S500 Plug-In Hybrid 2009

Kurz nach dem erfolgreichen Markstart des S 400 HYBRID, der aktuell sparsamsten Luxuslimousine 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“. Der Technologieträger zeigt die Zukunft des modularen Hybrid-Systembaukastens von Mercedes-Benz. 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) demonstriert der Versuchsträger der Sindelfinger Entwickler die Zukunftsfähigkeit kommender S-Klasse Generationen. 

Dieses Fahrzeug ist ein Prototyp und kann nicht gekauft werden!

Die hervorragenden Werte werden durch die Kombination eines Plug-in-Hybridantriebs mit Effizienz steigernden BlueEFFICIENCY Maßnahmen am Fahrzeug ermöglicht. Gleichzeitig steht die Vision S 500 Plug-in HYBRID für alle S-Klasse typischen Stärken: Spitzenkomfort, herausragende Sicherheit und souveräne Leistung. Der Antrieb besteht im Konzeptfahrzeug aus drei Hauptkomponenten: einem leistungs-starken 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.

„Mit der Vision S 500 Plug-in HYBRID zeigen wir einen neuen Meilenstein auf unserem Weg zur emissionsfreien Mobilität“, so Dr. Dieter Zetsche, Vorstandsvorsitzender der Daimler AG und Leiter Mercedes-Benz Cars. „Eine luxuriöse und sichere S-Klasse, die überlegene Fahrleistungen bietet und dabei weniger verbraucht als heutige Kleinwagen, zeigt, dass automobile Faszination und Verantwortung für die Umwelt auch in unseren Topmodellen hervorragend vereinbar sind.“

„Bis zur Serienreife ist es zwar noch ein gutes Stück Weg,“ sagt Dr. Thomas Weber, Mitglied des Vorstands der Daimler AG, verantwortlich für Konzernforschung und Entwicklung Mercedes-Benz Cars, „aber unsere Ingenieure werden unter Hochdruck die notwendige Integrationsarbeit leisten und alle Komponenten auf den harten Alltagsbetrieb einer voll langstreckentauglichen Luxuslimousine auslegen. Alle Schlüsseltechnologien für ein solches Traumauto haben wir in der Hand. Deshalb sehe ich den Einsatz in der nächsten Generation der S-Klasse. Jetzt kommt es darauf an, dass parallel zu unseren Entwicklungsarbeiten eine flächendeckende Infrastruktur aufgebaut wird, um die Potenziale dieses innovativen Antriebskonzeptes voll ausschöpfen zu können.“

Die elektrischen Antriebskomponenten der Vision S 500 Plug-in HYBRID belegen die Vielseitigkeit des intelligenten, weit skalierbaren Hybrid-Systembaukastens von Mercedes-Benz. 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 großzügige Innenraum des Versuchsträgers bleibt bei dieser Modellvariante damit ebenso erhalten wie beim S 400 HYBRID. Zukünftige Modellgenerationen werden sich an dieser Systemarchitektur orientieren.

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 leistungsfähigere 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.

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.

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 für viele Fahrten in der Stadt völlig 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. Das ausgefeilte Zusammenspiel mit dem Verbrennungsmotor ermöglicht zahlreiche Zusatzfunktionen, die den Kraftstoffverbrauch, die Emissionen und die Agilität gleichermaßen positiv beeinflussen. 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. Seine Praxistauglichkeit hat das System in leicht veränderter Konfiguration bereits im Mercedes-Benz Sprinter bewiesen.

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.

Technische Daten

Fotos

Quelle: Mercedes-Benz