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08.10.2012 | Automobil + Motoren | Nachricht | Onlineartikel

Schubkraft durch 4 Elektromotoren: Mercedes-Benz SLS AMG Coupé Electric Drive

Autor:
Katrin Pudenz

Der neue SLS AMG Coupé Electric Drive von Mercedes-AMG ist ein Supersportwagen mit Hightech aus der Formel 1. Das Fahrzeug verfügt über vier Elektromotoren mit einer Gesamtleistung von 552 kW und einem maximalen Drehmoment von 1000 Nm. Die Beschleunigung von null auf 100 km/h absolviert der elektrifizierte Flügeltürer in 3,9 s. Präsentiert wird er derzeit in Paris anlässlich des Autosalons.

Der Flügeltürer wurde von Mercedes-AMG in Eigenregie entwickelt. Die Hochvoltbatterie für den SLS AMG Electric Drive ist das Ergebnis der Kooperation von Mercedes-AMG und Mercedes AMG High Performance Powertrains in Brixworth (GB). Die Formel-1-Experten aus Großbritannien profitierten dabei von ihrem großen Know-how mit Kers-Hybrid.

Für die Schubkraft des Flügeltüres sorgen vier Synchron-Elektromotoren mit einer Höchstleistung von zusammen 552 kW und einem maximalen Drehmoment von 1000 Nm. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 250 km/h (elektronisch begrenzt). Die Reichweite betrage nach NEFZ 250 km. Die vier kompakten Permanentmagnet-Synchron-Elektromotoren mit einem Gewicht von 45 kg je Motor erreichen eine Maximaldrehzahl von jeweils 13.000/min und bedienen über ein achsweise angeordnetes Getriebekonzept jeweils radselektiv die vier Räder. Dies ermöglicht die einzigartige radindividuelle Drehmomentverteilung die sonst nur unter dem Nachteil von erheblichen ungefederten Massen mit Radnabenmotoren erreicht werden könnte.

Klangbild

Das Klangbild des SLS AMG Electric Drive soll den Sound des 21. Jahrhunderts verkörpern. Die AMG-Experten haben, wie es aus Stuttgart heißt, mithilfe aufwändiger Versuchsreihen und zahlreicher Entwicklungsfahrten ein Soundbild geschaffen, das der Dynamik dieses Supersportwagens mit Elektroantrieb entspricht. Beginnend mit einem charakteristischen Startgeräusch, das beim Drücken auf den Power-Taster in der AMG Drive Unit erklinge, sollen die Insassen in jeder Fahrsituation ein maßgeschneidertes Fahrgeräusch vernehmen: dynamisch beim Beschleunigen, gedämpft bei gleichmäßiger Fahrt, ebenso typisch bei der Rekuperation. Der Sound sei nicht nur abhängig von Fahrgeschwindigkeit, Motordrehzahl und Lastzustand, auch sollen sich Fahrsituation und Fahrzeugzustand in einem dazu passenden Fahrgeräusch wiederspiegeln. Für Fahrer-Feedback sorge die Kombination aus komponiertem Sound, Verwendung der vorhandenen Eigengeräusche des Fahrzeugs und der Eliminierung von Störgeräuschen - hierbei sprechen die Fachleute vom Soundcleaning. Verantwortlich für das überzeugende Klangbild sei das serienmäßige Soundsystem mit elf Lautsprechern.

Gemeinschaftsprojekt Hochvoltbatterie

Die Hochvoltbatterie des SLS AMG Electric Drive verfügt über einen Energiegehalt von 60 kWh, eine elektrische Belastungsmöglichkeit von 600 kW und wiegt 548 kg. Die flüssigkeitsgekühlte Lithium-Ionen-Hochvoltbatterie entsteht in Modulbauweise und hat eine Maximalspannung von 400 V. Die Hochvoltbatterie besteht aus 12 Modulen mit je 72 Lithium-Ionen-Zellen. Vom optimierten Arrangement der insgesamt 864 Zellen soll nicht nur die Bauraumausnutzung, sondern auch die Leistungsfähigkeit profitieren. Technische Voraussetzung dafür sei die Parallelschaltung der einzelnen Batteriemodule - sie maximiere zudem die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Stromspeichers. Wie in der Formel 1 wird die Batterie mittels gezielter Rekuperation beim Verzögern im Fahrbetrieb aufgeladen.

