48-V-Mild-Hybrid von Delphi

Ein Vorstoß der E/E-Leiter von Audi, BMW, Daimler, Porsche und Volkswagen, der auf dem 15. Fachkongress „Fortschritte in der Automobil-Elektronik“ im Juni 2011 in Ludwigsburg seinen Anfang nahm, trägt jetzt intensive Früchte. Nach Continental und Bosch hat jetzt auch Delphi ein 48-V-System vorgestellt Das 48-V-Mild-Hybrid-Antriebskonzept von Delphi könnte sich laut Anbieter für Autohersteller als wegweisend erweisen, da es die Einhaltung strenger Abgasvorschriften ermöglicht, ohne Abstriche an der Fahrdynamik hinnehmen zu müssen und sich für Automodelle unterschiedlicher Fahrzeugsegmente eignet. Delphi geht davon aus, dass sich mit dem 48-V-Mild-Hybrid-Antriebskonzept der Treibstoffverbrauch und die Emissionen des Individualverkehrs nachhaltig senken lassen. Delphi zufolge gibt es bereits eine Zusammenarbeit mit zwei weltweit tätigen Automobilherstellern, und innerhalb der nächsten 18 Monate soll bereits die Serienfertigung anlaufen.

Jeff Owens (Delphi): „Delphi (kann) etwa 85 % der Bewegungsenergie während des WLTP-Zyklus wieder in elektrische Energie umwandeln, ohne dabei den Fahrkomfort des Antriebsstrangs zu beeinträchtigen.“ Alfred Vollmer

Intelligente Elektrifizierung

Die Vorteile seiner 48-V-Mild-Hybrid-Technologie, die „intelligente Elektrifizierung“ ermöglicht, demonstrierte Delphi auf dem diesjährigen internationalen Wiener Motorensymposium in einem umgebauten Honda Civic mit 1,6-Liter-Motor als Serien-Referenzfahrzeug. Durch die modifizierte Fahrzeugarchitektur lies sich die Nutzung von 48-V-Elektrifizierung maximieren und die Belastung des Motors minimieren. So verbessert sich die Leistung bei gleichzeitig um über 10 % geringeren CO2-Emissionen. Ingenieure des Unternehmens haben diese Werte noch vor dem Ende der Kalibrierungsphase in ersten Tests festgestellt.

„Dies ist nicht nur ein deutlicher Schritt vorwärts bei der Neuerfindung der dualen elektrischen Architektur, sondern vor allem auch ein Triumph der Software“, erklärt Jeff Owens, Delphis Chief Technology Officer. „Der intelligente Ansatz für das Management von Kraftquellen – Elektrizität und Verbrennung – der Bordnetzarchitektur und für die Kommunikation verbessert nicht nur den Wirkungsgrad beim Treibstoff sondern auch das Fahrerlebnis. Außerdem liefert er die zusätzliche elektrische Leistung für aktive Fahrsicherheitssysteme und das automatisierte Fahren sowie die Fahrzeugvernetzung beziehungsweise Kommunikation.“

Delphi prognostiziert der 48-V-Technologie ein beachtliches Wachstum. Delphi

48-V-Turbolader

Durch diese Lösung erhalten Automobilhersteller mehr Spielraum für Innovationen, ohne für das Mehr an benötigter Leistung auf größere Motoren zurückgreifen zu müssen. Die Technologie optimiert den auch als E-Charger bekannten Ansatz des elektrischen Turboladers für einen verbesserten Fahrzeugvortrieb. Beim Demofahrzeug von Delphi erhöht der elektrische Turbolader das Drehmoment im niedrigen Drehzahlbereich um durchschnittlich 25 %. In Kombination mit dem Abgasturbolader kann der elektrisch betrieben Turbolader gerade im unteren Drehzahlbereich seine Wirkung entfalten. Das Fahrzeug entwickelt über den gesamten Drehzahlbereich eine dynamische und treibstoffschonenende Dynamik. Gerade im urbanen Umfeld dürfte das Konzept von Delphi sein Potenzial zur Schonung der Umwelt und Einsparung von Ressourcen voll entfalten. Dieser hochdynamische Turbolader läuft mit einer Nennspannung von 48 V.

Delphi bezeichnet sein System als zweite Technologiegeneration, da der Tier-1 es von Grund auf als integriertes Gesamtsystem mit passenden Regelalgorithmen nur für den Einsatz in 48-V-Mild-Hybriden entwickelte. Basis hierfür sei unter anderem „die Erfahrung der Entwickler bei modellbasierten Regelarchitekturen, die noch präziser und mit noch weniger Latenzzeit arbeiten“, betont Jeff Owens. Exakt diese Eigenschaften sind bei einem 48-V-Mild-Hybrid-System gefragt.

Mit der neuen Bordspannung von 48 V zieht nach schwarz und rot die neue Farbe Blau in Niedervolt-Verkabelungen ein.

Delphi

„Dank der ausgeklügelten Regelalgorithmen kann Delphi etwa 85 % der Bewegungsenergie während des WLTP-Zyklus wieder in elektrische Energie umwandeln, ohne dabei den Fahrkomfort des Antriebsstrangs zu beeinträchtigen“, hebt Jeff Owens hervor. Andere Pluspunkte sind für Owens die kaum spürbaren Stopp/Start-Vorgänge und „der große Fahrspaß, den die Passagiere spüren“.

„Als High-tech-Unternehmen, das sowohl Fahrzeugelektronik und -elektrik, insbesondere Leistungselektronik sowie Technologien für den Antriebsstrang entwickelt, verfügt Delphi bei der Entwicklung von 48-V-Mild-Hybrid-Systemen über den Vorteil eigener Kompetenzen in den Bereichen Systementwicklung, Entwicklung der Motorsteuerung, Software-Entwicklung und Auslegung elektrischer Architekturen“, lobt Owens sein Unternehmen.

So lassen sich über die Vorteile des Hybrid-Konzeptes hinaus durch entsprechende Auslegung und Architektur der Komponenten die Verlustleistung reduzieren, der Bauraum und das Gewicht verringern und 48-V-Komponenten in ein Mehrspannungs-Bordnetz integrieren.

Prinzipieller Aufbau des
48-V-Systems.
48-V-Systems. Delphi

Warum 48-V-Hybride?

„Autokäufer werden 48-V-Mild-Hybride wegen der zusätzlichen Leistung kaufen. Autohersteller werden die Technologie auf den Markt bringen, weil sie auf diese Weise leichter Emissionsstandards einhalten können“, konstatiert Owens. Er geht davon aus, dass 2025 jedes zehnte Fahrzeug ein 48-V-Mild-Hybrid sein wird: „Um diese Zahl einzuordnen – das sind elf Millionen Einheiten pro Jahr, also drei Mal so viele, wie die Hersteller jährlich Pickups verkaufen, oder halb so viele Einheiten wie der weltweite Diesel-Pkw-Markt.“

Aus Sicht des Umweltschutzes bietet diese Entwicklung laut Owens ein großes Einsparpotenzial. Mit elf Millionen 48-V-Mild-Hybriden würde sich seiner Meinung nach der Erdölverbrauch über die gesamte Lebensdauer der Fahrzeugflotte hinweg um über 15 Milliarden Liter verringern. Laut US-Energieministerium (DOE) entspricht dies der Kohlenstoffbindung eines Waldes der Größe Islands. Auf die Treibhausgasemissionen hätte es laut DOE den gleichen Effekt, als würden rund 20 Millionen Kubikmeter Kohle weniger verbrannt.