Plug-in Hybride Das Beste aus zwei Welten

Die Kombination aus Verbrennungsmotor und E-Maschine bietet unseren Kunden das Beste aus zwei Welten: In der Stadt fahren sie je nach Fahrzeug bis zu 33 km rein elektrisch, bei langen Strecken profitieren sie zusätzlich von den Reichweiten des Verbrenners. So führt die Hybrid-Technologie unsere Kunden schrittweise an die Elektromobilität heran.

Fortschritte in der Batterietechnologie werden in den nächsten Jahren zudem höhere Reichweiten ermöglichen: Schon ab 2017 werden wir mit der Modellpflege des S 500 e die nächste Generation der Plug-in-Hybridtechnologie präsentieren und damit erstmals elektrische Reichweiten von mehr als 50 Kilometern erreichen. (S 500 e: Kraftstoffverbrauch kombiniert: 2,8 l/ 100 km; CO2-Emissionen kombiniert: 65 g/km)

Entscheidend erleichtert wird unsere Hybrid-Offensive durch unser modulares Hybridkonzept für Mercedes-Benz Pkw: Es ist skalierbar aufgebaut und lässt sich auf eine Vielzahl von Baureihen und Karosserieversionen sowie Links- und Rechtslenkervarianten übertragen. Egal ob Stadt, Land oder Autobahn - dank intelligenter Betriebsstrategie können unsere Fahrzeuge die Fahrsituation erkennen und Kraftstoffverbrauch und Komfortfunktionen daran anpassen. Hier erfahren Sie, wo wir in Sachen Hybridisierung stehen und was in Zukunft noch kommt.

Der GEN 3-Hybridantrieb

Die Plug-in Hybrid-Offensive bei Mercedes-Benz ist in vollem Gange: Schon jetzt gibt es acht Plug-in Hybride in unserem Portfolio, bis 2017 werden es bereits zehn sein. Im Herbst 2016 setzen wir mit der Einführung unseres neuen Hybridantriebsstranges der dritten Generation (GEN 3) im E 350 e den nächsten Meilenstein. (E 350 e: Kraftstoffverbrauch kombiniert: 2,5-2,1 l/ 100 km; CO2-Emissionen kombiniert: 57-49 g/km)

Bei der Entwicklung des GEN 3-Hybridantriebs hatten unsere Ingenieure vor allem drei Ziele im Visier:

Die Ziele unsere Ingenieure: Das Ergebnis:
1. den Verbrauch weiter senken und dabei die Leistung steigern; 1. Die Kombination aus 9G-TRONIC Plug-in Hybridgetriebe und der neuesten E-Maschinen-Generation sorgt für Bestwerte bei Verbrauch, Fahrkomfort und Dynamik. Rein elektrisch fährt die Business-Limousine abhängig vom individuellen Fahrprofil bis zu 33 Kilometer. Mit anfänglich vollgeladener Hochvolt-Batterie entspricht der nach NEFZ berechnete Nennverbrauch damit nur 2,1 Litern auf 100 Kilometern. Gleichzeitig ist eine hohe Anhängelast von bis zu 2,1 Tonnen in der E-Klasse möglich.
2. einen modularen Antrieb bauen, der in verschiedenen heckangetriebenen Mercedes-Benz Fahrzeugen mitgenutzt werden kann und 2. Bei der Entwicklung des Triebkopfs ging es vor allem um ein kompaktes Design mit nur minimaler Verlängerung im Vergleich zum konventionellen Getriebe. Durch die extrem kompakte Bauweise ist das 9G-TRONIC Hybridgetriebe in jeder hinterradangetriebenen Mercedes-Benz Baureihe einsetzbar.
3. einen leistungsstarken Hybridantrieb ohne Einschränkung für den Fahrgast (z.B. Anhängerfähigkeit) bei möglichst großen Kofferraumvolumen zu liefern. 3. Kofferraumvolumen: Trotz der Integration einer leistungsstarken Hochvolt-Batterie ist es den Entwicklern gelungen, ein Kofferraumvolumen von 400 Litern sicherzustellen.

