Der neue Mercedes-AMG ONE: Formel-1-Technologie für die Straße

Das einzigartige Hypercar begeistert nicht nur mit seinem E Performance Formel-1-Hybridantrieb, sondern auch mit weiterer Motorsport-Technologie. Diese reicht vom Carbon-Monocoque und der Carbon-Karosserie über der mittragende Motor/Getriebe-Einheit und der aktiven Aerodynamik bis hin zum Push-Rod-Fahrwerk. Mit seiner komplexen Technologie bietet der zweisitzige Mercedes-AMG ONE teilweise sogar noch mehr als ein Formel 1-Rennwagen. Er verfügt über den vollvariablen Allradantrieb AMG Performance 4MATIC+ mit hybrid-angetriebener Hinterachse und elektrisch angetriebener Vorderachse mit Torque Vectoring. Außerdem kann er auch rein elektrisch fahren.„Mit dem Mercedes-AMG ONE haben wir das Limit mehr als ausgereizt. Die immensen technischen Herausforderungen, einen modernen Formel 1-Triebstrang tauglich zu machen für den alltäglichen Straßenbetrieb, haben uns zweifellos an unsere Grenzen gebracht. Viele mögen über die Dauer der Entwicklungszeit hinweg gedacht haben, das Projekt wäre unmöglich umzusetzen. Dennoch haben die Teams in Affalterbach und in Großbritannien nie aufgegeben und an sich geglaubt. Dafür zolle ich allen Beteiligten höchsten Respekt und bin stolz auf diese Teamleistung.
Ein derartiges Hypercar auf die Räder zu stellen, ist sicher einmalig. Das gilt für uns als Mercedes-AMG nicht nur aus technischer Sicht, sondern auch in Bezug auf den engen Austausch mit unseren treuen Kunden. Gemeinsam mit uns sind sie im Laufe der Entwicklung durch Höhen, aber auch Tiefen gegangen. Sie waren von Beginn an integrativer Teil des Project One und können sich nun auf den hochexklusiven und einzigartigen Mercedes-AMG ONE freuen, der jetzt auch die nächste Hürde nehmen konnte und sämtliche ECE Zertifizierungsprüfungen bestanden hat“, so Philipp Schiemer, Vorsitzender der Geschäftsführung der Mercedes-AMG GmbH.
„Die Leistungsdaten des Mercedes-AMG ONE sind letztlich nur ein kleiner Auszug dessen, was an Technik in diesem Fahrzeug steckt. Abgesehen von einem Formel 1-Triebstrang, der aus einem verhältnismäßig kleinen, höchst effizienten Verbrennungsmotor in Kombination mit vier E-Maschinen 1063 PS generiert, war vor allem die Abgasnachbehandlung die Herkulesaufgabe. Hier haben die Teams von Mercedes-AMG und Mercedes‑AMG High Performance Powertrains wirklich Großes geleistet. Dieses Projekt war teilweise Fluch und Segen zugleich. Aber wir sind den steinigen Weg gegangen, und als Techniker kommt man bei den vielen Details natürlich auch ins Schwärmen. Angefangen von den verwendeten Materialien, den außergewöhnlichen Fahrwerkskomponenten bis hin zu den aerodynamischen Finessen – an Komplexität ist der Mercedes‑AMG ONE wohl kaum zu toppen. Bei einem Formel 1-Fahrzeug sorgt ein Team an Ingenieuren mit Laptops dafür, den Triebstrang zu starten. Bei unserem Hypercar genügt ein Knopfdruck. Das verdeutlicht auch das immense Software-Knowhow, das in diesem Fahrzeug steckt“, sagt Jochen Hermann, Technischer Geschäftsführer der Mercedes-AMG GmbH.

