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Elektromobilität Ein Blick in den Mercedes-Benz SLS AMG E-CELL – Hightech sichtbar gemacht

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Der Mercedes-Benz SLS AMG E-CELL ist ein elektrisch angetriebener Supersportwagen mit einer Gesamtleistung von 392 kW und einem Drehmoment von 880 Nm – genug, um in vier Sekunden von 0 auf 100 km/h zu spurten. Wir geben Ihnen einen Einblick unter Motorhaube und Chassis.

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Der Mercedes-Benz SLS AMG E-CELL
Der Mercedes-Benz SLS AMG E-CELL
( Bild: Mercedes-Benz)

Eine Kleinserie des Mercedes-Benz SLS AMG E-CELL soll 2013 auf den Markt kommen. Für kräftigen Vortrieb sorgen vier Synchron-Elektromotoren mit einer Höchstleistung von zusammen 392 kW und einem maximalen Drehmoment von 880 Nm. Die vier kompakten Elektromotoren erreichen eine Maximaldrehzahl von jeweils 12.000/min und sind radnah angeordnet; damit werden die ungefederten Massen gegenüber Radnabenmotoren erheblich reduziert. Ein Getriebe pro Achse stellt den Kraftschluss her.

Der Antrieb des Mercedes-Benz SLS AMG E-CELL
Der Antrieb des Mercedes-Benz SLS AMG E-CELL
( Bild: Mercedes-Benz)

Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in 4,0 s

Die Beschleunigung von 0 auf 100 km/h absolviert der Flügeltürer in 4,0 s und rangiert fast auf dem gleich hohen Niveau wie der SLS AMG mit 420 kW starkem AMG 6,3-Liter-V8-Motor, der den Spurt von 0 auf 100 km/h in 3,8 s absolviert.

Anders als bei einem Verbrennungsmotor steht das volle Drehmoment bei einem Elektromotor praktisch aus dem Stand zur Verfügung.

Allradantrieb mit Torque Vectoring ermöglicht völlig neue Freiheiten

Vier Räder, vier Motoren – der permanente Allradantrieb des Elektro-SLS stellt bei sämtlichen Witterungs-bedingungen die bestmögliche Traktion sicher. Unter dem Fachbegriff „Torque Vectoring“ (Drehmomentverteilung) verstehen die AMG Entwickler die individuelle Ansteuerung der E-Motoren, was völlig neue Freiheiten ermöglicht. Torque Vectoring ist permanent aktiv und ermöglicht eine selektive Kraftverteilung für jedes einzelne Rad.

Jedes Rad kann separat und je nach Fahrsituation elektrisch angetrieben und elektrisch gebremst werden, um

  • das Einlenkverhalten des Fahrzeuges zu optimieren,
  • die Unter-/Übersteuertendenz zu reduzieren,
  • die Gierdämpfung des Grundfahrzeuges zu erhöhen,
  • den Lenkaufwand und den Lenkwinkelbedarf zu reduzieren,
  • die Traktion zu erhöhen,
  • die Anzahl der ESP-Eingriffe zu minimieren.

Torque Vectoring bewirkt in jedem Fahrzustand eine optimale Ausnutzung des Kraftschlusspotenzials zwischen Reifen und Fahrbahn.

Hightech aus der Formel 1 – die Lithium-Ionen-Hochvoltbatterie

Der Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell
Der Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell
( Bild: Mercedes-Benz)

Der SLS AMG E-CELL verfügt über eine flüssigkeitsgekühlte Lithium-Ionen-Hochvoltbatterie in Modulbauweise mit einem Energiegehalt von 48 KWh. Bei der Entwicklung kommt Hightech aus der Formel 1 zum Einsatz: Die Batterie ist das erste Ergebnis der Kooperation zwischen der Mercedes-AMG GmbH in Affalterbach und Mercedes AMG High Performance Powertrains (früher: Mercedes-Benz High Performance Engines). Das in Brixworth/ Großbritannien ansässige Unternehmen arbeitet schon seit langem eng mit AMG zusammen. Dabei profitieren die F1-Motorexperten von ihrem großen Know-how mit KERS Hybrid, das in der Formel-1-Saison 2009 debütierte. Beim Großen Preis von Ungarn 2009 erzielte Lewis Hamilton mit dem Mercedes-Benz KER-System den historischen ersten Sieg eines Formel-1-Fahrzeugs mit KERS Hybrid.

Die Hochvoltbatterie besteht aus 12 Modulen à 72 Lithium-Ionen-Polymerzellen. Vom optimierten Arrangement der 864 Zellen profitiert nicht nur die Bauraumausnutzung, sondern auch die Leistungsfähigkeit. Die maximale elektrische Belastungsmöglichkeit der Hochvoltbatterie liegt bei 480 KW. Technische Voraussetzung für diese Leistungsfähigkeit ist auch die intelligente Parallelschaltung der einzelnen Batteriemodule – sie maximiert zudem auch die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Stromspeichers. Wie in der Formel 1 wird die 400-V-Batterie mittels gezielter Rekuperation beim Bremsen im Fahrbetrieb aufgeladen.

Leistungsfähige Steuerung sowie effektive Kühlung aller Komponenten

Der Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell
Der Mercedes-Benz SLS AMG E-Cell
( Bild: Mercedes-Benz)

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 Betriebstemperatur gebracht; hiervon profitiert die Gesamtlebensdauer der Batterie. Bei extrem hohen Außentemperaturen kann der Kühlkreislauf für die Batterie mithilfe der Klimaanlage zusätzlich gekühlt werden.

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Leichtbaustrategie „AMG Lightweight Performance“

Der Antrieb des Mercedes-Benz SLS AMG E-CELL
Der Antrieb des Mercedes-Benz SLS AMG E-CELL
( Bild: Mercedes-Benz)

Die Rohbaustruktur des SLS AMG E-CELL ist fester Bestandteil der Leichtbaustrategie „AMG Lightweight Performance“. Die Batterie findet ihren Platz in einem Carbon-Monocoque, das integrativer Bestandteil der Rohkarosserie und Rückgrat des Flügeltürers ist. Auch die Faserverbundstoffe haben ihren Ursprung unter anderem in der Formel 1. Für die Konstruktion des Monocoques nutzen die Ingenieure von AMG die Vorteile von Carbon. 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 CFK-Bauteile bis zu 50% leichter als vergleichbare aus Stahl gefertigte Komponenten. Gegenüber Aluminium beträgt die Gewichtseinsparung immer noch etwa 30% bei deutlich geringerer Materialdicke. Das Batterie-Carbon-Monocoque schützt darüber hinaus die Batteriemodule im Inneren vor Verformungen und Beschädigungen im Falle eines Crashs.

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