Hybridgetriebe und Hybridtriebkopf

Herzstück des Hybridfahrzeugs ist das Hybridgetriebe mit Hybridtriebkopf. Basis des GEN 3-Hybridantriebsstrangs ist die 9G-TRONIC Automatik. Das bekannte Neunstufen-Wandlerautomatikgetriebe wurde durch ein innovatives und kompaktes Triebkopfkonzept für elektrische Anwendungen erweitert.

Der Hybridtriebkopf integriert zusätzlich zum konventionellen Getriebe den Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung, die E-Maschine und eine Trennkupplung zur Abkopplung des Verbrennungsmotors für die rein elektrische Fahrweise. Er ist modular aufgebaut und durch seine kompakte Bauweise in jeder Mercedes-Benz Baureihe mit längseingebautem Powertrain einsetzbar. Im Prinzip ist es gelungen, mit einer einheitlichen Triebkopflösung ein Getriebe darzustellen, das die Lastfallanforderungen einer GLE-Klasse im Bauraum einer C-Klasse darstellen kann.

(C 350 e: Kraftstoffverbrauch kombiniert: 2,4-2,1 l/ 100 km; CO2-Emissionen kombiniert: 54-48 g/km)

Im Plug-in Hybridfahrzeug spielen neben dem Hybridgetriebe mit dem Hybridtriebkopf noch eine ganze Reihe weiterer Komponenten eine entscheidende Rolle. Mit der GEN 3 des Hybridantriebsstranges ist es uns gelungen, Standard-Hochvoltkomponenten aus der Modulstrategie baureihenübergreifend einzusetzen, um so auch die Kostensituation zu verbessern.

Wie wirken E-Maschine und Verbrennungsmotor zusammen?

  • Fährt das Hybridfahrzeug rein elektrisch, ist die Kupplung geöffnet, der Verbrennungsmotor ist abgekoppelt und abgeschaltet.
  • Beim Rekuperieren bleibt die Kupplung ebenfalls geöffnet, die E-Maschine wirkt dann als Generator und wandelt mechanische in elektrische Energie zum Laden der Batterie um.
  • Bei hybridischer Fahrt ist die Kupplung geschlossen. Die intelligente Hybridsteuerung betreibt den Verbrennungsmotor und die E-Maschine hinsichtlich Komfort- und Effizienzkriterien zusammen.
  • Im Segelbetrieb ist die Kupplung geöffnet und der Verbrennungsmotor wird abgeschaltet. Das Fahrzeug rollt ohne die Schleppverluste des Verbrennungsmotors aus.
  • Boost: Über der Volllast des Verbrennungsmotors hinaus wird Leistung zusätzlich von der E-Maschine bereitgestellt.

Beim Plug-in Hybrid stehen vier Betriebsarten zur Verfügung:

  • Hybrid: Alle Hybrid-Funktionen wie Elektrobetrieb, Boost und Rekuperation sind verfügbar und werden verbrauchsoptimierend eingesetzt.
  • E-Mode: Dient zum ausschließlich elektrischen Fahren – zum Beispiel in der Innenstadt oder weil die Hochvolt-Batterie für die Strecke ausreichend geladen ist.
  • E-Save: Der Ladezustand der Hochvolt-Batterie bleibt erhalten – etwa weil später in einer Umweltzone elektrisch gefahren werden soll.
  • Charge: Dient dazu, die Hochvolt-Batterie durch den Verbrennungsmotor zu laden, um später beispielsweise in einer Umweltzone rein elektrisch fahren zu können.

Intelligentes Antriebsmanagement

Das Antriebsmanagement der neuen E-Klasse zeichnet sich durch intelligente Vorausschaufunktionen aus, die unter anderem den Kraftstoffverbrauch erheblich reduzieren und die elektrische Reichweite im E-Mode verlängern. Dazu gehören beispielsweise die radargestützte Rekuperation, eine vorausschauende Schalt- und Betriebsstrategie, eine streckenbasierte Betriebsstrategie und der ECO Assistent, der über das haptische Fahrpedal mit dem Fahrer kommuniziert.

Technisch basieren diese Funktionalitäten auf Radar-, Kamera und Navigationsdaten und nutzen sowohl kurze als auch lange Vorausschauhorizonte.

