Kleine Maßnahme, große Wirkung: Continental realisiert Mild Hybrid Funktionen mit „48 Volt Eco Drive“
Bild: Continental
Der internationale Automobilzulieferer Continental präsentiert anlässlich der 65. Internationalen Automobilausstellung (IAA) im September einen umfassenden Ausblick auf Lösungen, die unter dem Leitbegriff „Clean Power“ zukünftige Fahrzeuge effizient, umweltfreundlich und leistungsfähig machen sollen. Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs wird dabei eine wichtige Hauptrolle spielen. Voraussetzung sind hier allerdings attraktive Preise und endkundengerechte Lösungen. Continental setzt deshalb einen großen Schwerpunkt auf das neue Antriebssystem „48 Volt Eco Drive“.
Es ergänzt das traditionelle 12 V Bordnetz durch eine 48 V Spannungslage mitsamt den zugehörigen elektrischen Komponenten. Diese Elektrifizierung des Antriebsstrangs schließt die Lücke zwischen den heutigen 12 V-Start-Stopp-Systemen als kleinste Form der Hybridisierung und den aufwändigeren Hochvolt-Hybriden. „Bei geringem Integrationsaufwand erschließt der „48 Volt Eco Drive“ bereits vieles an Funktionen und Verbrauchsvorteilen, die bisher dem Mild Hybrid mit seiner höheren elektrischen Spannung vorbehalten waren“, sagt José Avila, Leiter der Division Powertrain und Mitglied des Vorstands der Continental AG. Um die Vorteile zu verdeutlichen, hat Continental den „48 Volt Eco Drive“ in ein Fahrzeug integriert, das in der letzten Ausbaustufe eine Kraftstoffersparnis von rund 13 % im NEFZ erzielt. „Das Konzept stößt in der Branche auf breite Aufmerksamkeit“, so Avila, „erste Kundenaufträge signalisieren einen Produktionsbeginn in 2016.“
Verbrauchersparnisse mit flexiblen Einbauoptionen realisieren
Die neue Spannungslage von 48 V hat zahlreiche Vorteile: Zum einen verlangt sie keine Maßnahmen zum Berührungsschutz, da die betreffenden gesetzlichen Bestimmungen erst bei mehr als 60 V zutreffen. Dennoch erlauben 48 V bereits eine deutlich effizientere Rekuperation (Bremsenergierückgewinnung) als 12 V. Gleichzeitig lassen sich elektrische Verbraucher mit höherem Energiebedarf bei 48 V effizienter betreiben. Dies ist insbesondere erforderlich, da das 12 V Bordnetz immer mehr an seine Leistungsgrenzen stößt. Ursache ist die wachsende Zahl an elektrifizierten Funktionen im Fahrzeug, wodurch die Gesamtbelastung des Bordnetzes steigt. Zudem erfolgt der Motorstart nach einer Stopp-Phase dank 48 V Starter-Generator sogar bei Minustemperaturen angenehm schnell und leise.
Zum anderen sind keine Eingriffe in die Motor- und Getriebekonfiguration des Fahrzeugs erforderlich. Der Systemansatz vom Riemen über E-Motor, DC/DC-Wandler und Li-Ionen Batterie bis hin zum Antriebs- und Energiemanagement lässt sich so prinzipiell in jedem Fahrzeug unterbringen. Für das entsprechende Demonstrationsfahrzeug wurde ein Konzept mit Riemenstartergenerator (RSG) gewählt, der den herkömmlichen Generator ersetzt. „Alternativ lässt sich die elektrische Maschine, die dem RSG zugrunde liegt, direkt an das Getriebe anbauen. Diese Flexibilität ist eine Stärke unseres „Eco Drive“ Konzeptes. Dazu gehört die Freiheit, sowohl die Länge als auch den Durchmesser der elektrischen Maschine je nach Bauraum und Leistungsanforderungen variieren zu können“, erläutert Xavier Pujol, Leiter Business Unit Hybrid Electric Vehicles, Divison Powertrain. Die im Demonstrationsfahrzeug verwendete Li-Ionen Batterie von SK Continental E-Motion (Venture zwischen SK Innovation und Continental) lässt sich ebenfalls ohne großen Aufwand integrieren. Sie unterscheidet sich in Ihren Abmessungen kaum von einem 12 V Blei-Säure-Akku.
Seine Verbrauchsersparnis erzielt der „48 Volt Eco Drive“ hauptsächlich durch die effizientere Rekuperation und die Ausweitung der Start-Stopp-Funktion auf das Fahren mit konstanter Geschwindigkeit sowie die Ausrollphasen (Sailing und Coasting). Das Antriebs- und Energiemanagement ist mit Modulen des Plattformansatzes Engine Management System (EMS) realisiert.
Anwendungsschwerpunkte der 48 V Elektrifizierung: CO2 und mehr!
Neben der Verbrauchsreduzierung bei moderaten Kosten lassen sich mit dem „48 V Eco Drive“ Konzept weitere Funktionen elektrisch darstellen. Relevant ist das vor allem in größeren Fahrzeugen, in denen ein herkömmliches 12 V Bordnetz an die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit gelangt. Ohne zusätzliche Spannungslage lassen sich Funktionen wie eine Frontscheibenheizung, eine elektrische Lenkung oder eine Wankstabilisierung (eine aktive Begrenzung der seitlichen Neigung des Fahrzeugaufbaus in Kurven) kaum noch elektrisch realisieren. Auch das Gewicht profitiert von einem Funktionstransfer zur höheren Spannung, denn 48 V Verbraucher können wegen ihrer höheren Effizienz leichter konstruiert werden. Mit dem jetzt vorgestellten „Eco Drive“ Systemansatz und den modularen Bausteinen der Elektrifizierung nach Maß kann Continental solche maßgenau optimierten Anwendungen kurzfristig in allen Fahrzeugklassen umsetzen.