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus) soll der Versuchsträger der Sindelfinger Entwickler die Zukunftsfähigkeit kommender S-Klasse Generationen demonstrieren. Die Werte werden durch die Kombination eines Plug-in-Hybridantriebs mit Effizienz steigernden BlueEFFICIENCY Maßnahmen am Fahrzeug ermöglicht.
Der Antrieb besteht im Konzeptfahrzeug aus drei Hauptkomponenten: einem V6-Benziner mit Direkteinspritzung der nächsten Generation, einem Hybridmodul mit circa 44 kW/60 PS Leistung sowie einer Lithium-Ionen-Batterie mit mehr als 10 kWh Speicherkapazität, die an Ladestationen aufgeladen werden kann. Die Vision S 500 Plug-in HYBRID beschleunigt in 5,5 Sekunden von Null auf 100 km/h. Konstruktiv unterscheidet sich das dreimal so starke Hybridmodul nur unwesentlich von dem kompakten scheibenförmigen 15-kW-Elektromotor, der im S 400 HYBRID arbeitet. Daher kann es auch elegant in das Gehäuse der Siebenstufen-Automatik 7G-TRONIC integriert werden. Der Innenraum des Versuchsträgers bleibt bei dieser Modellvariante damit ebenso erhalten wie beim S 400 HYBRID.
Vision S 500 Plug-in HYBRID: Kompakte Vollhybrid-Systemarchitektur
Während die extrem kompakte Lithium-Ionen-Batterie des S 400 HYBRID mit 0,9 kWh in dessen Motorraum Platz findet, benötigt der mit über 10 kWh deutlich leis-tungsfähigere Lithium-Ionen-Akku der Vision S 500 Plug-in HYBRID mehr Einbauraum. Der Stromspeicher ist hinter den Rücksitzen im Kofferraum platziert. Die Einbauposition der Lithium-Ionen-Batterie über der Hinterachse bringt entscheidende Vorteile: Die Gewichtsverteilung im Fahrzeug ist ausgewogen, das Volumen des Benzintanks bleibt langstreckentauglich. Zudem gewährleistet die geschützte Einbaulage bestmögliche Crash-Sicherheit.
Zusätzliche Kupplung entkoppelt Hybridmodul und Verbrennungsmotor
Dem Baukastenkonzept entsprechend, ist der Antriebsstrang der Vision S 500 Plug-in HYBRID prinzipiell genauso aufgebaut wie der des S 400 HYBRID. Ein System-spezifisches Merkmal ist die zusätzliche Kupplung, die zwischen Verbrennungs- und Elektromotor integriert ist. Sie entkoppelt die beiden Aggregate bei rein elektrischer Fahrt voneinander, sodass im Elektro-Modus für höchste Effizienz gesorgt ist. Dank vollständiger Integration ins Wandlergehäuse beansprucht die Trennkupplung keinen zusätzlichen Einbauraum.
Tankstelle Steckdose: Leistungsstarke Plug-in-Batterie
Einen weiteren wesentlichen Unterschied zu herkömmlichen Hybriden macht die Plug-in-Batterie aus, die an Ladestationen aufgeladen werden kann. Somit kann die Vision S 500 Plug-in HYBRID bis zu 30 Kilometer weit rein elektrisch fahren. Der Schnelllademodus mit einer Ladeleistung von 20 kW dauert weniger als 60 Minuten. Eine Standardladung an einer handelsüblichen Steckdose mit 3,3 kW dauert bei komplett entladener Batterie rund viereinhalb Stunden. Der kompakte Onboard-Lader hinter der seitlichen Kofferraumwand regelt den Ladevorgang und ist gegen Kurzschluss, Verpolung sowie Überspannung geschützt. Zugleich überwacht das Ladesystem zum Schutz der Batterie die Spannung, Ladungsmenge und Ladezeit. Das Gesamtgewicht der elektrischen Komponenten beträgt beim aktuellen Versuchsfahrzeug 215 Kilogramm. Die Lithium-Ionen-Batterie wiegt rund 130 Kilogramm, erheblich weniger als eine herkömmliche NiMH-Batterie mit gleicher Kapazität, die etwa 180 – 200 kg wiegen würde. Den Energievorrat der Batterie frischt das Hybridmodul auch während der Fahrt auf: durch die so genannte Rekuperation, die Nutzung der Bremsenergie. Die Trennkupplung wirkt auch dabei Effizienz steigernd, da sie die volle Rekuperationsleistung ohne Motorschleppverluste ermöglicht.
