Hersteller zeigt X3-Hybrid-Studie in Frankfurt

Auch BMW forscht zur Verminderung von Emissionen und Spritverbrauch. Eines der Gebiete ist der Hybrid-Antrieb. Eine Studie des X3 Hybrid zeigt exemplarisch auf der IAA, wie ein solches System strukturiert sein könnte. Der BMW Concept X3 EfficientDynamics veranschaulicht Technologielösungen auf Grundlage von Antriebs-, Getriebe- und Energiespeicher-Komponenten.

Reihensechszylinder als Verbrennungsmotor
Als überwiegende Kraftquelle dient ein BMW Reihensechszylinder mit High Precision Injection, einer strahlgeführten Direkteinspritzung. Die strahlgeführte Direkteinspritzung ist nicht die einzige Besonderheit: Der Sechszylinder wird der erste Motor ohne Keilriemen sein. Nebenaggregate wie Lenkhilfepumpe, Bremsservo und Klimakompressor werden von eigenen Elektromotoren angetrieben. Die Aufgabe des Generators übernimmt die Elektromaschine des Aktivgetriebes.

Schneller Anfahren
Der zusätzliche Einsatz der elektrischen Maschine nutzt deren physikalische Vorteile: Auch wenn rein elektrische Fahrantriebssysteme den verbrennungsmotorischen Antrieben unterlegen sind, zeigt der Elektromotor in Verbindung mit der Verbrennungskraftmaschine interessante Eigenschaften. Während der Verbrennungsmotor systembedingt erst ab einer Mindestdrehzahl Drehmoment entwickeln kann, gibt der Elektromotor aus dem Stillstand heraus schon sein volles Drehmoment ab.

Voller Schub aus dem Keller
Der relative Gesamtnutzen eines Elektromotors ist bei niedrigen Drehzahlen am höchsten. In diesem niedrigen Drehzahlbereich liefert der Verbrennungsmotor nur einen Teil seines vollen Drehmomentes. Die Konsequenz: Anstelle aufwändiger Drehmoment-Maßnahmen am Verbrennungsmotor entwickelten die BMW Ingenieure ein Konzept, bei dem ein Elektromotor zum Boosten des Antriebsmomentes dient. Das bedeutet: Voller Schub direkt aus dem Drehzahlkeller.

BMW Know-how pur: Aktivgetriebe
Das so genannte Aktivgetriebe des BMW Concept X3 EfficientDynamics beherbergt im Gehäuse des serienmäßigen Automatikgetriebes die sechs Fahrstufen, den Elektromotor nebst zwei Kupplungen und die komplette Steuer- und Leistungselektronik. Damit ist es gelungen im Bauraum des hydraulischen Drehmomentwandlers und der Überbrückungskupplung den kompletten Zusatzantrieb unterzubringen, ohne Stauraum im Auto zu verlieren. Obendrein hat die Anordnung im direkten Kraftfluss zwischen Motor und Getriebe einen großen Vorteil: Der Elektromotor kann einerseits ebenfalls die Getriebeübersetzungen nutzen und andererseits eine ganze Reihe von Antriebsfunktionen mit unterschiedlichen Leistungs- und Drehmomentanforderungen übernehmen.

Losfahren beim Gasgeben
Der Fahrer muss nicht erst den Verbrennungsmotor starten, ein Druck aufs Gaspedal genügt, und das Fahrzeug sprintet los. Im Aktivgetriebe ist jetzt die erste Kupplung zwischen Verbrennungsmotor und Elektromaschine geöffnet, die Zweite verbindet dagegen Elektromotor und Getriebe. Das Anfahren erfolgt mit der Elektromaschine – völlig geräuschlos. Sobald das Auto in Bewegung ist, schließt sich sanft die erste Kupplung und der Verbrennungsmotor springt an. Der Elektromotor übernimmt in diesem Moment gleichzeitig die Aufgabe des Anlassers für den Verbrennungsmotor.

Komfortabel und ruckfrei
Die intelligente Betriebsstrategie sorgt dafür, dass dies komfortabel und ruckfrei erfolgt. Bremst der Fahrer bis zum Stillstand ab, wird der Verbrennungsmotor ausgeschaltet. Beim ersten Druck aufs Gaspedal wiederholt sich der Startvorgang. Gibt der Fahrer weiter Gas, schiebt zunächst der 400 Newtonmeter starke Elektromotor mit einer Spitzenleistung von bis zu 82 PS den Wagen an. Bei moderaten Beschleunigungen wird auf den Verbrennungsmotorbetrieb verzichtet und das Fahrzeug allein vom Elektromotor angetrieben. Erst bei höheren Beschleunigungen oder Fahrgeschwindigkeiten bringt der Verbrennungsmotor das Fahrzeug voran.

Sportliche Fahrleistungen
Wie sich das Konzept auf die Fahrleistungen auswirkt, zeigen Berechnungen: Das Fahrzeug sprintet deutlich schneller als ein vergleichbares Serienfahrzeug mit konventionellem Antrieb. Das Spurtvermögen des liegt rechnerisch bei etwa 6,7 Sekunden von Null auf Tempo 100. Die Spitze wäre bei 235 km/h erreicht. Außerdem würde das Fahrzeug etwa 20 Prozent weniger Sprit verbrauchen.

Laden beim Bremsen
Für einen schnellen Spurt ab Stand wird gleichzeitig der Verbrennungsmotor gestartet. Im niedrigen Drehzahlbereich überlagern sich damit die Drehmomente der beiden Maschinen und erreichen unterhalb von 1.500 Touren bis zu
600 Newtonmeter. In Brems- und Schubphasen wird der Elektromotor vorrangig auf Generatorbetrieb umgeschaltet. Selbstverständlich werden dabei nicht nur die Hochvolt-Energiespeicher – Super Caps genannte Doppelschichtkondensatoren – geladen, sondern über einen Umwandler auch die konventionelle zwölf Volt Bordbatterie.

Vorläufig noch eine Studie
Derzeit ist dieser X3 noch eine Studie, gibt allerdings einen konkreten Ausblick auf die Antriebszukunft bei BMW.
(hd)

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