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- Die Mobilität der Zukunft erfordert vielfältige Antriebskonzepte: vom Verbrennungsmotor über Hybridantrieb bis hin zum reinen Elektroantrieb
- Vielfalt beherrschen: Effizienzsteigerung und Elektrifizierung
- Systemkompetenz ermöglicht optimales Zusammenspiel der Komponenten und erschließt weitere Einsparpotentiale bei Emissionen und Verbrauch
Das Auto der Zukunft kann elektrisch fahren und wird auf absehbare Zeit auch noch von einem klassischen Verbrennungsmotor angetrieben werden: "Automobilzulieferer und Hersteller müssen noch auf viele Jahre die Vielfalt sämtlicher Antriebskonzepte beherrschen und auf breiter Front weiterentwickeln, um die Herausforderungen, die sich vor allem durch die strengere Gesetzgebung ergeben, zu bewältigen, sagt José Avila, Leiter der Continental-Division Powertrain und Mitglied des Vorstands der Continental AG. Der internationale Automobilzulieferer setzt in seiner Entwicklung auf die komplette Bandbreite der Antriebskonzepte und bietet den Automobilherstellern vom Verbrenner bis hin zum reinen Elektroantrieb modular aufgebaute Systeme an, um flexibel auf die Markterfordernisse reagieren zu können. Die Einzelkomponenten dieser Antriebskonzepte müssen im System optimal aufeinander abgestimmt und ausbalanciert sein. Dadurch lässt sich mit bereits vorhandener Technologie der Verbrauch signifikant senken. "Allein eine optimierte Auslegung und Abstimmung aller Fahrzeugkomponenten im Gesamtsystem bringt eine Einsparung von bis zu 15 Prozent CO2-Reduktion", sagt Avila.
Mobilität von Morgen: Verbrennungsmotor, Hybridantrieb, elektrisches Fahren
Da jedes Hybridfahrzeug über einen Verbrennungs- und Elektromotor verfügt, werden auch am Ende dieses Jahrzehnts die meisten Autos weltweit mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sein. "Wir schätzen, dass reine Elektrofahrzeuge 2020 auf einen Anteil von rund drei Prozent kommen", sagte Avila. Aber Benziner und Diesel sind bis dahin zu einem hohen Grad elektrifiziert: Mit Stopp-Start Systemen, die beim Fahrzeugstopp automatisch den Verbrennungsmotor abstellen und beim Tritt aufs Gaspedal schneller als derzeit wieder starten, mit einem Elektroantrieb, der ein emissionsfreies Fahren für kurze Distanzen z.B. in der Stadt erlaubt, aber auch mit elektrifizierten Nebenaggregaten, die bei Bedarf zu- und abgeschaltet werden können. Die stetige Verschärfung der CO2-Ziele wird zu einem spürbaren Zuwachs an Fahrzeugen mit Mild-Hybrid-Systemen führen. Insbesondere in kleineren Fahrzeugen werden extrem hubraumreduzierte, aber hoch aufgeladene Verbrennungsmaschinen mit Elektromotoren kombiniert, die das Fahren elektrisch unterstützen. Um ein weiteres Potenzial zur CO2-Reduzierung ausschöpfen zu können, wird es die Plug-in-Technologie ermöglichen Fahrzeuge an der konventionellen Haushaltssteckdose wieder aufzuladen. Komplett auf elektrische Energie als Antriebsquelle setzen reine Elektrofahrzeuge. Um diese im Bedarfsfall auch für längere Strecken einsetzen zu können, werden sie mit einem sogenannten Range-Extender ausgestattet sein. Das ist ein kleiner Verbrennungsmotor an Bord des Autos, der als Generator dient. Elektro-Fahrzeuge mit Brennstoffzelle als Energiequelle erzeugen ihren eigenen Strom an Bord. Wasserstoff wird hierbei als Primärenergieträger dienen.
Erst ab 2030, so die Schätzungen, wird der Anteil der Elektrofahrzeuge weltweit auf über zehn Prozent ansteigen.
Vielfalt beherrschen: Effizienzsteigerung und Elektrifizierung
Continental geht zwei Wege, um die Vielfalt zukünftiger Antriebe zu beherrschen:
Zum einen die Effizienzsteigerung herkömmlicher Antriebe mit innovativen Technologien wie Abgasturbolader, neue innovative Einspritz- und Zündsysteme oder optimierte bedarfsgeregelte Kraftstoffpumpen, zum anderen die Elektrifizierung des Antriebsstrangs mit den Kernkomponenten Leistungselektronik, elektrischem Motor und Energiespeicher.
