CONCEPT AMG GT XX

Die Studie dient als Technologieprogramm und bietet zugleich einen Ausblick auf einen künftigen, viertürigen Serien-Sportwagen von Mercedes‑AMG. Mit dem dynamischen Fließheck, der tief heruntergezogenen Fronthaube und der stark geneigten Windschutzscheibe ist das Konzept ein Statement für markentypische Performance. Der Mercedes Stern ist in der Kühlerverkleidung mit zehn vertikalen Streben mittig integriert. Die schmalen, rechteckigen Zusatzscheinwerfer sind außen in die Kühlerverkleidung eingelassen. Die vertikal ausgerichteten Hauptscheinwerfer setzen mit stufenweise angeordnetem Abblendlicht und Fernlicht Akzente. Aus dem Motorsport stammen die zweigeteilten Luftauslässe mit je zwei Finnen in der vorderen Haube. Sie leiten warme Luft aus dem liegenden Kühlmodul im Vorderwagen ab. Der Frontsplitter greift weit um die Wagenfront mit integrierter Aircurtain-Funktion herum, die bis zu den vorderen Radläufen hochgezogen ist. Die Motorhaube umschließt die Front bis an die Radhäuser und unterstreicht mit zwei Powerdomes die Sportwagen-Gene des AMG GT XX. 

Die Seitenansicht ist definiert durch die tiefe Front. Das flache und gestreckte Greenhouse und je drei Seitenscheiben stützt sich auf den hinteren Schultern ab. Die Außenspiegelbefinden sich auf den vorderen Türen. Die Seitenschwellerverkleidungen haben aerodynamisch ausgeformte Konturen, die bis in die hinteren Radausschnitte reichen. Das Greenhouse ist strömungsgünstig nach hinten eingezogen und ermöglicht eine besonders breite Schulter. Bestimmendes Designelement am Heck ist der breite und an den Seiten weit nach unten geschwungenem Diffusor in Sichtkarbon. Frontsplitter,  Schweller-Blades und Heckdiffusor prägen ihrerseits das Design und die Oberflächen schimmern dank der Lackierung in Sunset beam orange im Licht wie flüssiges Metall. 

Das dynamische Heck zeigt mit der aerodynamisch scharf abgeschrägten Kante sowie den sechs kreisrunden, tiefroten Rückleuchten eine dezidierte Fahrzeugidentität. Die aktive Airbrake ist in den Heckabschluss integriert. 

Mit drei Axial-Fluss-Motoren und einer von Grund auf neu entwickelte Hochleistungs-Batterie zeigt die Marke ein Antriebskonzept, das eine neue Dimension der Leistungsfähigkeit ermöglicht. Viele technische Lösungen sind dabei  für den späteren Serieneinsatz in der High Performance AMG Electric Architecture (AMG.EA) vorgesehen.

Die technologische Grundlage wurde zunächst von einer englischen Tochterfirma, dem Elektromotoren-Spezialisten YASA, entwickelt. Für den Einsatz im AMG GT XX und später in der Serie wurde das Konzept  auf eine völlig neue Leistungsstufe gehoben. In Affalterbach wurde zudem die Software zur Betriebsstrategie entwickelt, die die hohe Leistungsfähigkeit der Motoren im Technologieträger optimal einsetzt. Die innovativen Elektromotoren ermöglichen Höchstleistung auf kleinstem Bauraum und werden 2026 in die Serienproduktion gehen. 

