Mercedes-Benz ML 450 Hybrid: Ein starker SUV als Saubermann

, 14.04.2009

Mit dem Mercedes-Benz ML 450 Hybrid präsentiert die deutsche Premium-Marke auf der New York Auto Show (10.04.2009 - 19.04.2009) einen SUV mit Hybrid-Antrieb. Vergöttern die Amerikaner SUVs, keimen doch auch der Effizienz- und Umweltgedanke immer weiter auf. Also muss ein sauberer SUV her, der die gleichen markentypischen Eigenschaften besitzt wie jedes andere Fahrzeug von Mercedes-Benz. Diese Zielsetzung erforderte einen kompletten Entwicklungszyklus wie bei einer vollständig neu zu entwickelnden Modellfamilie, Äußerlich gibt sich der ML 450 Hybrid durch eine geänderte Motorhaube, das BlueEfficiency-Label auf den Kotflügeln und den Hybrid-Schriftzug am Heck zu erkennen.


Um die Betriebssicherheit des Systems sowohl in arktischer Kälte wie in der Gluthitze trockener Wüstengebiete oder in feucht-heißen Tropengebieten sicherzustellen, legten die Ingenieure und Techniker teils in Regionen mit extremen klimatischen Verhältnissen insgesamt 4 Millionen Kilometer zurück. Ergänzt wurden die Arbeiten durch umfangreiche Prüfstandsversuche und detaillierte Simulationen im Rahmen des „digitalen Prototypen“.

Überlegene Technologie: Two-Mode-Hybrid für effizientesten Antrieb

Die Two-Mode-Hybrid Technologie des ML 450 Hybrid, dessen Antriebsarchitektur sowohl den rein elektrischen wie den rein verbrennungsmotorischen als auch den kombinierten Betrieb ermöglicht, basiert auf den Grundlagenarbeiten der „Global Hybrid Cooperation“. Dieser Zusammenschluss bündelte die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Unternehmen Daimler, BMW, General Motors und Chrysler.


Dank der Two-Mode-Hybrid-Technologie verfügt der ML 450 Hybrid über spürbare Vorteile: Seine Leistungsdaten liegen auf dem Niveau eines klassischen Achtzylinder-SUV mit permanentem Allradantrieb, Verbrauch und Emissionen um bis zu 60 Prozent darunter. Das speziell für den nordamerikanischen Markt konzipierte Fahrzeug erreicht innerstädtisch 21 mpg (11 Liter/100 km) und im Highway-Betrieb 24 mpg (9,79 l/100 km). Kombiniert sind es 22 mpg (10,68 l/100 km). Die theoretische Reichweite soll rund 520 Meilen (837 Kilometer) betragen.

Mit der Einstufung als SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicle) erfüllt das SUV die zurzeit strengste US-amerikanische Abgasnorm für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Gleichzeitig bietet der ML 450 Hybrid mit einer Systemleitung von 340 PS und einem Gesamtdrehmoment von 517 Nm ein souveränes Fahrerlebnis bei ebenso gesteigertem Antriebskomfort. So spurtet der Mercedes-Benz ML 450 Hybrid in 7,8 Sekunden von 0 auf 60 mph (96,56 km/h) und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 131 mph (211 km/h). Die Antriebssteuerung läuft vollautomatisch und die Funktionalität des permanenten Allradantriebes 4MATIC bleibt ebenfalls vollständig erhalten.

 

Kernstück des Two-Mode-Hybridantriebes ist die Getriebeeinheit mit zwei kompakten Elektromotoren, drei Planetenradsätzen und vier Kupplungen. Diese Konfiguration erlaubt eine Leistungsverzweigung in einen elektrischen und einen mechanischen Pfad. Konventionelle One-Mode-Hybridsysteme verfügen meist über keine mechanischen Übersetzungen. Deshalb überträgt ein solches System den Großteil der Leistung durch den elektrischen Zweig mit hoher elektrischer Leistung und damit geringerem Wirkungsgrad.


Unterschiedliche Fahrmodi für optimierte Werte bei Verbrauch und Fahrleistung

Durch die Ansteuerung der vier Kupplungen, werden die elektrische und verbrennungsmotorische Antriebskraft - je nach Fahrsituation - über vier feste Übersetzungen und zwei elektrisch variable Übersetzungen auf alle vier Räder des permanenten Allradantriebs 4MATIC verteilt. Dabei sorgen verschiedene Strategien - je nach Verkehrssituation oder Fahrerwunsch - für optimierte Verbrauchs- und Fahrleistungswerte.

Beim Anfahren oder im unteren Geschwindigkeitsbereich bis zum zweiten festen Gang fährt der ML 450 Hybrid im „ECVT 1“-Modus (Electric Continuously Variable Transmission) besonders komfortabel und harmonisch. In höheren Geschwindigkeitsbereichen ab der zweiten festen Übersetzung kommt der „ECVT 2“-Modus zum Einsatz. Hier wird, abhängig vom optimalen Betriebspunkt, ein kombinierter oder stufenlos variabler Modus gewählt. Im ersten und dritten festen Gang arbeiten beide Elektromotoren synchron und stellen entweder zusätzliche Energie für das Beschleunigen zur Verfügung (Boosten) oder speichern die Brems- und Schubenergie (Rekuperation).


