Die Elektrifizierung des Antriebs - vom Turbohybrid zum Range Extender

摘要

Einer der pragnantesten Trends der letzten Jahre ist die beschleunigte Elektrifizierung des Antriebsstrangs. Die erwartete Verteilung des Elektrifizierungsgrades im Jahr 2025 zeigt dabei Schwerpunkte bei Mild-Hybrid Systemen mit breitem Einsatzspektrum sowie bei Elektrofahrzeugen mit Range Extender primar fur den urbanen Nutzungsbereich. Fur ein bestmogliches Kosten-/Nutzenverhaltnis werden dafur neue Motorkonzepte entwickelt, wobei bei jedem Konzept der Schlussel in der Systemoptimierung liegt - d. h. Motor, Getriebe, Elektromotor, Batterie und Steuerstrategien werden optimal aufeinander abgestimmt. Das wird an zwei Schwerpunktkonzepten exemplarisch dargestellt: - 1) Turbohybrid: Ausnutzen verbrennungsmotorischer Zusatzfunktionen zur Vereinfachung des elektrischen Systems: Durch Aufladung und elektrische Anfahrunterstutzung kann das Verbrauchspotential der Lastpunktverschiebung mittels eines kostengunstigen und wirkungsgradoptimalen mechanischen Getriebes weitestgehend erschlossen werden. Dabei erlaubt die Overboostfahigkeit des Turbomotors durch permanente Nachladefahigkeit eine deutliche Reduktion der erforderlichen Batteriekapazitat und damit der Systemkosten. Eine solche Kombination ergibt als Turbohybrid ein attraktives Konzept mit exzellentem Verbrauch und hohem Fahrspass. - 2) Range Extender: Bei Range Extendern gibt es zwei verschiedene Ansatze, Losungen mit Direktdurchtrieb und den Pure Range Extender ohne einen solchen. Die Anforderungen an den Pure Range Extender (PRE) unterscheiden sich vollig von denen an einen heutigen Verbrennungsmotor. Basis ist ein Elektrofahrzeug, und die Kunden sind die Kunden von Elektrofahrzeugen. D. h. das Fahrzeug ist vor allem auf Stadtbetrieb ausgelegt. Aus Kosten- und Gewichtsgrunden soll die Batterie aber nicht unnotig gross ausgelegt sein - d. h. Distanzen, die nur selten gefahren werden, werden nicht durch die Batterie abgedeckt. Der Betriebsbereich des Verbrennungsmotors wird auf Batterienachladung im Einpunktbetrieb eingeschrankt. Das erlaubt vollig neue, kosten- und gewichtsoptimierte Verbrennungsmotorkonzepte. Besonders wichtig sind die Akustik und der Bauraum derartiger PRE.