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Wie die Formel-1-Hybrid-Technologie von Mercedes-AMG auf Straßenfahrzeuge überfällt

2020

Mercedes-AMG Petronas Motorsport feierte beim Großen Preis von Ungarn 2009 mit Fahrer Lewis Hamilton seinen ersten Sieg in der Formel-1-Hybrid-Elektro-Ära. Dieses frühe System stützte sich auf diskrete Batterie- und Leistungselektronikmodule, die Energie an einen 60-Kilowatt-Elektro-Assistenten-Motor sendeten und diesen wieder aufbereiteten. Laut Andy Cowell, Geschäftsführer von Mercedes-AMG High-Performance Powertrains, hat er in einem vom F1-Team veröffentlichten Video die Grundlage für den mächtigen Mercedes-Benz SLS AMG Coupé Electric Drive von 2013 gelegt.

Die Formel 1 nannte diese Systeme "kinetische Energierückgewinnungssysteme" oder "KERS". "Heute würden wir das als" regeneratives Bremssystem "bezeichnen, bei dem die aus dem Auto gewonnene Energie zurückgewonnen wird", sagte Cowell. "Die Masse und Geschwindigkeit des Autos, die diese Energie durch einen Elektromotor zurückgewinnen, Energie in der Leistungselektronik umwandeln und in den Zellen des Energiespeichers speichern und diese Energie dann verwenden, um das Auto beim Beschleunigen des Autos voranzutreiben."

Während Hybrid-Elektro-Serienmodelle eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz anstreben, ist die Technologie bei der Arbeit dieselbe. „Im Motorsport nutzen wir es, um schneller zu fahren, in der Straßenautowelt nutzen wir es, um mit der gleichen Kraftstoffmenge weiter zu fahren“, erklärte er.

Die Welt des Motorsports ist auch für ihr unermüdliches Entwicklungstempo bekannt, und Mercedes hat seit Beginn beeindruckende Fortschritte in seiner Technologie erzielt. Das 2007 erstmals getestete Prototypensystem war mit 236 Pfund größer und schwerer. Als Hamilton zwei Jahre später den Großen Preis von Ungarn gewann, wurde das Rennsystem auf 55, 8 Pfund gesenkt und die Systemeffizienz von 39 Prozent auf 70 Prozent verbessert.

„Zwei Jahre später, im Jahr 2011, hatten wir diese beiden Einheiten in einer einzigen Box zusammengefasst, in der wir das Energiespeichersystem, die Steuerelektronik und die Berechnungen für deren Verwaltung hatten“, erklärte Cowell.

Der eigentliche Fortschritt kam einige Jahre später. „Das hat sich dann 2014 zu einer etwas größeren Box entwickelt, die jedoch den doppelten Energiespeicher, die dreifache abgegebene Leistung, zwei Wechselrichter und deutlich mehr Rechenleistung enthält“, sagte er.

Heute wiegt das Modul, das die Batterien enthält, nur 44 Pfund, was das leichteste ist, das die F1-Vorschriften zulassen. Eine 12-fache Erhöhung der Energiedichte der Batteriezellen ermöglicht eine Leistungssteigerung von 200 kW, während der Wirkungsgrad auf 96 Prozent gestiegen ist.

Ein Anstieg der Gesamtsystemspannung hat zu diesen Verbesserungen geführt. »Je höher die Spannung, desto niedriger die Stromaufnahme bei gleicher Leistung«, sagte Cowell.

Wie bei einem aerodynamischen Widerstand an der Außenseite des Fahrzeugs, der mit dem Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, nehmen die elektrischen Verluste im Antriebsstrang mit dem durch das System gepumpten Strom zu.

Aus diesem Grund arbeitet der heutige Rennwagen mit knapp 1.000 Volt und hat einen Kurs festgelegt, dem Serienmodelle folgen können. »Das ist eine Reise, die auch die Straßenautowelt unternimmt«, sagte Cowell. Viele der aktuellen Systeme arbeiten mit 400 Volt. In ein paar Jahren werden sie auf 800 Volt ansteigen und sich dann der Tausend-Volt-Marke nähern. «

Während es manchmal schwierig sein kann, den Zusammenhang zwischen den rasenden Raketen auf der Formel-1-Rennstrecke und effizienten Autos für den Weg zur Arbeit zu erkennen, besteht dieser Zusammenhang nach Ansicht von Cowell. "All diese Entwicklungsarbeiten, die in der Formel 1 stattfinden, fließen in die Lernreise ein, die in der Straßenautowelt stattfindet", sagte er.

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