Im zweiten und vierten festen Gang wird ein Elektromotor zur Effizienzsteigerung abgeschaltet und der andere Elektromotor für das Boosten bzw. für die Rekuperation eingesetzt. Die beiden kompakten Elektromotoren verfügen über eine hohe Leistungsdichte und sind vollständig in das Getriebegehäuse integriert. Der begrenzte Bauraum bedingt eine unterschiedliche Auslegung der beiden Elektromaschinen.

Der erste, näher am Verbrennungsmotor angeordnete E-Motor leistet 85 PS, bietet ein Drehmoment von 235 Nm und ist besonders auf Leistung und geringe Verluste ausgelegt. Die am Getriebeausgang platzierte E-Maschine generiert 82 PS sowie 260 Nm und ist damit für das rein elektrische Anfahren und Boosten prädestiniert.

 

Die elektrische Energie speichert das System in einer kompakten, flüssigkeitsgekühlten Hochvoltbatterie auf Nickelmetallhydrid-Basis mit einer elektronischen Leistung von 45 kW. Die kompakt im Heck untergebrachten 24 Module mit insgesamt 240 Zellen bringen es auf ein Gewicht von 83 Kilogramm. Die Platzverhältnisse im Fahrgastraum bleiben unverändert großzügig und das Kofferraumvolumen vollständig erhalten.


Komplexe Steuerung errechnet verbrauchsgünstigsten Betriebsmodus in Echtzeit

Der Betrieb der beiden Permanentmagnetmotoren und die Steuerung des gesamten Hochvolt-Bordnetzes erfordert eine komplexe Leistungselektronik, die im Motorraum des ML 450 Hybrid untergebracht ist. Deren Abwärme wird zur Steigerung des Wirkungsgrades über einen separaten Kühlkreislauf abgeführt. Ein integriertes „Auxiliary Power“-Modul ermöglicht den Energieaustausch zwischen dem 288-Volt- und 12-Volt-Bordnetz.

Ein leistungsstarker Rechner steuert das Hybrid-System mit bis zu 50 Millionen Rechenoperationen in der Sekunde. Die elektronische Schaltzentrale errechnet dabei den jeweils effizientesten Betriebsmodus 160 mal pro Sekunde und sorgt so für einen möglichst geringen Verbrauch. Zusätzlich ermöglicht die Steuerung neue Komfort- und Funktionsfeatures.


Zu den neuen Features zählen der „Chill Down“-Modus zur Erholung der Batterie bei Überanspruchung oder größter Hitze und ein adaptives Fahrprogramm, das die Fahrcharakteristik des Piloten oder das jeweilige Streckenprofil erlernt und so die Agilität des Fahrprogramms optimiert. Die „Power Launch Control“ ermöglicht ferner beste Beschleunigungswerte im Boost-Modus und das „Traffic Jam“-Feature ein rein elektrisches Fahren im Stop-and-go-Betrieb auch bei niedrigem Batterie-Ladestatus.

Verbrauchsoptimierter Atkinson-V6-Motor

Der überarbeitete 3.5-Liter-V6-Benzinmotor ist nach dem sogenannten Atkinson-Prozess optimiert und ermöglicht bei einer Leistung von 279 PS und einem maximalen Drehmoment von 350 Nm verbesserte Verbrauchs- und Emissionswerte. Die Entwicklungsingenieure machten sich dabei zum Teil die Vorzüge des Atkinson-Prinzips zunutze, bei dem die Expansionsphase länger ist als die Verdichtungsphase. Dabei wird das Einlassventil zwischen Ansaugen und Verdichten kurzfristig länger offen gehalten. Dies erhöht den thermischen Wirkungsgrad des Motors; gleichzeitig sinken der spezifische Kraftstoffverbrauch und die Rohemissionen.

 

Bei konventionell angetriebenen Fahrzeugen kommt dieses Verfahren nicht zum Einsatz, weil Atkinson-Motoren neben den Verbrauchs- und Emissionsvorteilen tendenziell ein geringeres Drehmoment im unteren Drehzahlbereich und damit ein schlechteres Ansprechverhalten besonders im unteren Drehzahlbereich bieten. Beim ML 450 Hybrid wird dieser Nachteil durch den Einsatz der Elektromotoren beim normalen Anfahren, Beschleunigen oder Boosten mehr als kompensiert.


Da die Aufgaben von Lichtmaschine und Anlasser in die Funktionalität der beiden Elektromaschinen integriert sind, können diese beiden Bauteile aus dem Riementrieb des Verbrennungsmotors entfallen und eingespart werden. Mit dem Klimakompressor und der Lenkhilfpumpe entfallen zwei weitere Bauteile aus dem Riementrieb. Diese sind beim ML 450 Hybrid elektrisch angetrieben und lassen sich - unabhängig vom Verbrennungsmotor –elektrisch betreiben.