Axial-Fluss-Motoren sind erheblich kompakter, leichter und vor allem leistungsfähiger als konventionelle Elektromotoren. So ist die Leistungsdichte rund dreimal höher als bei herkömmlichen Elektromotoren. Die Motoren sind dabei rund zwei Drittel leichter und gleichzeitig benötigen sie auch nur ein Drittel des Bauraums. Dieses kompakte Motorendesign schafft somit mehr Freiheiten beim Packaging des Antriebsstrangs. Im Vergleich zu herkömmlichen Elektromotoren überzeugt der innovative Antrieb mit deutlich höherer Dauerleistung und einem höheren Drehmoment. Damit sind Fahrleistungen auf höchstem Niveau möglich, die sich sehr häufig hintereinander reproduzieren lassen. Im Zusammenspiel mit der neuen High Performance Batterie können die drei Axial-Fluss-Motoren jedoch insbesondere im Bereich der Dauerleistung völlig neue Maßstäbe setzen. Die Batterie bleibt auch bei forciertem Fahreinsatz in einem optimalen Temperaturbereich, der neben der Leistung auf der Straße auch enorm schnelles Laden ermöglicht. Dabei kann das Konzeptfahrzeug in rund fünf Minuten die Energie für etwa 400 Kilometer Reichweite (WLTP)^[1] nachladen. 

Beim Axial-Fluss-Motor verläuft der elektromagnetische Fluss parallel zur Drehachse des Motors. Im konventionellen Elektromotor bewegt er sich dagegen senkrecht zur Drehachse. Die großen Bauteile sind beim Axial-Fluss-Motor als schmale Scheiben gestaltet: Dabei umschließen zwei Rotoren sandwichartig den Stator links und rechts. Diese Anordnung von Stator und Rotoren ermöglicht eine optimale Kraftübertragung durch das vom Stator erzeugte elektrische Feld auf die Rotoren. Im CONCEPT AMG GT XX ist diese Kombination an der Vorderachse nur knapp neun Zentimeter breit; die beiden Motoren an der Hinterachse messen jeweils sogar nur rund acht Zentimeter Breite. 

Gleich drei Elektromotoren stellen die Gesamtleistung von mehr als 1.000 kW (1.360 PS) zur Verfügung. Die Motoren sind dabei je Achse in eine High Performance Electric Drive Unit (HP.EDU) eingebaut. An der Hinterachse enthält die HP.EDU zwei Axial-Fluss-Motoren, die gemeinsam jeweils mit einem kompakten Planetenradgetriebe und einem Inverter in einem Gehäuse vereint sind. Die Motoren und die Getriebe sind ölgekühlt. Die dazu erforderliche Pump Control Unit mit Hydraulikpumpen und Saugfiltern ist ebenfalls platzsparend in die HP.EDU integriert. 

Die HP.EDU an der Vorderachse besteht neben einem Axial-Fluss-Motor aus einem Stirnradgetriebe und einem Inverter. Der vordere Elektroantrieb ist als „Boostermotor“ ausgelegt und wird nur dann zugeschaltet, wenn die entsprechende zusätzliche Leistung oder Traktion an der Vorderachse benötigt wird. Wird der vordere Elektromotor nicht benötigt, entkoppelt ihn eine Disconnect Unit (DCU). Beim Beschleunigen und Rekuperieren schließt die DCU für optimale Performance. Bei konstanter Fahrt, geringer Last und beim Ausrollen öffnet sie wieder, reduziert so unnötige Schleppverluste und erhöht die Effizienz. Die Kraft kommt mit dem Allradantrieb AMG Performance 4MATIC+ auf die Fahrbahn. Die drei komplett voneinander entkoppelten Elektromotoren erlauben eine vollvariable Momentenverteilung auf Vorder- und Hinterräder

Die Hochvolt-Batterie des GT XX ist eine komplette Neuentwicklung, die von den Erfahrungen aus dem AMG ONE profitiert. Diese ermöglicht hohe, häufig hintereinander abrufbare Leistung. Hinzu kommen die schnelle Energieaufnahme und die hohe Leistungsdichte. Zur hohen Leistungsfähigkeit des Systems tragen vornehmlich drei Aspekte bei: neu entwickelte Batteriezellen, die Direktkühlung der Zellen und eine vergleichsweise hohe Spannung. Diese sind zylindrisch und auffällig hoch und schmal. Dieses Format bringt Vorteile bei der Kühlung der Zellen mit sich: Durch den geringen Durchmesser ist die Distanz vom Kern der Zelle bis zur Zelloberfläche besonders klein. Dadurch kann die bei Last entstehende Wärme schnell abgeführt und jede einzelne Zelle in einem optimalen Temperaturbereich gehalten werden. Auch das lasergeschweißte Aluminium-Zellgehäuse ist eine Neuentwicklung. Es ist leicht und hat eine deutlich bessere Strom- und Wärmeleitfähigkeit. Dies bietet Vorteile bei der gezielten Temperierung der Zelle und ermöglicht bei Bedarf ein schnelleres Abkühlen oder Aufwärmen. 

