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Mercedes-Benz S 400 BlueHYBRID

mit effizientem Hybridantrieb und Lithium-Ionen-Technologie

Mit dem S 400 BlueHYBRID bringt Mercedes-Benz im Sommer 2009 sein erstes Pkw-Modell mit Hybridantrieb auf den Markt. Die Kombination aus dem weiterentwickelten V6-Benzinmotor mit dem kompakten Hybridmodul macht den S 400 BlueHYBRID zur weltweit sparsamsten Luxuslimousine mit Ottomotor. Der Benzinverbrauch beträgt im NEFZ-Zyklus (kombiniert) lediglich 7,9 Liter pro 100 Kilometer. Das ergibt den in dieser Fahrzeug- und Leistungsklasse weltweit niedrigsten CO2-Ausstoß von nur 190 Gramm pro Kilometer. Diese vorbildlichen Werte sind verbunden mit einem souveränen Leistungspotenzial: Der 3,5-Liter-Benzinmotor entwickelt 205 kW/279 PS, der Elektromotor 15 kW/20 PS sowie ein Startdrehmoment von 160 Nm. Die kombinierte Leistung beträgt somit 220 kW/299 PS, das kombinierte maximale Drehmoment 385 Newtonmeter. Darüber hinaus ist der neue S 400 BlueHYBRID als erstes Serienmodell mit einer speziell für den Einsatz in Fahrzeugen entwickelten, besonders leistungsfähigen Lithium-Ionen-Batterie ausgerüstet. Damit leistet Mercedes-Benz einen Pionierschritt zur Elektrifizierung des Automobils.

Der neue Mercedes-Benz S 400 BlueHYBRID basiert auf dem S 350 und ist mit einem umfangreich modifizierten Antriebsstrang ausgerüstet. Dazu gehören der weiterentwickelte 3,5-Liter-V6-Benzinmotor, der zusätzliche Permanentmagnet-Elektromotor, die für die Aufnahme des Hybridmoduls ausgelegte Siebenstufen-Automatik 7G-TRONIC, die erforderliche Leistungs- und Steuerungselektronik, der Spannungswandler sowie die Lithium-Ionen-Hochvoltbatterie.

Bei dem kompakten Hybridmodul handelt es sich um einen scheibenförmigen
Elektromotor, der auch als Anlasser und Lichtmaschine dient. Das System bietet doppelten Nutzen: Zum einen hilft es, Kraftstoff zu sparen, zum anderen erhöht es den Fahrspaß. Ein Grund dafür ist der so genannte Boost-Effekt, durch den der Elektromotor den Verbrennungsmotor in der verbrauchsintensiven Beschleunigungsphase mit einem Drehmoment von maximal 160 Newtonmetern kraftvoll unterstützt. Der Fahrer profitiert vom Zusammenspiel der beiden Aggregate durch einen noch beeindruckenderen Drehmomentverlauf sowie souveräne Kraftentfaltung bei jedem Anfahren und Beschleunigen.

Das Hybridmodul verfügt auch über eine komfortable Start-Stopp-Funktion, die den Motor abschaltet, wenn der Wagen hält - zum Beispiel bei einem Ampelstopp. Wenn es weitergeht, startet der Elektromotor das Haupttriebwerk fast unmerklich und höchst komfortabel. Dies trägt ebenfalls zur Kraftstoffeinsparung und Umweltschonung bei: Weil der Motor mit der ersten Zündung praktisch sofort anspringt, werden auch in der Startphase Emissionen minimiert.

Bei der Verzögerung des Fahrzeugs arbeitet der Elektromotor als Generator und kann durch die so genannte Rekuperation Bremsenergie zurück gewinnen. Der Elektromotor verstärkt dabei in feinfühliger Zusammenarbeit die Motorbremse des Verbrennungstriebwerks und die klassischen Radbremsen in nahtlos ineinander übergehenden Schritten. Die gewonnene Energie wird in einer leistungsfähigen, aber kompakten Lithium-Ionen-Batterie im Motorraum gespeichert und bei Bedarf wieder abgerufen. Das Management des komplexen Systems übernimmt ein Hochleistungs-Steuergerät, das ebenfalls motornah verbaut ist.