Außergewöhnlicher E Performance Hybridantrieb mit 1,6-Liter-V6-Motor und vier Elektromaschinen
Der E Performance Hybridantrieb des Mercedes-AMG ONE stammt direkt aus der Formel 1 und wurde in enger Zusammenarbeit mit den Experten von Mercedes-AMG High Performance Powertrains in Brixworth realisiert. Er besteht aus einer hochintegrierten und intelligent miteinander vernetzten Einheit aus Hybrid‑Turbo-Verbrennungsmotor mit insgesamt vier Elektromaschinen: Eine ist im Turbolader integriert, eine befindet sich direkt am Verbrennungsmotor und ist mit der Kurbelwelle verbunden, zwei weitere treiben die Vorderräder an.
Der 1,6-Liter-V6-Hybrid-Benzinmotor mit elektrisch unterstützter Single-Turboaufladung entspricht in seiner Technologie dem aktuellen Formel 1-Triebwerk. Die vier obenliegenden Nockenwellen werden über Stirnräder angetrieben. Um ein hohes Drehzahlniveau zu erreichen, sind die mechanischen Ventilfedern durch pneumatische Ventilfedern ersetzt. Das in Mittelmotorposition vor der Hinterachse eingebaute Triebwerk dreht bis zu 11.000/min. Für längere Haltbarkeit und die Verwendung von handelsüblichem Super plus Benzin bleibt es jedoch bewusst unter dem F1-Drehzahllimit.
Das Hochdrehzahltriebwerk wird durch einen Hightech-Turbolader beflügelt. Abgas- und Verdichterturbine sind voneinander entfernt positioniert und durch eine Welle miteinander verbunden. Damit ist eine tiefere Einbaulage des Turboladers möglich. Auf der Welle befindet sich ein ca. 90 kW starker Elektromotor. Dieser treibt elektronisch gesteuert die Welle des Turboladers direkt an und beschleunigt damit das Verdichterrad auf bis zu 100.000/min, bevor der Abgasstrom übernimmt. Die Formel 1-typische Bezeichnung dieser Einheit lautet MGU-H (Motor Generator Unit Heat).

Blitzschnelles Ansprechen, schneller als ein V8-Saugmotor
Größter Vorteil: Das Ansprechverhalten verbessert sich direkt ab Leerlaufdrehzahl (wenn der Abgasstrom noch schwach ist) über den gesamten Drehzahlbereich hinweg deutlich. Der 1,6-Liter-V6-Motor reagiert noch spontaner auf Fahrpedalbefehle, das gesamte Fahrgefühl ist hochdynamisch. Außerdem ermöglicht die Elektrifizierung des Abgasturboladers ein höheres Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen. Dies steigert die Agilität ebenfalls und optimiert das Beschleunigungsvermögen. Auch wenn der Fahrer vom Gas geht oder bremst, ist die Technologie in der Lage, den Ladedruck stets aufrecht zu erhalten. Damit ist ein kontinuierlich direktes Ansprechverhalten gewährleistet.
Der elektrische Abgasturbolader im Mercedes-AMG ONE hat noch einen weiteren Vorzug: Er nutzt einen Teil der überschüssigen Energie aus dem Abgasstrom, um als Generator elektrische Energie zu erzeugen. Diese wird entweder in der Hochvolt Lithium-Ionen-Batterie gespeichert oder der elektrischen Vorderachse beziehungsweise der Elektromaschine (MGU-K = Motor Generator Unit Kinetic) am Verbrennungsmotor zugeführt. Die MGU-K leistet 120 kW, ist direkt am Verbrennungsmotor positioniert und über einen Stirnradantrieb mit der Kurbelwelle verbunden – ebenfalls eine Technologie, die in der Formel 1 für höchste Effizienz und Performance sorgt.
Turboaufladung und Direkteinspritzung mit strahlgeführtem Brennverfahren ermöglichen nicht nur eine hohe Leistungsausbeute, sondern erhöhen auch den thermodynamischen Wirkungsgrad und senken somit den Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen. Der Hochleistungs-Sechszylinder verfügt über zwei Einspritzsysteme. Die Direkteinspritzung befördert den Kraftstoff mit bis zu 270 bar Druck in die Brennräume. Dies geschieht zum Teil mehrfach und wird nach Bedarf durch die Motorsteuerung geregelt. Die zusätzliche Kanaleinspritzung wird benötigt, um die hohe spezifische Leistung des Motors zu erreichen und gleichzeitig die Abgasgrenzwerte einzuhalten.
Hinzu kommt die sehr aufwändige und effektive Abgasreinigung mit vier vorgeheizten Metall-Katalysatoren, zwei Keramik-Katalysatoren und zwei Ottopartikelfiltern. Die vier Heizelemente mit zusammen 16 kW Leistung ermöglichen es, die EU6 Abgasgrenzwerte unter realen Fahrbedingungen (RDE) einzuhalten. Die Abgasreinigung ist darüber hinaus gegendruckoptimiert, um Leistungsverluste zu vermeiden. Das gilt auch für den großen Endschalldämpfer aus leichtem Titan.

