Die Mercedes-Benz Hybrid-Technikstrategie erklärt

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Mercedes setzt zum Übergang in die CO2-freie Individualmobilität verschiedene Hybridstrategien ein. Die Vor- und Nachteile der einzelnen Hybrid Technikbausteine werden hier erläutert. Im Wesentlich geht es neben der Größe der Batterie, der Reichweite und dem Gesamtpackaging im Fahrzeug auch darum wo man weshalb welchen Elektromotor platziert.

Quelle: Heise Online

P0-Hybrid:

Hierbei handelt es sich um ein E-Motor der über einen Riemen an die Kurbelwelle angeschlossen wird. Vorreiter war hier der smart fortwo der Baureihe 451 von 2007-2014. Es handelt sich hier um einen 12 Volt Startergenerator. Der Motor ist hier im Vergleich zum Anlasser deutlich schneller angesprungen. Man erkennt die Modelle an dem Zusatz mhd (micro hybrid drive). Bei Mercedes werden diese Version in zahlreichen Modellen als EQ-Boost mittels 48 Volt RSG (Riemen-Starter-Generator) eingesetzt.

Vorteile: Günstig für den Hersteller, einfache Integration, kleine zusätzliche 48 Volt Batterie, Segeln funktioniert, wenig Bauraum

Nachteile: Ein RSG kann nur bis ca. 2.500 U/min boosten. Die Leistung ist auf rund 14-16 PS begrenzt, rein elektrisches Fahren ist nicht möglich. Zudem muss der Riemen, da auf ihn von beiden Seiten enorme Kräfte wirken können (boosten und rekuperieren), aufwendig gespannt werden.

Setzt Mercedes bei folgenden Modellen ein:

smart mdh Baureihe 451, C 200 (W205 184 + 14), C 300 (258+14), E 200 (197 +14), E 300 (258+14) sowie u.a. GLC 200 (197+14)

Mercedes 48 Volt RSG mit 14 PS

P1-Hybrid:

Es besteht hier kein großer Unterschied zum P0, der 48 Volt Motor sitzt nun aber direkt auf der Kurbelwelle. Man spricht hier dann von einem ISG (integrierter Starter-Generator) Bei den neuen M254 und OM654M ist er in der Getriebeglocke des NAG3 9G-Tronic integriert.

Vorteile: die Kapazität der 48 Volt Batterie ist etwas größer, der E-Motor kann zwischen 20-22 PS leisten, Boosten ist über das gesamte Drehzahlband des Motors möglich, günstiger als ein Plug-In-Hybrid System, segeln und Rekuperation ist möglich

Nachteile: teurer als P0-Hybrid, keine rein elektrisches Fahren möglich

Setzt Mercedes bei folgenden Modellen ein:

S 450 und S 500 (ab W222 Mopf), CLS 450 und CLS 53 AMG, AMG GT 43 und GT 53, E 450 (ab W213 Mopf), E 53 AMG, GLE 450, GLS 580, GLE 580, GLE 63 und GLS 63 AMG und neu ab dem 4.Quartal 2020 im M254 (vermutlich E 350 mit 272+21) sowie E 300d (OM654M mit 265 + 20 PS)

4-Zylinder Benziner M254 mit ISG

P2-Hybrid:

Der P2 unterscheidet sich nicht groß vom P1. Jedoch kann man hier die E-Maschine die ebenfalls zwischen Motor und Getriebe sitzt mittels Trennkupplung vom Motor abkoppeln. Elektrisches Fahren ist hier möglich. Bei Mercedes laufen die P2 Anwendungen generell mittels 400 Volt. Dies führt dazu dass die Spannungsabsicherung, auch für einen Crash, mittels speziell ummantelter orangener Hochvoltkabel deutlich teuer ist als bei einem 48 Volt System des P0 oder P1 Hybriden. Gleichzeitig liefert ein 400 Volt System aber auch deutlich mehr elektrische Power. Die P2-Hybrid werden aktuell nur noch als Plug-in-Hybrid (EQ-Power) bei Mercedes ausgeführt. Das P2-System wurde mit Modellen mit dem S 400 Hybrid, dem E 300 Bluetec Hybrid und später dem C 300h eingeführt. Hier leistete der P2-Hybrid 400 Volt Motor noch 27 PS (aufgrund der kleinen Batterie). Seit den großen Plug-In-Hybrid-Batterien sind elektrische Reichweiten von bis zu 109 km (GLE 350de) sowie elektrische Leistungen von bis zu 136 PS (GLE 350de) möglich.