1. Kurzer Vorausschauhorizont

Die Rekuperationsfunktion wurde weiterentwickelt, um die Energierückgewinnung zu maximieren. Bei den bisherigen Plug-in Modellen hat diese Funktion das Schubmoment auf Basis der Radarsensorinformationen über das vorausfahrende Fahrzeug variiert.

Mit der neuen E-Klasse berücksichtigt das System zusätzlich zu den Radarinformationen zum vorausfahrenden Fahrzeug auch die Streckeninformationen des Navigationssystems und Kameradaten.

Auf Basis dieser Daten wird die Fahrzeuggeschwindigkeit im Schubbetrieb angepasst und der Energieverbrauch weiter verbessert. So wird das Rekuperationsmoment nicht nur dann erhöht, wenn der Fahrer sich einem langsameren Fahrzeug nähert, sondern auch vor Tempolimits oder im Gefälle.

Ist Segeln möglich, wechselt der Antrieb automatisch in den Segelmodus, wobei der Verbrennungsmotor gestoppt und vom Triebstrang abgekoppelt wird, um Schleppverluste zu vermeiden.

Erkennt das System eine vorausliegende Geschwindigkeitsbegrenzung, wird die Geschwindigkeit ebenfalls über die Rekuperation angepasst. Bei diesen Funktionalitäten wird der Fahrer durch das System über einen Doppelimpuls am haptischen Fahrpedal informiert, wenn es energetisch günstiger ist, den Fuß vom Gas zu nehmen und der intelligenten Rekuperation die Steuerung zu übergeben.

Route based Operating Strategy

2. Langer Vorausschauhorizont

Um mit dem Plug-in Hybrid noch effizienter zu fahren, berücksichtigt die Betriebsstrategie auch Vorausschauinformationen mit einem langen Horizont. Dazu wird der Streckenverlauf analysiert und die rein elektrische Fahrt- sowie die Nachlade- und Kühlungsstrategie an den Routenverlauf angepasst. Dabei wird das Streckenprofil bei aktiver Zielführung mithilfe des Navigationssystems errechnet und die streckenbasierte Betriebsstrategie wählt den jeweils passenden Betriebsmodus aus.

Thermomanagement

3. Stadtdurchfahrten werden erkannt

Neben Geschwindigkeitsverlauf und Streckentopologie werden auch Stadtdurchfahrten bei der Planung der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie berücksichtigt. Das Ergebnis: Elektrisches Fahren wird in Stadtgebieten beziehungsweise Strecken mit geringem Leistungsbedarf vorrangig gewählt, um damit den Betrieb des Verbrennungsmotors in ineffizienten Bereichen zu verhindern. In Streckenabschnitten mit höheren Leistungsanforderungen wie beispielsweise bei hohen Geschwindigkeiten auf der Autobahn wird die Hochvolt-Batterie über Lastpunktverschiebung geladen.

Intelligentes Thermomanagement: Um die Kühlung vom Motor, Getriebe und den Hochvoltkomponenten Batterie, Leistungselektronik und E-Maschine noch weiter zu verbessern werden ebenfalls Informationen über den vorausliegenden Routenverlauf herangezogen.

Ausblick: Die nächste Hybridgeneration

Nach der Ersteinführung vom GEN 3 Hybridsystem mit dem E 350 e im Herbst 2016 steht der nächste Technologiesprung schon 2017 an. Angefangen mit der Modellpflege des S 500 e wird die weiterentwickelte Lithium-Ionen-Batterie mit einer höheren Kapazität in Kombination mit der nochmals verbesserten intelligenten Betriebsstrategie erstmals elektrische Reichweiten von bis zu 50 km ermöglichen. Das hocheffiziente Batteriesystem stammt von der 100-prozentigen Daimler-Tochter ACCUMOTIVE, die damit erstmals auch Akkumulatoren für Plug-in Hybride von Mercedes-Benz liefert. Durch weitere Fortschritte in der Batterietechnologie werden sich perspektivisch die Batteriekapazität und damit die Reichweite sukzessive erhöhen.

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