Neuer Allradantrieb mit rein elektrisch angetriebener Vorderachse
Die beiden, je 120 kW starken Elektromotoren an der Vorderachse erreichen bis zu 50.000/min Rotorumdrehungen. Sie sind über je ein Untersetzungsgetriebe mit den Vorderrädern verbunden. Die somit rein elektrisch angetriebene Vorderachse arbeitet jeweils radselektiv und ermöglicht damit eine individuelle Drehmomentverteilung für besonders hohe Fahrdynamik („Torque Vectoring“). Außerdem lässt sich mit den beiden E-Motoren auch die Bremsenergie optimal zur Rekuperation nutzen – unter Alltagsfahrbedingungen bis zu 80 Prozent. Diese Energie wird in der Batterie gespeichert und steht für eine längere elektrische Reichweite oder für mehr Antriebsperformance zur Verfügung. Jeder Elektromotor wird von einer eigenen Leistungselektronik gesteuert, die in räumlicher Nähe zu den E-Maschinen im Wagenboden platziert ist.

High Performance Batterie mit Formel 1-Technologie
Auch der Lithium-Ionen-Energiespeicher ist eine spezielle Entwicklung von Mercedes-AMG. Seine Technologie hat sich in den Formel 1 Hybrid-Rennwagen des Mercedes-AMG Petronas F1 Teams unter härtesten Bedingungen bereits bewährt und findet sich auch in der Batterie des Mercedes-AMG GT 63 S E PERFORMANCE wieder. Die AMG High Performance Batterie verbindet hohe, häufig hintereinander abrufbare Leistung mit geringem Gewicht, um die Gesamtperformance zu erhöhen. Hinzu kommen die schnelle Energieaufnahme und die hohe Leistungsdichte. Das bedeutet: Bei einer zügigen Fahrt beispielsweise in hügeligem Gelände können Fahrer bergauf spontan das volle Leistungspotenzial abrufen, während bei Talfahrten stark rekuperiert wird.
Die Anordnung der Batteriezellen und die Zellkühlung entsprechen dem Mercedes-AMG Formel 1-Rennwagen. Für den Alltagsbetrieb ist deren Anzahl im Mercedes-AMG ONE allerdings um ein Vielfaches größer. Die Kapazität von 8,4 kWh reicht aus für eine rein elektrische Reichweite von 18,1 Kilometern. Geladen wird per Wechselstrom und dem integrierten 3,7 kW On-Board-Lader. Zusätzlich lässt sich die Batterie per Rekuperation oder vom Verbrennungsmotor mit frischer Energie versorgen. Die Lithium-Ionen-Hochvolt-Batterie und der DC/DC-Wandler zur Unterstützung und Ladung des 12-V-Bordnetzes sind platzsparend hinter der Vorderachse im Wagenboden untergebracht.