Die Zellen sind als Full-Tab ausgeführt: der Zellwickel ist vollflächig elektrisch und thermisch an die Pole angebunden. Dadurch kann der Innenwiderstand der Zellen signifikant gesenkt werden, was höchste Lade- und Entladeleistungen ermöglicht. Darüber hinaus sind Full-Tab-Batteriezellen besonders robust und funktionieren auch in anspruchsvollen Belastungssituationen zuverlässig.  Zudem wurden die Full-Tab-Zellen im Vorfeld mit speziellen Referenzelektroden und mit Kerntemperatursensoren detailliert vermessen und getestet. Die gesammelten Daten wurden in die Software des Batterie-Management-Systems implementiert und ermöglichen so eine bessere Modellierung des Zellverhaltens und damit eine signifikante Steigerung der Ladeleistung bei höheren Temperaturen. Die Zellchemie basiert auf NCMA (Nickel/Kobalt/Mangan/Aluminium) in der Kathode sowie einer siliziumhaltigen Anode. Außerdem bietet sie eine bisher einzigartige Kombination aus einer hohen Energiedichte von über 300 Wh/kg bzw. 740 Wh/l auf Zellebene, einer starken Ladeleistung und einer langen Lebensdauer. 

Die einzelnen Zellen sind in lasergeschweißten Kunststoffmodulen zusammengefasst. In den Kunststoffmodulen ist die Direktkühlung der Zellen integriert, die für eine optimale Wärmeabfuhr sorgt. Ein High-Tech-Kühlmittel auf Basis eines elektrisch nichtleitenden Öls umströmt jede einzelne Zelle und temperiert diese optimal. Das Kühlmittel fließt durch Kühlkanäle in den Modulen, die auf die gleichmäßige Kühlung aller Zellen ausgelegt sind. Ein spezielles Leitungssystem sorgt für die gleichmäßige Versorgung mit dem Kühlöl. Insgesamt kommen über 3.000 Zellen zum Einsatz. Auch die hohe Spannung des Lithium-Ionen-Energiespeichers von mehr als 800 Volt trägt zur Gesamtperformance bei. Vorteile der hohen Spannung sind das geringere Gewicht durch die leichtere Verkabelung, die höhere Dauerleistung und die kürzeren Ladezeiten der Batterie. Auch die Ladeverluste über das Ladekabel sind deutlich geringer. 

Die Temperaturregelung ist intelligent auf verschiedene Fahrsituationen abgestimmt. Das Aufwärmen ins optimale Temperaturfenster erfolgt schnell und die maximale Leistung wird über ein großes Temperaturband zur Verfügung gestellt. Die Betriebsstrategie ist so programmiert, dass die maximale Performance aus der Batterie entnommen werden kann, um im Anschluss wieder durch die Direkt-Kühlung das Temperaturniveau zu senken. Das intelligente Wärmemanagement steuert die Temperatur des Kühlmittels pro Zellmodul exakt dort auf den vorgegebenen Wert, wo sie nötig ist („On-demand cooling“). Die Folge: Auch bei forcierter Fahrweise, bei der häufig beschleunigt (Batterie wird entladen) und verzögert wird (Batterie wird durch Rekuperation geladen), behält der Energiespeicher sein hohes Leistungsvermögen. Die wirksame Direkt-Kühlung ermöglicht so im Zusammenspiel mit der Zelle die hohe Dauerleistungsdichte. Die Ladeperformance setzt auf Direktkühlung. Hinzu kommt ein optimiertes Wärmemanagement der Zellen und Leitungen beim Laden. Damit ist eine sehr hohe Durchschnitts-Ladeleistung von mehr als 850 kW bei 1000 Ampere über einen großen Bereich der Ladekurve möglich. 

