48-Volt-Hybrid-Pkw wird zum Sparfuchs

Einen Sparfuchs präsentieren die Zulieferer Continental und Schaeffler jetzt den Automobil-Ingenieuren auf dem 35. Internationalen Wiener Motorensymposium. Der Technologieträger „Gasoline Technology Car“ (GTC) senkt den Sprit-Verbrauch um 17 Prozent. Und das, obwohl der Ford Focus 1.0 EcoBoost als GTC-Demonstrationsfahrzeug in der Serienversion schon sparsam unterwegs ist. Realisiert wird dies durch Interaktion von fortschrittlichen Techniken der milden 48-Volt-Hybridisierung.

Anerkennung des 1.0-Liter EcoBoost[foto id=“510244″ size=“small“ position=“right“]

Die beiden führenden Automobilzulieferer wählten als Projektpartner explizit den Ford Focus mit dem 1,0-Liter-Dreizylinder-EcoBoost-Motor, der hohe Anerkennung wegen seiner Effizienz und Leistung genießt, um zu verdeutlichen, dass mit der 48-Volt-Mild-Hybridisierung der Sprit-Verbrauch selbst eines schon sparsamen Autos noch weiter gesenkt werden kann. Und die beiden Zuliefer belegen das mit dem GTC.

Durch die Wechselwirkung der Komponenten im GTC sind laut Professor Dr. Peter Gutzmer, Schaeffler-Vorstand für Forschung und Entwicklung, Effekte zu nutzen, die dem Autofahrer im realen Fahrbetrieb konkrete Vorteile beim Verbrauch und der Fahrbarkeit bringen.

So ersetzen unter anderem beim GTC eine angepasste Continental-Einspritzung und Motorsteuerung das System des Referenzfahrzeugs. Dabei übernehmen das 48-Volt-EcoDrive-System von Continental als milde Hybridisierung sowie die elektrifizierte Kupplung (E-Clutch) die Kraftübertragung sowie das Thermomanagement von Schaeffler hier Schlüsselfunktionen. Hinzu kommen Maßnahmen zur Verminderung der Reibungsverluste im Motor und der Einsatz eines elektrisch heizbaren Katalysators der neuen Continental-Tochter Emitec.

Um den Dreizylinder-EcoBoost zu optimieren, haben die Hybrid-Strategen des GTC mit dem 48-V-EcoDrive-System dem Auto eine unabhängige zweite Antriebseinheit gegeben. Das System besteht aus Traktions-E-Motor/Generator mit E-Clutch, der über einen modifizierten Riementrieb samt integriertem sogenannten „Entkopplungsspanner“ an die Kurbelwelle des Benzinmotors gekoppelt ist. Ein Gleichspannungswandler (DC-DC-Wandler) sichert die elektrischen Energieflüsse zwischen der 12-Volt- und der 48-Volt-Lithium-Ionen-Batterie.

[foto id=“510245″ size=“small“ position=“left“]Mit dieser Hybridisierung wird der Verbrennungsmotor im niedrigen Drehzahlbereich elektrisch unterstützt (E-Boost-Funktion). Er bietet ein attraktives Ansprechverhalten, ohne das sogenannte „Turboloch“ zu erreichen. Die Voraussetzung dafür schafft die hohe Effizienz der 48-Volt-Energierückgewinnung (Rekuperation): Das GTC gewinnt laut den Projektpartnern im obligatorischen „Neuen Europäischen Fahrzyklus“ (NEFZ) annähernd doppelt so viel Bewegungsenergie zurück wie das Fahrzeug für das Bordnetz braucht. Dieses „Mehr“ geht in die E-Boost-Funktion und reduziert weiter den Kraftstoffverbrauch.

Das GTC ist aus Kostengründen mit einem konventionellen 6-Gang-Handschaltgetriebe ausgerüstet und nutzt dennoch die energiesparenden Funktionen wie antriebslose Betriebsphasen, welche die integrierte elektrifizierte Kupplung (E-Clutch) ermöglicht. Sie entkoppelt den Motor in diesen Phasen vom Antriebsstrang und führt zu einer höheren Energie-Rückgewinnung im Rekuperations-Betrieb. Energie, die etwa zur Beheizung des Katalysators von der neuen Continental-Tochter Emitec genutzt wird, um beim Kaltstart schneller die Arbeitstemperatur zu erreichen.

Die aus der Serie entnommene Continental Motorsteuerung im GTC ist so ausgelegt, dass sie zusätzlich zum Verbrennungsmotor die vollständige komplexe Steuerung auch der Mild-Hybrid-Komponenten einschließlich der Betriebsstrategie übernehmen kann. Damit der Fahrer das Auto effizient fährt, erhält er von der Motorsteuerung Schalt-Empfehlungen, um das 6-Gang-Getriebe im optimalen niedrigen Drehzahlbereich, dem sogenannten „Downspeeding“, zu betreiben. Der Clou: Durch das zusätzliche elektrische Antriebsmoment „E-Boost“, kann der Fahrer diese Schalt-Empfehlungen ohne Einbußen nutzen und so echte Verbrauchsvorteile im realen Straßenverkehr erzielen.