Die Hochleistungsbatterie und das circa 44 kW/60 PS starke Hybrid-Modul ermöglichen rein elektrisches Fahren über eine Distanz von bis zu 30 Kilometern, was wohl nur für viele Fahrten in der Stadt ausreichend ist. Dort ist die Vision S 500 Plug-in HYBRID zügig, sehr komfortabel und lokal emissionsfrei unterwegs. Reicht die Leistung des Elektromotors nicht mehr aus, etwa bei schnellerer Fahrt oder an sehr steilen Anstiegen, wird der Benzinmotor automatisch gestartet und dem Antriebsstrang zugeschaltet. Vor dem Schließen der Kupplung synchronisiert die Fahrzeugelektronik dabei die Drehzahl von Verbrennungsmotor und Hybridmodul, sodass das Zuschalten völlig ruckfrei und unmerklich für den Fahrer geschieht.
Wie das System im S 400 HYBRID verfügt auch das Hybridmodul in der Vision S 500 Plug-in HYBRID über die ECO Start-Stopp-Funktion. Zum anderen erhöht es die Fahrsicherheit und den Fahrspaß mithilfe des so genannten „Boost“-Effekts, durch den der Elektromotor den Verbrennungsmotor in der verbrauchsintensiven Beschleunigungsphase kraftvoll unterstützt. Die Lithium-Ionen-Batterie dient nicht nur als Energiespeicher für den Elektromotor, sondern ist über einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler auch mit dem 12-Volt-Bordnetz verbunden, das Standardverbraucher wie die Scheinwerfer und die Komfortfeatures versorgt. Um einen konstant hohen elektrischen Wirkungsgrad zu gewährleisten, werden die Spannungswandler über einen zusätzlichen Niedertemperatur-Kreislauf wassergekühlt.
Für den Betrieb des 3-Phasen-Drehstrom-Elektromotors im Hochvolt-Gleichspannungsnetz ist eine spezielle Leistungselektronik erforderlich. Der Wechselrichter findet seinen Platz im Motorraum. Da sich die Leistungselektronik durch die entstehenden elektrischen Ströme erwärmt, ist das System ebenfalls in den Niedertemperatur-Kühlkreislauf integriert. Auch bei der Leistungselektronik setzt Mercedes-Benz auf eine Standardisierung der Komponenten, die sich effizient und baureihenübergreifend mit verschiedenen Elektromotoren und Batterietypen kombinieren lassen.
Auf dem Weg zum Plug-in Hybriden: Konzepte für Dieselhybride
Einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zum Plug-in Hybrid stellt der jüngst vorgestellte Dieselhybrid Vision E 300 BlueTEC HYBRID dar. Er basiert, wie der S 400 HYBRID und die Vision S 500 Plug-in HYBRID, auf dem modularen Hybridbaukasten von Mercedes-Benz. In dieser seriennahen Studie ist der neue 2,2-Liter-Vierzylinder-Dieselmotor mit dem 15 kW/20 PS starken Hybridmodul kombiniert, das auch im S 400 HYBRID eingesetzt wird, aber zusätzlich rein elektrisches Fahren ermöglicht. Die Vision E 300 BlueTEC HYBRID benötigt mit dieser Antriebskonfiguration lediglich 4,5 Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer (vorläufiger Wert). Das entspricht einem CO2-Ausstoß von lediglich 119 Gramm pro Kilometer bei einer Leistung von 165 kW/224 PS und einem ebenfalls souveränen Drehmoment 580 bis 600 Newtonmetern (jeweils kombiniert), das auf dem Niveau aktueller Sechszylinder-Diesel liegt. Die Abgasreinigung übernimmt die Kombination von Oxidations-Kat, Dieselpartikelfilter und BlueTEC mit AdBlue® Einspritzung. Damit hat auch die Vision E 300 BlueTEC HYBRID das Potenzial, die weltweit strengsten Abgasnormen zu erfüllen.
Vision S 500 Plug-in HYBRID – Technische Daten
Verbrennungsmotor (Benziner)
Zylinderzahl/-anordnung: V6, 4 Ventile pro Zylinder
Hubraum: 3,5 l
Hybridmodul
Bauart: Permanenterregte Synchronmaschine
Nennleistung: circa 44 kW/60 PS
Nenndrehmoment: 250 Nm
Leistung und Kraftstoffverbrauch
Beschleunigung 0-100 km/h: 5,5 s*
Höchstgeschwindigkeit: 250 km/h
Kraftstoffverbrauch: 3,2 l/100 km (kombiniert)*
CO2-Emissionen: 74 g/km (kombiniert)*
*vorläufige Werte