Der Karosserie-Rohbau  ist eine komplette Neukonstruktion. Der Materialmix aus Aluminium, Stahl und Faserverbundwerkstoffen kombiniert hohe Steifigkeit mit niedrigem Gewicht. Optimierte Materialquerschnitte und Bauteil-Formgebungen schaffen Platz für die anspruchsvolle Technik und das aufwändige Fahrwerk. Die Hochvolt-Batterie ist mittig in die Struktur des E-Skateboards integriert. Ihr Gehäuse umschließt die Zellmodule, alle Schaltbauteile und das Batterie-Management-System (BMS). Definierte Querlastpfade verbinden hohe Torsionssteifigkeit mit geringem Gewicht und bilden die Basis für hohe Crash-Sicherheit. Das Batteriegehäuse ist Teil der Fahrzeugstruktur und in das Crashkonzept integriert. Batterie, Hochvolt-(HV)-Leitungen und weitere HV-Komponenten sind so ausgelegt und abgesichert, dass sie hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen. Dank seiner Spitzenleistung  kann das CONCEPT Höchstgeschwindigkeiten von mehr als 360 km/h erreichen. 

Die Aerodynamik zeigt, was technisch möglich ist. Die flache Form des Fahrzeugs setzt sich fort in einer entsprechenden Frontscheibe, einer niedrigen Motorhaube sowie schräg stehenden Seitenscheiben, eine Heckscheibe gibt es nicht.  Eine spezifisch entwickelte Unterbodenkontur sorgt für dieAero-Balance und damit den optimalen Anpressdruck bei maximaler Effizienz. Der Hinterachsauftrieb wird reduziert, ohne den c_W-Wert allzu sehr zu beeinflussen. Dies erlaubt eine geringere Heckhöhe und verringert den Bedarf für einen ausgeprägten Heckspoiler. Die Aerodynamik bietet so in allen Bereichen bis hin zur Höchstgeschwindigkeit von mehr als 360 km/h hohe Fahrstabilität. Trotz breiter High-Performance-Reifen beträgt der c_W-Wert nur 0,198. 

Neben den großen Luftausströmern in der vorderen Haube kommt eine passive Kühlerplatte zum Einsatz, die vorn im Unterboden platziert ist und den Luftstrom unter dem Wagen zur Kühlung nutzt. Ein weiteres Element ist ein weiterentwickeltes aktives Luftregelsystem. Das System steuert den Luftstrom bedarfsgerecht in mehreren Stufen je nach Kühlungsanforderung und operiert mit Lamellen, die sich hinter dem Lufteinlass in der Frontschürze verbergen. Normalerweise sind diese geschlossen. Diese Stellung reduziert den Luftwiderstand und ermöglicht es, die Luft gezielt in Richtung Unterboden zu lenken. Erst wenn bestimmte Temperaturen an vordefinierten Komponenten erreicht sind und der Kühlluftbedarf besonders hoch ist, öffnen die Lamellen in mehreren Stufen und lassen bedarfsgerecht Kühlluft zu den Wärmetauschern strömen. 