Steuerung und Kühlung

Eine leistungsfähige elektronische Steuerung wandelt den Gleichstrom aus der Hochvoltbatterie in den für die Synchronmotoren nötigen Drehstrom um und regelt die Energieströme in jedem Betriebszustand. Zwei Niedertemperatur-Kühlkreisläufe sorgen für ausgeglichene Betriebstemperaturen der vier Elektromotoren und der Leistungselektronik. Ein separater Niedertemperatur-Kreislauf ist für die Kühlung der Lithium-Ionen-Hochvoltbatterie zuständig. Bei niedrigen Außentemperaturen wird die Batterie mithilfe eines elektrischen Heizelementes schnell auf die optimale Betriebstemperatur gebracht. Bei extrem hohen Außentemperaturen kann der Kühlkreislauf für die Batterie mithilfe der Klimaanlage zusätzlich gekühlt werden. Hiervon profitiere auch die Gesamtlebensdauer der Batterie.

Schnellladefunktion

Geladen wird der SLS AMG Coupé Electric Drive idealerweise mithilfe einer sogenannten Wallbox. Diese in der heimischen Garage installierte Technik erlaubt eine Schnellladefunktion mit 22 kW, was der gleichen Ladeperformance einer öffentlichen Ladestation entspricht. Ein Starkstromkabel verbindet das Fahrzeug mit der Wallbox und sorgt für eine Ladedauer von rund drei Stunden. Ohne Wallbox dauert der Ladevorgang etwa 20 Stunden. Die Wallbox wird von Mercedes-AMG in einer Kooperation mit SPX und Keba als Sonderausstattung angeboten.

Allradantrieb

Vier Motoren, vier Räder - der permanente Allradantrieb des SLS AMG Coupé Electric Drive garantiert Fahrdynamik auf höchstem Niveau bei gleichzeitig bestmöglicher aktiver Sicherheit. Damit ist bei sämtlichen Witterungsbedingungen eine perfekte Traktion der vier angetriebenen Räder sichergestellt. Unter dem Fachbegriff AMG Torque Dynamics verstehen die Entwickler die individuelle Ansteuerung der E-Motoren, was völlig neue Freiheiten eröffnet. AMG Torque Dynamics ist permanent aktiv und ermöglicht eine selektive Kraftverteilung für jedes einzelne Rad. Von der intelligenten Verteilung der Antriebsmomente profitieren Fahrdynamik, Fahrverhalten, Fahrsicherheit und Fahrkomfort. Jedes Rad kann separat und je nach Fahrsituation nicht nur elektrisch gebremst, sondern auch angetrieben werden, um das Einlenkverhalten des Fahrzeuges zu optimieren, die Unter-/Übersteuertendenz zu reduzieren, die Gierdämpfung des Grundfahrzeugs zu erhöhen, den Lenkaufwand und den Lenkwinkelbedarf zu reduzieren, die Traktion zu erhöhen, die Anzahl der Eingriffe des ESP und ASR zu minimieren.

Drei unterschiedliche Fahrprogramme stehen zur Verfügung: Comfort (C), das steht für komfortables und gutmütiges Fahrverhalten, Sport (S), stehr für sportliches und ausgewogenes Fahrverhalten, Sport plus (S+), was sinnbildlich für sportliches und agiles Fahrverhalten steht.