Betriebsstrategien des Two Mode-Hybridantriebs

Der Mercedes-Benz ML 450 Hybrid bietet die für einen Hybrid-Antrieb maximal möglichen Zusatzfunktionen. Dazu gehört das variable, hybride Fahren im Stadt- und Überlandverkehr, das geräuschlose, rein elektrische Anfahren und Fahren, das „Boosten“ für zügiges Beschleunigen, die Rekuperation und die Start-Stopp-Automatik. Diese Funktionen werden je nach Betriebszustand und Verkehrssituation aktiviert.


Im Stillstand ist der Verbrennungsmotor abgeschaltet. Die Funktionen der Klimaanlage und Lenkkraftunterstützung bleiben durch den elektrischen Antrieb des Klimaanlagen-Kompressors und der Lenk-Servopumpe voll erhalten. Das Rangieren, beispielsweise beim Einparken, erfolgt rein elektrisch.

Betätigt der Fahrer das Gaspedal aus dem Stillstand heraus, fährt der ML 450 Hybrid ebenfalls rein elektrisch an. Wird das Pedal jedoch schnell betätigt, erkennt die Systemsteuerung einen erhöhten Beschleunigungswunsch, aktiviert den Verbrennungsmotor und unterstützt diesen mit zusätzlichem Drehmoment aus dem Elektromotor (Boost-Effekt). Damit steigt die Agilität des Fahrzeugs - bereits ohne das ebenfalls mögliche Kick Down - spürbar an.

 

Bei konstantem Fahren wird zur Effizienzsteigerung des V6-Motors der Betriebspunkt Richtung geringeren spezifischen Verbrauchswerten verschoben und damit der Wirkungsgrad besonders im Teillastbereich erhöht. Die Rekuperation, die Umwandlung und Speicherung von Bremsenergie in elektrischen Strom, startet sofort nach Einsetzen des Schubbetriebs oder bei normalen Bremsmanövern. Bei starkem Bremsen wird zusätzlich die Betriebsbremse aktiviert. Der ML 450 Hybrid erreicht im Bedarfsfall gleich gute maximale Verzögerungswerte wie eine konventionell angetriebene M-Klasse bei unverändert hoher Fahrstabilität.


Die Start-/Stopp-Automatik deaktiviert den V6-Motor, sobald dieser nicht benötigt wird, beispielsweise beim Zurollen auf eine rote Ampel. Sobald der Fahrer das Gaspedal betätigt, fährt der ML elektrisch an und startet anschließend den Verbrennungsmotor. Die „Silent Start“-Funktion ermöglicht zu guter Letzt das geräuschlose Starten des Fahrzeugs.

Infodisplay informiert über den aktuellen Betriebszustand

Ein speziell gestaltetes Anzeigekonzept informiert den Fahrer über den jeweiligen Betriebsmodus. Auf dem Display des „Comand“-Systems lassen sich wahlweise der jeweilige Energiefluss zwischen Hochvoltbatterie, Verbrennungsmotor und Elektromotoren mit dem jeweiligen prozentualen Ladezustand der Batterie oder ein Diagramm zu Verbrauch und Rekuperationsenergie anzeigen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, den Batterieladezustand im Kombiinstrument aufzurufen. Der konventionelle Drehzahlmesser wird außerdem durch ein Display ersetzt, das die gesamte momentane Antriebs- und Rekuperationsleistung darstellt.


Je nach Temperament: Economy- oder Sportmodus

Damit die außerordentliche Agilität des ML 450 Hybrid deutlicher erlebbar wird, bietet das Modell neben dem Economy-Modus ein Sport-Programm, das man mit dem „E/S“-Schalter in der Mittelkonsole aktivieren kann. Dieser Betriebsmodus bietet das Fahrverhalten eines konventionellen Automatikgetriebes mit 8 festen Übersetzungsverhältnissen und sehr kurzen Schaltzeiten. Durch die betont sportliche Motor- und Getriebesteuerung sowie den direkten Durchtrieb im Antriebsstrang, wird das Ansprechverhalten noch spontaner. Das Sportprogramm erkennt außerdem die Fahrcharakteristik des Fahrers oder das jeweilige Straßenprofil und adaptiert die Systemsteuerung entsprechend.

3 Kommentare > Kommentar schreiben

14.04.2009

Die ersten deutschen Hybridfahrzeuge sind immerhin ein Anfang. Wird nur Zeit, dass auch die Deutschen diese Technik in die kleineren Klassen bringen und nicht nur die Oberklasse damit versorgen. Aber das wird schon noch. So langsam wird man auch hier einsichtig.

15.04.2009

Der ML steht nicht allein da, den X5 und X6 gibts auch als Hybrid Versionen;)

15.04.2009

[QUOTE=BMW Power;63066]Der ML steht nicht allein da, den X5 und X6 gibts auch als Hybrid Versionen;)[/QUOTE] Doch, der ML steht alleine da. Wenn du dich richtig informiert hättest, dann wüsstest du, dass es weder den X5 noch den X6 als Hybrid zu kaufen gibt. Vom X6 gab es mal ein Conceptcar, aber mehr auch nicht. Der Verkauf ist erst für Ende des Jahres vorgesehen.


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