Vorteile: die Kapazität der 400 Volt Plug-in-Hybrid Batterie ist deutlich größer, der E-Motor kann aktuell bis zu 136 PS leisten, Boosten ist über das gesamte Drehzahlband des Motors möglich, segeln und Rekuperation ist möglich, niedriger CO2-Ausstoß bei konsequent elektrischer Fahrt möglich, sehr positiv für den Flottenverbrauch

Nachteile: teurer, Mehrgewicht im Bereich von 300 kg, benötigt viel Bauraum im Fahrzeug (durch die große Plug-in-Hybrid-Batterie), häufig verliert man deutlich an Kofferraumpraktikabilität und –volumen, das hohe Drehmoment mit bis zu 440 NM der E-Maschine muss durch das Getriebe. Getriebe sind beim Eingangsdrehmoment aufgrund der Dauerhaltbarkeit beschränkt, bspw. die 9G-Tronic NAG3 bei 700 NM. Aufgrund des Bauraums und muss man einen schmalen und hohen E-Motor verwenden. Zudem darf er nicht höher drehen als der Verbrennungsmotor, während ein E-Motor für ein Elektroauto mit bis zu 19.000 U/min drehen kann und teilweise etwas effizienter ist.

Setzt Mercedes bei folgenden Modellen ein:

E 300 BluetecHybrid (W212), S 400 Hybrid (W221), C 300h (W205), C 350e, E 350e, C 300e, C 300de, E 300de, S 500e, S 560e, GLE 350de, GLC 350e, GLC 300e, GLC 300de, A 250e, B250e, CLA 250e, GLA 250e

Welche P2-Plug-Hybride u.a. noch bis Ende 2020 kommen seht ihr hier.

Mercedes A 250e PHEV Packaging

P2.5 Hybrid

Die Konfiguration ist sehr selten und soll noch verstärkt bei Marktbegleitern auf den Markt kommen. Wenn der P2-Hybrid quer eingebaut wird, wie dies bspw. bei den Frontantriebsmodellen der 250e Modelle der Fall ist, möchte man vermeiden, dass der Triebstrang (Motor + E-Motor + Getriebe) zu breit wird und damit der Lenkeinschlag zu gering wird. Daher verwendet man dann ein Doppelkupplungsgetriebe und platziert den E-Motor seitlich neben das Getriebe (also in Richtung Fahrzeugfront). Dadurch ist der Triebstrang nicht mehr so breit, man kann zudem einen kompakteren E-Motor von Elektroautos mit Umdrehungen von bis zu 19.000 Umin wählen.

Vorteile:  Besseres Packaging bei Front-quer-Anordung (Frontantrieb), Einsatz einer effizienteren E-Maschine möglich, Torque-Split (Entlastung für das Getriebe), Elektrisches Fahren ist möglich wie bei P2-Hybrid

Nachteile: Der E-Motor „hängt“ nur an einem Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes. Dadurch können sich Komforteinbußen bei gewissen Schaltvorgängen ergeben wenn der Verbrenner anspringen muss. Hohes Gewicht beim Plug-in-Hybrid wie beim P2-Hybrid, teuer da 400 Volt

Setzt Mercedes bei folgenden Modellen ein:

Aufgrund von Komforteinschränkungen wird es bei Mercedes nicht eingesetzt. Aktuell bietet Getrag OEMs dieses Getriebe an. Volvo hat eine P2.5 Konfiguration wohl im XC40 Plug-In-Hybrid.

