Mildhybrid mit 20-PS-Elektromotor macht die S-Klasse ultrasparsam

Mit dem S 400 BlueHybrid bringt Mercedes seinen ersten Hybrid-Pkw auf den Markt. Der S 400 BlueHybrid basiert auf dem S-Klasse-Einstiegsmodell S 350 mit einem V6-Benziner. Es wird durch einen 20-PS-Elektromotor zu einem Mildhybrid-Fahrzeug. Die kombinierte Leistung aus dem 279 PS starken Ottomotor und dem E-Motor beträgt 299 PS. Prozentual mehr als bei der Leistung trägt der Elektromotor beim Drehmoment bei, denn er liefert vom Start weg 160 Newtonmeter, sodass das kombinierte Maximaldrehmoment 385 Newtonmeter beträgt.

Sparsamste Luxuslimousine mit Ottomotor
Das Hybridsystem verringert aber vor allem den Verbrauch, und zwar deutlich: Statt 10,1 Liter wie der S 350 verbraucht die Hybridversion nur 7,9 Liter. Analog dazu verringert sich der CO2-Ausstoß um 21 Prozent. Damit ist der S 400 BlueHybrid die sparsamste Luxuslimousine mit Ottomotor. Zum Vergleich: Der Konkurrent Lexus LS 600h verbraucht laut Hersteller 9,3 Liter, leistet allerdings mit 445 PS deutlich mehr. Bei den Fahrleistungen profitiert die S-Klasse nur minimal von der Hybridunterstützung. Den Standardsprint von null auf 100 km/h schafft der S 400 BlueHybrid mit einem Wert von 7,2 Sekunden gerade mal ein Zehntel schneller als der S 350. Die Höchstgeschwindigkeit wird wie bei diesem auf 250 km/h begrenzt.

Atkinson-Motor mit Verbrauchsvorvorteilen
Der 3,5-Liter-V6 mit adaptiver Ventilsteuerung wurde grundlegend überarbeitet. Dabei machte man sich das so genannte Atkinson-Prinzip zunutze. Dabei ist die Expansionsphase des Viertakters länger als die Verdichtungsphase. Dazu wird das Einlassventil zwischen Ansaugen und Verdichten kurzfristig länger offen gehalten. Dies erhöht den thermischen Wirkungsgrad des Motors, sodass der Verbrauch und die Emissionen sinken.

Sieben PS mehr
Ein neuer Zylinderkopf, andere Kolben sowie eine modifizierte Nockenwelle mit anderer Steuerung steigern die Leistung des Serienmotors um sieben auf 279 PS – bei gleichzeitig reduziertem Kraftstoffkonsum. Eine zusätzliche Wirkungsgradverbesserung erreicht der S 400 BlueHybrid durch die Verschiebung des Betriebspunkts des Verbrennungsmotors. Denn die intelligente Elektronik erkennt die jeweilige Situation, beispielsweise eine entspannte Autobahnetappe, und verschiebt automatisch den Lastpunkt des Verbrennungsmotors hin zu einem geringeren Verbrauch.

Elektromotor zwischen Ottomotor und 7G-Tronic
Wie der S 350 besitzt das Auto die Siebenstufenautomatik 7G-Tronic. Im Wandlergehäuse zwischen der Automatik und dem Ottomotor ist der kompakte, scheibenförmige Elektromotor Platz sparend eingebaut. Es handelt sich um einen Drei-Phasen-Drehstrom-Permanentmagnet-Elektromotor als so genannter Außenläufer, der bei 120 Volt Betriebsspannung eine Maximalleistung von 20 PS und ein Startdrehmoment von 160 Newtonmeter entwickelt. Vor allem aber hilft er, Kraftstoff zu sparen. Außerdem unterstützt er den Verbrennungsmotor beim Beschleunigen, was man als Boosten bezeichnet.