Der Innenraum ist auf das Wesentliche reduziert und bietet dabei eine luxuriöse Anmutung. Das Interieur ist fast komplett in Schwarz getaucht. Silberne und orangefarbene Akzente betonen die optische Reduktion aufs technische. Sichtbare Rohbau-Strukturen und von Hochvolt-Leitungen inspirierte Interieurkomponenten stellen einen Bezug zum Motorsport her. Das puristische Cockpit ist mit zwei integrierten Screens auf das Fahren fokussiert: Das komplette Instrumentensystem und die Fahrzeugsteuerung werden über zwei große LCD-Displays bedient: das 26 Zentimeter (10,25 Zoll) große Kombi-Instrument und der 35,6 Zentimeter (14 Zoll) große Multimedia-Touchscreen. Die Displays sind ergonomisch zur Fahrerin und zum Fahrer orientiert. Das Lenkrad zeigt eine fast rechteckige Form und hat je zwei Querstreben. Mit den Lenkrad-Paddles lässt sich die Rekuperation regeln. Eine Anzeige auf der Lenksäule signalisiert mit acht LEDs über verschiedene Farbcodes den Ladezustand (blau), die Rekuperation und die aktuell abgerufene Performance (rot) des CONCEPT AMG GT XX. Hinzu kommen zwei runde AMG Lenkradtasten, die weitere Funktionen steuern und mit farbigen Icons die Wahlmöglichkeiten darstellen. 

Blickfang im Interieur ist die offene Strangpress-Rohbau-Struktur der Mittelkonsole mit orangefarben leuchtenden Röhren und das Designelement in der Mittelkonsole zeigt die Form des AMG Wappens.  Der unverkleidete Instrumententräger enthält den Frischluft- und Kabelkanal. Die darunter mittig stehenden, vertikalen H-Streben fassen Cockpit-Unterbau und Mittelkonsolen-Aufnahme in einem Modul zusammen. Die konsequent umgesetzte Strangpress-Struktur stellt dabei ein übergreifendes Gestaltungsthema dar.  Um Gewicht zu sparen, sind die einzeln ausgeformten und in 3D gedruckten Carbonschalen-Rücksitze einschließlich der Polsterpads komplett in die Wagenrückwand integriert. Das Dach hat keinen Innenhimmel und zeigt die Carbonstruktur. Die Türverkleidungen mit leichten Röhren und orangefarbenen Zuziehschlaufen vervollständigen den innovativen und sportlichen Gesamteindruck. 

Ein besonderes Highlight ist das aktive Aerorad. Es löst den Zielkonflikt zwischen Bremsenkühlung, aerodynamischer Effizienz und maximaler Reichweite. Das 21-Zoll-Aluminium-Schmiederad im Fünf-Speichen-Design ist mit fünf beweglichen Kunststoff-Elementen ausgestattet. Eng angelegt, schließen diese Blades das Rad bündig ab und reduzieren so den Luftwiderstand. 

Ein im Fahrzeug positioniertes Steuergerät, das unter anderem die Funktion der Bremsanlage überwacht und steuert, erkennt den Bedarf einer erhöhten Bremsenkühlung. Auf dessen Signal an die Aktuatoren fahren diese aus und öffnen aktiv die Blades, so dass sich am Außenhorn des Rades ein Ringspalt öffnet. Unterstützt durch die radialen Lamellen auf der Innenseite der Aeroblades wird Kühlluft für die Bremse durch das Rad und aus ihm herausgepumpt. Der so erhöhte Luftmassenstrom bewirkt nicht nur eine erheblich effizientere Bremsenkühlung: Durch die aktive Entlüftung des Radhauses, das aerodynamisch mit dem Fahrzeugunterboden in Interaktion steht, wird der aerodynamische Abtrieb des Fahrzeuges positiv beeinflusst. 

Jedes Rad beherbergt in seiner Nabe einen einfachen montier- und demontierbaren, zentralen Aktuator, der die Aeroblades bewegt. Der Clou: Jeder Aktuator ist eine autarke Einheit, die ihre elektrische Energie durch einen Minigenerator über die Drehung der Räder selbst erzeugt. Der Aktuator kommuniziert über Bluetooth kabellos mit dem Steuergerät im Fahrzeug. Zusammen mit einem integrierten Hochleistungs-Akku kann vorsorglich Energie für bis zu 200 Bewegungsvorgänge der Blades gespeichert werden, so dass stets eine sichere Bremsenkühlung gewährleistet ist.

Fotos: AMG/Text: AMG,rr