Konzeptfahrzeug A48V: Sportlich und effizient durch 48V

Fahrspaß oder Effizienz? Dass dies kein Widerspruch sein muss, beweisen Entwicklungs-Dienstleister FEV und Automobilzulieferer SEG Automotive gemeinsam mit dem Konzeptfahrzeug A48V. Durch eine 48V-Mild-Hybridisierung mit der Boost Recuperation Machine (BRM) von SEG Automotive können nicht nur der Fahrspaß und der Komfort, sondern auch die Effizienz gesteigert werden.

Die 48V-Mild-Hybridisierung bietet großes Potential, um die Effizienz konventioneller Antriebsstränge zu erhöhen. Dazu wird der herkömmliche 12V-Generator durch einen leistungsfähigen 48V-Riemenstartergenerator ersetzt, z.B. der BRM von SEG Automotive. Dies erfordert nur geringe Antriebsstrangmodifikationen und ist folglich mit vergleichsweise niedrigen Kosten verbunden. Die 48V-BRM ermöglicht Hybridfunktionen wie Bremsenergierückgewinnung (Rekuperation), elektrische Drehmomentunterstützung, Lastpunktoptimierung und besonders komfortable Start/Stopp Motorstarts. Darüber hinaus bietet die gesteigerte elektrische Leistung die Möglichkeit mehr energiehungrige Verbraucher zu versorgen. Dabei können die CO2-Emissionen durch den Einsatz einer BRM von SEG Automotive signifikant reduziert werden.

Welche Vorteile dies in der Praxis bringen kann, beweist FEV – ein international renommierter Dienstleister in der Fahrzeugentwicklung - in Kooperation mit SEG Automotive und dem Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen der RWTH Aachen University. Das Konzeptfahrzeug A48V von FEV ist mit einer BRM ausgerüstet und nutzt diese in Kombination mit einem elektrischen Zusatzverdichter, um das Ansprechverhalten, die Effizienz und den Komfort maßgeblich zu verbessern. Der Einsatz der BRM von SEG Automotive wirkt sich in zweierlei Hinsicht positiv aus. Sie verbessert das Ansprechverhalten des Vierzylinders und steigert gleichzeitig seine Effizienz.

Mit Hilfe des elektrischen Zusatzverdichters kann das maximale Drehmoment des Verbrennungsmotors bereits bei 1600 U/min und somit 650 U/min früher erreicht werden als bei einem AMG A45 Serienfahrzeug. Zudem wird die Boostfunktion der BRM genutzt, um das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors elektrisch zu unterstützen. Dies führt zu einem deutlich spontaneren Ansprechverhalten und einem noch intensiveren Beschleunigungserlebnis, das sich insbesondere beim Anfahren und im niedrigen Drehzahlbereich bemerkbar macht. Zugleich ermöglicht die BRM enorm komfortable Start/Stopp Funktionalität. Das hohe Drehmomentvermögen der BRM führt zu einem schnellen Erreichen der Leerlaufdrehzahl, so dass komfortbeeinträchtigende Resonanzen, wie sie bei konventionellen 12V Start/Stopp Systemen auftreten können, effektiv vermieden werden.

Im Hinblick auf die Effizienzsteigerung liefert die BRM ebenfalls einen signifikanten Beitrag. So wird bei Betätigung der Bremse ein Teil der kinetischen Energie zurückgewonnen und in der 48V Batterie gespeichert. Weiteres Potenzial erschließt die Motorstopp-Segelfunktion. Dabei wird in Schubphasen der Verbrennungsmotor vom Getriebe abgekuppelt und ausgeschaltet. Infolgedessen kann das Fahrzeug ohne die Reibungsverluste des Verbrennungsmotors segeln und die kinetische Energie länger aufrechterhalten. Will der Fahrer beschleunigen, wird der Verbrennungsmotor mit Hilfe der BRM nahezu unbemerkt wieder gestartet und zur Weiterfahrt in den Antriebsstrang eingekuppelt. So spart die BRM im Realbetrieb bis zu 15 Prozent Kraftstoff und damit auch CO₂ ein.

Prädiktive Segel- und Rekuperationsstrategie

In einem weiteren Kooperationsprojekt zwischen FEV, SEG Automotive und dem Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen der RWTH Aachen University wurde die Segelfunktion noch um eine prädiktive Rekuperationsfunktion erweitert.

Dazu werden vorausfahrende Fahrzeuge über eine kamerabasierte Sensorik erfasst. Nimmt der Fahrer den Fuß vom Gaspedal, errechnet ein Prädiktionsalgorithmus, ob ein Motorstopp-Segelbetrieb sinnvoll ist oder zur Vermeidung eines zu dichten Auffahrens verzögert werden muss. Die bedarfsgerechte Verzögerung wird über die BRM automatisch eingeregelt, so dass auf den Einsatz der mechanischen Bremsanlage verzichtet werden kann. Dies steigert einerseits den Komfort, da der Fahrer nicht eingreifen muss, und erhöht andererseits die zurückgewonnene Energiemenge, was sich positiv auf den Spritverbrauch auswirkt. Die prädiktive Segel-und Rekuperationsstrategie ist ein gutes Beispiel dafür, wie die Effizienz eines Antriebsstrangs durch den Einsatz intelligenter Softwarefunktionen erheblich gesteigert werden kann.