Start-Stopp-Funktion spart schon beim Ausrollen
Der E-Motor fungiert auch als Startergenerator, übernimmt also die Funktion von Anlasser und Lichtmaschine. Das Hybridmodul verfügt über eine Start-Stopp-Funktion, die den Motor bereits abschaltet, wenn der Wagen langsamer als 15 km/h rollt, zum Beispiel vor der Ampel. Wenn es weitergeht, startet der Elektromotor das Haupttriebwerk sofort und nahezu unmerklich, so Mercedes. Dies geschieht unmittelbar nachdem der Fahrer den Fuß vom Bremspedal nimmt oder wenn er das Gaspedal betätigt.

Promptes Anspringen
Weil der Motor praktisch sofort anspringt, werden in der Startphase Emissionen minimiert, so der Hersteller. Auch die beim Starten mit einem herkömmlichen Anlasser unvermeidbaren Erschütterungen des Fahrzeugs werden auf ein Minimum reduziert. Beim Wenden und Einparken wird die Start-Stopp-Automatik vorübergehend deaktiviert, sodass die Fahrmanöver ohne störenden Motorstopp absolviert werden können. Auch im Stand kann man ohne Probleme lenken, weil die Servopumpe der Lenkung elektrisch angetrieben wird. Auch die Klimaanlage lässt sich nutzen, da der Kältemittelverdichter ebenfalls elektrisch arbeitet. Beide Systeme arbeiten daher auch bei abgestelltem Verbrennungsmotor.

Energierückgewinnung beim Bremsen
Bei der Verzögerung des Fahrzeugs arbeitet der Elektromotor als Generator und wandelt durch Rekuperation die Bewegungsenergie in elektrische Energie um. Der Elektromotor verstärkt dabei die Motorbremse des Verbrennungstriebwerks in zwei nahtlos ineinander übergehenden Schritten: In Stufe eins, beim Schubbetrieb ohne Betätigung des Bremspedals, arbeitet die E-Maschine wie ein Generator und beginnt mit der Rekuperation. Stufe zwei setzt ein, sobald der Fahrer die Bremse leicht betätigt: Dann wird die Generatorleistung proportional erhöht, was der Fahrer als stärkere Verzögerung wahrnimmt. Erst bei höherem Pedaldruck werden zusätzlich die Radbremsen aktiviert.

Bremsen werden geschont
Auf diese Weise kann einerseits mehr elektrische Energie erzeugt und andererseits das hydraulische Bremssystem geschont werden. Die durch Rekuperation gewonnene Energie wird in der Batterie gespeichert und bei Bedarf wieder abgerufen. Das Management des komplexen Systems übernimmt ein Hochleistungs-Steuergerät, das wie die Batterie im Motorraum eingebaut ist.

Erstmals mit Lithium-Ionen-Batterie
Als erstes Serienmodell einer großen Marke besitzt die Hybrid-S-Klasse eine Lithium-Ionen-Batterie als Energiespeicher. Fahrzeuge kleinerer Hersteller mit Lithium-Ionen-Batterie gibt es allerdings bereits. So verwenden der CityEL von Citycom sowie der Tesla Roadster solche Akkus. Anders als beim Tesla Roadster, wo tausende normaler Notebook-Akkus zum Einsatz kommen, wurde die Hochvoltbatterie in der S-Klasse speziell für den Einsatz im Auto entwickelt. Dank des Platz sparenden Einbaus im Motorraum anstelle der herkömmlichen Starterbatterie verkleinert sich weder der Innenraum noch das Kofferraumvolumen. Dank der kompakten Abmessungen und der modularen Bauweise beträgt das Mehrgewicht des Gesamtsystems lediglich 75 Kilogramm. Außerdem bleibt die Zuladung mit 595 Kilogramm unverändert.