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Meilenstein auf dem Weg zur Elektrifizierung

Herzstück des modular aufgebauten, besonders kompakten und hoch effizienten Hybridantriebs ist die neue, speziell für den Einsatz in Fahrzeugen entwickelte Lithium-Ionen-Hochvoltbatterie, die Mercedes-Benz als weltweit erster Hersteller in einem Serienfahrzeug auf den Markt bringt. Damit leistet das Stuttgarter Unternehmen einen wegweisenden Beitrag zur Elektrifizierung des Automobils, wobei die S-Klasse wieder einmal die Rolle des Technologie-Trendsetters übernimmt.

Wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Nickel-Metallhydrid-Batterien sind die höhere Energiedichte und der bessere elektrische Wirkungsgrad bei kompakteren Abmessungen und geringerem Eigengewicht. Dank des Platz sparenden Einbaus im Motorraum an Stelle der herkömmlichen Starterbatterie bleiben die großzügigen Innenraummaße und das Kofferraumvolumen unverändert erhalten. Die Lithium-Ionen-Batterie dient nicht nur als Energiespeicher für den Elektromotor, sondern ist über den Spannungswandler auch mit dem 12-Volt-Bordnetz verbunden, das Standardverbraucher wie die Scheinwerfer und die Komfortfeatures versorgt. Zum komplett neu konstruierten Batteriesystem gehören der Zellblock mit den Lithium-Ionen-Zellen und der Zellüberwachung, das Batteriemanagement, das hochfeste Gehäuse, das Kühlgel, die Kühlplatte, der Kühlmittelanschluss und der Hochvoltstecker.

Optimierter thermischer Motorwirkungsgrad reduziert den Verbrauch

Der 3,5-Liter-V6-Benzinmotor mit adaptiver Ventilsteuerung wurde grundlegend überarbeitet und optimiert. Die Entwicklungsingenieure machten sich dabei zum Teil die Vorzüge des so genannten Atkinson-Prinzips zu nutze, bei dem die Expansionsphase länger ist als die Verdichtungsphase. Dabei wird das Einlassventil zwischen Ansaugen und Verdichten kurzfristig länger offen gehalten. Dies erhöht den thermischen Wirkungsgrad des Motors, gleichzeitig sinken der spezifische Kraftstoffverbrauch und die Rohemissionen. Ein neuer Zylinderkopf, andere Kolben sowie eine modifizierte Nockenwelle mit anderer Nockenwellensteuerung steigern die Leistung um 5 kW/7 PS auf 205 kW/279 PS - bei gleichzeitig reduziertem Kraftstoffkonsum.

Eine zusätzliche Wirkungsgradverbesserung, insbesondere bei Überlandfahrten oder auf der Autobahn, erreicht der S 400 BlueHYBRID durch die intelligente Verschiebung des so genannten Betriebspunkts des Verbrennungsmotors in Richtung eines geringeren spezifischen Verbrauchs. Das sehr hohe Anfahr-moment durch E-Boost vermittelt dem Fahrer ein besonders souveränes Beschleunigungsgefühl, während der Verbrauch und die Emissionen sinken.

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Elektromotor erhöht die Effizienz

Der kompakte, scheibenförmige Elektromotor, der Platz sparend im Wandlergehäuse zwischen Motor und der Siebenstufen-Automatik 7G-TRONIC eingebaut ist, erhöht die Effizienz zusätzlich. Es handelt sich um einen 3-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 Newtonmeter entwickelt. Das kompakte Bauteil (Starter/Generator) übernimmt darüber hinaus die Funktionen der konventionellen Nebenaggregate Anlasser und Lichtmaschine.

Das ausgefeilte Zusammenspiel mit dem Verbrennungsmotor ermöglicht zahlreiche Zusatzfunktionen, die den Kraftstoffverbrauch, die Emissionen und die Agilität des
S 400 BlueHYBRID gleichermaßen positiv beeinflussen. Außerdem dämpft das scheibenförmige Aggregat wirkungsvoll Torsionsschwingungen im Antriebsstrang, wodurch Geräusche und Vibrationen weiter verringert werden. Ergebnis: noch mehr Fahrkomfort für Fahrer und Passagiere.

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