AMG Torque Dynamics bewirkt in jedem Fahrzustand eine optimale Ausnutzung des Kraftschlusspotenzials zwischen Reifen und Fahrbahn. Die Technik erlaube einen maximalen Freiheitsgrad und stelle somit eine optimale Ausnutzung des fahrdynamischen Grenzbereichs dar.

Leichtbaustrategie

Die Rohbaustruktur des SLS AMG Electric Drive ist fester Bestandteil der Leichtbaustrategie AMG Lightweight Performance. Die Batterie findet ihren Platz in einem Carbon-Monocoque, das integrativer Bestandteil und Rückgrat des Flügeltürers ist: Das Monocoque-Gehäuse ist fest mit der Aluminium-Spaceframe-Karosserie verschraubt und verklebt. Auch die Faserverbundstoffe haben ihren Ursprung unter anderem in der Formel 1. Für die Konstruktion des Monocoques nutzen die Ingenieure von Mercedes-AMG die Vorteile von CFK (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff). Dazu zählen hohe Festigkeit, die extrem steife Strukturen in Bezug auf Torsion und Biegung ermöglicht, exzellente Crash-Performance sowie geringes Gewicht. Bei gleicher Stabilität sind Bauteile aus Carbon bis zu 50 Prozent leichter als vergleichbare aus Stahl gefertigte Komponenten. Gegenüber Aluminium beträgt die Gewichtseinsparung immer noch etwa 30 Prozent bei weitaus geringerer Materialstärke. Die Gewichtsvorteile durch das Batterie-Carbon-Monocoque kommen der Agilität des SLS AMG Electric Drive zugute und ermöglichen in Kombination mit dem radselektiven Vierradantrieb begeisternden Fahrspaß. Das Batterie-Carbon-Monocoque ist überdies als Zero Intrusion Cell für die höchsten Anforderungen an die Crash-Sicherheit ausgelegt. Es schützt die Batteriemodule im Inneren vor Verformungen und Beschädigungen im Falle eines Crashs.

Gewichtsverteilung und tiefer Schwerpunkt

Der rein elektrische Antrieb wurde bereits in der Konzeptphase des Supersportwagens berücksichtigt.D ie vier Elektromotoren und die zwei Getriebe können möglichst nah an den vier Rädern und tief unten im Fahrzeug platziert werden. Das Gleiche gilt für die Hochvoltbatterie in Modulbauweise. Die Vorteile dieser Lösung sind der tiefe Fahrzeugschwerpunkt und die ausgeglichene Gewichtsverteilung.

Neue Vorderachskonstruktion mit Pushrod-Federbeinen

Der zusätzliche Antrieb der Vorderräder verlangt nach einer neu konstruierten Vorderachse: Beim SLS AMG Coupé Electric Drive kommt eine Raumlenkerachse mit Pushrod-Federbeinen zum Einsatz. Die stehend angeordneten Federbeine müssen den zusätzlichen Antriebswellen weichen. Wie bei zahlreichen Rennfahrzeugen üblich, kommen nun liegende Federbeine zum Einsatz, die über separate Schubstangen (Englisch: push rods) und Umlenkhebel betätigt werden. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal betrifft die Parameter-Servolenkung mit Zahnstangen-Lenkgetriebe: Die Servounterstützung erfolgt elektrohydraulisch statt hydraulisch.

In der AMG Drive Unit befindet sich der elektronische Drehschalter für die Auswahl der drei Fahrprogramme C (Controlled Efficiency), S (Sport), S+ (Sport plus), mit deren Hilfe der Fahrer drei unterschiedliche Leistungsstufen der Elektromotoren abrufen kann, wodurch sich ebenfalls die Höchstgeschwindigkeit sowie das Ansprechverhalten des Fahrpedals ändert. Hinter den Tastern für Power und ESP On/Off befinden sich die Taster für AMG Torque Dynamics und für das AMG Setup.

Der Mercedes-Benz SLS AMG Electric Drive feiert seine Markteinführung in 2013.

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