Gekühlte Batterie
Die Lithium-Ionen-Batterie ist über einen Spannungswandler auch mit dem Zwölf-Volt-Bordnetz verbunden und liefert den Strom für die Scheinwerfer, das Radio und die anderen Verbraucher an Bord. Der innovative Energiespeicher ist in einem hochfesten Stahlgehäuse untergebracht und zusätzlich fixiert. Die Zelllagerung in einem speziellen Gel dämpft Erschütterungen wirkungsvoll ab. Hinzu kommt eine Abblasöffnung mit Berstscheibe und separatem Kühlkreislauf. Ein interner elektronischer Controller überwacht permanent die Sicherheitsanforderungen und signalisiert eventuelle Fehlfunktionen umgehend. Zum Batteriesystem gehören außerdem die Zellüberwachung, das Batteriemanagement, das Kühlgel, die Kühlplatte, der Kühlmittelanschluss und der Hochvoltstecker.

Leistungselektronik geschickt platziert
Um den Dreiphasen-Drehstrom-Elektromotor im Gleichspannungsnetz betreiben zu können, ist ein Wechselrichter erforderlich. Er findet seinen Platz da, wo sonst der Anlasser ist. Da sich die Elektronik durch die elektrischen Ströme von bis zu 150 Ampere erwärmt, verfügt das System über einen zusätzlichen Niedertemperatur-Kühlkreislauf. Außerdem wird ein Spannungswandler benötigt, um den Energieaustausch zwischen dem Hochvoltmotor (120 Volt) und dem Zwölf-Volt-Bordnetz zu ermöglichen. Der Spannungswandler stellt auch sicher, dass man bei einem eventuellen Spannungsverlust der Standardbatterie das Auto per Starthilfekabel in Gang setzen kann.

Bleibatterie im Kofferraum
Um einen konstant hohen elektrischen Wirkungsgrad zu gewährleisten, wird auch der Spannungswandler über einen Niedertemperatur-Kreislauf gekühlt. Die Zwölf-Volt-Bleibatterie ist statt im Motorraum im Kofferraum eingebaut. Sie konnte dank des Zusammenspiels mit der Lithium-Ionen-Batterie deutlich kleiner und leichter ausgelegt werden.

Ab Juni 2009
Die Markteinführung des S 400 BlueHybrid ist für Juni 2009 geplant. China soll voraussichtlich im August 2009 folgen, die USA im September 2009. Der Preis steht noch nicht fest.

Datenblatt

Motor und Antrieb
Motorart Otto-V-Motor mit Atkinson-Ventilsteuerung 
Zylinder
Ventile
Hubraum in ccm 3.498 
Leistung in PS 279 
Leistung in kW 205 
bei U/min 2.400 bis 5.000 
Drehmoment in Nm 350 
Antrieb Heckantrieb 
Gänge
Getriebe Automatik 
Fahrwerk
Spurweite vorn in mm 1.600 
Spurweite hinten in mm 1.606 
Radaufhängung vorn Vierlenkerachse, Bremsmomentabstützung, Luftfederung, Gasdruckstoßdämpfer, Querstabilisator 
Radaufhängung hinten Raumlenkerachse, Anfahr- und Bremsmomentabstützung, Luftfederung, Gasdruckstoßdämpfer, Querstabilisator 
Bremsen vorn Scheiben, innenbelüftet 
Bremsen hinten Scheiben 
Wendekreis in m 11,8 
Räder, Reifen vorn 8 J x 17 ET 43, 235/55 R 17 
Räder, Reifen hinten 8 J x 17 ET 43, 235/55 R 17 
Lenkung geschwindigkeitsabhängige Zahnstangen-Servolenkung 
Maße und Gewichte
Länge in mm 5.076 
Breite in mm 1.871 
Höhe in mm 1.473 
Radstand in mm 3.035 
Leergewicht in kg 1.955 
Zuladung in kg 595 
Kofferraumvolumen in Liter 560 
Fahrleistungen / Verbrauch
Höchstgeschwindigkeit in km/h 250 
Beschleunigung 0-100 km/h in Sekunden 7,2 
EG-Gesamtverbrauch in Liter/100 km 7,9 
CO2-Emission in g/km 190 
Weitere Informationen
1/moreName Drei-Phasen-Drehstrom-Permanentmagnetmotor (Außenläufer) 
2/moreName 15 kW (20 PS) 
3/moreName 160 Nm 
4/moreName 220 kW (299 PS) 
5/moreName 385 Nm 

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