Innovative Direktkühlung der Hochvolt-Batterie
Grundlage für die hohe Performance der Batterie ist die innovative Direktkühlung: Ein Hightech-Kühlmittel umströmt alle Zellen und kühlt sie einzeln. Hintergrund: Jede Batterie braucht für die optimale Leistungsabgabe eine definierte Temperatur. Wird der Energiespeicher zu kalt oder zu heiß, verliert er zeitweise spürbar an Kraft oder muss heruntergeregelt werden, um bei zu hohen Wärmegraden nicht Schaden zu nehmen. Eine gleichmäßige Temperierung der Batterie hat daher entscheidenden Einfluss auf ihre Performance, Lebensdauer und Sicherheit.
Das Kühlmittel zirkuliert mit Hilfe einer elektrischen Hochleistungspumpe von oben nach unten durch die gesamte Batterie an jeder Zelle vorbei und durchfließt dabei auch einen Wärmetauscher, der direkt an der Batterie angebracht ist. Das System ist so ausgelegt, dass eine gleichmäßige Wärmeverteilung in der Batterie sichergestellt ist. Die Folge: Die Batterie befindet sich immer in einem gleichmäßigen, optimalen Arbeitstemperaturfenster von durchschnittlich 45 Grad Celsius – egal, wie oft sie geladen oder entladen wird. Bei forcierter Fahrt ist ein Überschreiten der Durchschnittstemperatur durchaus möglich. Die Schutzmechanismen sind daher so eingestellt, dass die maximale Performance aus der Batterie entnommen werden kann, um im Anschluss wieder durch die Direktkühlung das Temperaturniveau zu senken.
Erst die Direktkühlung ermöglicht es, Zellen mit sehr hoher Leistungsdichte einzusetzen. Dank dieser individuellen Lösung ist das Batteriesystem besonders leicht und kompakt. Zum geringen Gewicht trägt auch das materialsparende Stromschienenkonzept bei und die leichte, gleichzeitig aber stabile Crashstruktur des Gehäuses aus Aluminium. Sie garantiert höchste Sicherheit. Ein weiteres Merkmal ist die Hochspannung des Antriebssystems, die mit 800 Volt statt der üblichen 400 Volt arbeitet. Durch die höhere Spannungslage lassen sich beispielsweise die Leitungsquerschnitte deutlich reduzieren und entsprechend Bauraum und Gewicht einsparen.Exterieur-Design: Faszination und Funktion
Das Design der Carbon-Karosserie präsentiert sich von der Königsklasse des Motorsports inspiriert. Vor allem aber verkörpert es das Mercedes-AMG Prinzip, dass Faszination immer auch mit Funktion verknüpft ist. Jedes Bauteil erfüllt eine Aufgabe. So gibt das Mittelmotorkonzept auf Basis Carbon-Monocoque plus mittragender Motor/Getriebe-Einheit die extrem muskulösen Proportionen vor: rennsporttypisch weit vorn platziertes Cockpit kombiniert mit volumenreichen Radhäusern, Wespentaille und weit auslaufendem Heck.
Bei der Gestaltung haben Designer und Aerodynamik-Experten eng zusammengearbeitet. Schon der Grundkörper wurde aerodynamisch für maximalen Abtrieb und ausgeglichene Balance konzipiert. Mit Erfolg: Der Mercedes-AMG ONE erzeugt bereits ab 50 km/h Abtrieb, der mit zunehmender Geschwindigkeit immer stärker wird.

Das Interieur: Formel 1 für zwei
Das Interieur-Designkonzept folgt der Funktion im Renneinsatz, was in der Radikalität der Formensprache zum Ausdruck kommt. So wird authentisch die Formel 1-Technik auf der Rennstrecke und der Straße erlebbar. Auch hier hat jedes Detail eine Funktion. „No styling“ ist die gestalterische Konsequenz, die sich aus den Anforderungen an diese Fahrmaschine ergeben. Das Design ist eine Synthese aus skulpturaler Formensprache und kompromisslosem Rennsportdesign. Im kühnen Minimalismus des Monocoque-Innenraums werden die reduzierten Komponenten hervorgehoben und gestalterisch sowie funktional inszeniert.
Das ergonomisch geschnittene Interieur bietet Raum für zwei Personen. Die fest fixierte Rennsitzschalenskulptur verbindet sich mit dem Fußraum ästhetisch zu einer Einheit. Sie geht ebenfalls seitlich fließend in den Schwellerbereich über und wird zum integralen Bestandteil der hochskulpturalen Monocoque-Landschaft. Die Rückenlehnen der AMG Motorsport-Sitzschalen lassen sich zweifach verstellen Position 25o und 30o. Das Lenkrad ist elektrisch und die Pedalbox mechanisch (in elf Stufen) justierbar, so dass der Pilot eine optimale Fahrposition einnehmen kann. Auch die Beifahrerfußstütze ist individuell einstellbar.
Der Mitteltunnel ist ebenfalls funktionaler Bestandteil der Carbon-Trägerstruktur. Er fügt sich formschlüssig in die Sitzskulptur ein und folgt mit seiner flach ansteigenden Kontur dem Prinzip des Minimalismus. Ein hochwertig gestaltetes Ablagefach, ein reduziertes Schalterfeld und der Engine Start Button bilden eine Einheit. Das Fach ist mit einem transparenten Deckel ausgeführt. Zwei Mini-USB-Anschlüsse für externe Audiogeräte erhöhen die Alltagstauglichkeit. Der Start/Stopp Button ist prominent auf dem Tunnel inszeniert und bildet nach vorne den Abschluss der Bedienelemente. Der in Echtmetall ausgeführte, zylindrische Gehäusekörper wird seitlich von zwei Wangen gehalten, die organisch angeformt aus dem Grundvolumen des Tunnels herausragen.