P3 Hybrid

Aktuell sehr selten, wird bspw. im Ferrari LaFerrari eingesetzt. Hier sitze der E-Motor nicht zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe, sondern hinter dem Getriebe bspw. am Hinterachsgetriebe. Nur sinnvoll mit starker Plug-in-Hybrid Batterie (400 Volt/800 Volt)

Vorteile:  elektrisches Fahren möglich, E-Maschine mit hoher Drehzahl und Effizienz möglich, kompakte Bauform, günstig für High-Performance-Anwendungen da der E-Motor hinter dem Getriebe sitzt und somit das maximale Eingangsdrehmoment des Getriebe die Power des Elektromotor nicht limitiert. Rekuperationsleistung effizienter, da man keine mechanischen Wirkungsgradverluste vom Getriebe hat, kann vorteilhaft bei der Gewichtsverteilung im Fahrzeug sein (vermeidet eine zu starke Frontlastigkeit)

Nachteile: Man kann die Batterie bei stehenden Fahrzeug und laufendem Verbrenner nicht über die E-Maschine laden. Hohes Gewicht wie beim P2-Plug-in-Hybrid, teuer

Setzt Mercedes bei folgenden Modellen ein:

Diese Hybrid-Technik wird bei Mercedes den Mercedes-AMG High-Performance Modelle mit EQ-Power+ vorbehalten sein. Mercedes-AMG hat ein Concept Car, einen AMG GT 4-Türer X290, auf dem Genfer Autosalon im März 2017 mit einer Systemleistung von 816 PS gezeigt. Dieser AMG eigene P3-Plug-in-Hybrid Baukasten wird über viele AMG Modelle in Zukunft ausgerollt werden. Dafür hat sich Mercedes-AMG die Ziffern 73 beim Markenamt gesichert (für die Kombination mit einem V8 Verbrenner). Der Anfang wird der AMG GT 73e 4matic+ mit M177 V8 sowie einem P3-E-Motor Baustein von ca. 150 bis 200 PS sein. Ob die Systemleistung am Anfang 816 PS sein wird ist fraglich. Er kommt im ca. Mitte 2021 zu den Kunden. Der S 73e 4matic+ AMG W223 soll Ende 2021 folgen. Die gleiche AMG Plug-In-Hybrid Technologie mit P3-Layout kommt dann auch in Kombination mit dem brandneuen M139 4-Zylinder (siehe neue 45er Modelle)  im neuen C 63e AMG 4matic+. Die Auslieferung beginnt hier vermutlich im Frühjahr 2022. Der Mercedes-AMG Ansatz liegt hier auf einer hohen Performance gepaart mit günstigen Verbräuchen, es liegt kein Fokus auf einer großen, schweren Batterie die für hohe elektrische Reichweiten wie bei den neuen Mercedes-Benz Plug-in-Hybriden mit rund 100 km gewählt wird.

AMG GT73e 4matic+

P4 Hybrid

Beim P4-Hybrid bzw. P4-Plug-in-Hybrid sind die E-Maschine und der Verbrenner nicht mechanisch verbunden. D.h. die Vorderachse wird durch den Verbrenner angetrieben und die Hinterachse wird über einen Hochdrehzahl-E-Motor wie bei einem reinen Elektroauto angetrieben.

Vorteile:  elektrisches Fahren möglich, E-Maschine mit hoher Drehzahl und Effizienz möglich, kompakte Bauform, da der E-Motor seine Kraft nicht in das Getriebe einleitet, gibt es keine Drehmomentlimitierung, Batterien können in den Kardantunnel integriert werden, es geht kein Kofferraumvolumen verloren, elektrischer Allrad ist möglich

Nachteile: Teuer, aufwendig beim Packaging, Baukastenbatterien schwierig einsetzbar, Konzept ist nur für Frontantriebsplattformen geeignet

Setzt Mercedes bei folgenden Modellen ein:

Mercedes hätte das Konzept für die 250e Kompaktmodelle anbieten können. Man hat sich aber für eine größere Plug-in-Hybrid Batterie entschieden. Eingesetzt wird das Konzept bei BMW 225xe, X1 und X2 Plug-in-Hybrid, Mini Countryman sowie bei den Volvo Modellen S/V90  sowie den XC60 und XC90 SUV.

Mercedes Concept Skizze zum P4

Die obige Skizze von einem Mercedes-Benz P4 Long Range PHEV mit enormer Batteriekapazität ist bisher nicht über das Konzeptstadium hinausgekommen. Ob es endgültig verworfen ist, wird die Zukunft zeigen.

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