Weitere Beispiele zur Optimierung und Elektrifizierung des Antriebsstrangs:
- Motor- und Getriebesteuerung: Die neue Motorsteuerungsplattform "Engine Management System 3" (EMS 3) ist nicht nur auf unterschiedlichste Einspritzsysteme ausgelegt, sondern auch auf die Integration von Hybridtechnologie. Bei der Steuerung von verbrauchsgünstigen Doppelkupplungsgetrieben wurde die elektromechanische Steuerung konkurrierend zur Hydraulik serienreif gemacht: Die elektromechanische Getriebesteuerung für trockene Doppelkupplungsgetriebe ist weltweit ein Novum.
- Einspritz- und Kraftstoffsysteme: Continental gehört zu den weltweit führenden Anbietern von Common-Rail-Systemen, Hochdruckpumpen und Einspritzventilen. Auch kleinste Kraftstoffmengen müssen absolut genau dosiert werden. Von Continental entwickelte Verfahren erlauben dies für Otto- und Dieseleinspritzsysteme robust und zuverlässig über die gesamte Lebensdauer. Die nächste Generation der bedarfsgerechten Kraftstoffpumpe trägt ebenso zur weiteren Optimierung des Verbrauchs bei.
- Luft- und Abgaspfad: Ein wesentlicher Ansatz zur Verbrauchssenkung ist "Downsizing", d.h. der Einsatz kleinerer Motoren mit Turboaufladung und Direkteinspritzung. Der von Continental entwickelte Turbolader geht noch in diesem Jahr in die Großserie. Zu den Technologien zur Abgasnachbehandlung gehören SCR-Systeme zur Reduktion des Stickoxidaustoßes. Über innovative Sensoren von Continental werden die Motor-, Katalysator- und Umgebungsdaten ermittelt und in der Motorelektronik ausgewertet.
- Elektrifizierung & E-Mobility: Stopp-Start Systeme werden alle Fahrzeugklassen erobern. Zukünftige Systeme sorgen noch effizienter dafür, dass auch schon kleinste Standzeiten des Fahrzeugs genutzt werden können, um den Motor abzuschalten. Die Rückgewinnung von Energie (Rekuperation) stellt hohe Anforderungen an das Energiemanagement und erfordert eine intelligente Steuerung und Sensorik.
In E-Fahrzeugen erfordert die Notwendigkeit zum sparsamen Umgang mit elektrischer Energie ein ausgeklügeltes Thermomanagement, bei dem auch der Wärmehaushalt von Leistungselektronik, Batterie und E-Maschine exakt gesteuert werden muss.
Die Leistungselektronik von Continental für Hybrid - und Elektrofahrzeuge wird bereits in der zweiten Generation produziert. Sie ist deutlich kleiner als Wettbewerbsprodukte. Bei Elektromotoren setzt Continental weltweit Standards und produziert fremderregte Elektromotoren, sog. Synchronous Machines (SM), die ohne Seltene-Erden Magnete auskommen und einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisen.
Systemkompetenz erschließt weitere Einsparpotentiale
Die gezielte und laufende Optimierung aller Antriebskomponenten ist wichtig, um die Effizienz weiter zu steigern. Gleichzeitig lässt sich aber durch das optimale Zusammenspiel und die richtige Auswahl der Komponenten im System eine zusätzliche Verbrauchs- und Emissionsreduzierung erzielen. Continental bietet hier den Vorteil der Systemkompetenz "im Haus", d.h. das eigene Elektronik Know-how wird ergänzt durch die Mechanikkompetenz in der Zusammenarbeit mit der Schaeffler Gruppe sowie durch die bei Emitec vorhandenen Technologien zur Abgasnachbehandlung. "Ein aufeinander abgestimmtes System ist besser als die Summe aller einzelner Komponenten", betonte Avila.
- Die Mobilität der Zukunft erfordert vielfältige Antriebskonzepte: vom Verbrennungsmotor über Hybridantrieb bis hin zum reinen Elektroantrieb
- Vielfalt beherrschen: Effizienzsteigerung und Elektrifizierung
- Systemkompetenz ermöglicht optimales Zusammenspiel der Komponenten und erschließt weitere Einsparpotentiale bei Emissionen und Verbrauch
Das Auto der Zukunft kann elektrisch fahren und wird auf absehbare Zeit auch noch von einem klassischen Verbrennungsmotor angetrieben werden: "Automobilzulieferer und Hersteller müssen noch auf viele Jahre die Vielfalt sämtlicher Antriebskonzepte beherrschen und auf breiter Front weiterentwickeln, um die Herausforderungen, die sich vor allem durch die strengere Gesetzgebung ergeben, zu bewältigen, sagt José Avila, Leiter der Continental-Division Powertrain und Mitglied des Vorstands der Continental AG. Der internationale Automobilzulieferer setzt in seiner Entwicklung auf die komplette Bandbreite der Antriebskonzepte und bietet den Automobilherstellern vom Verbrenner bis hin zum reinen Elektroantrieb modular aufgebaute Systeme an, um flexibel auf die Markterfordernisse reagieren zu können. Die Einzelkomponenten dieser Antriebskonzepte müssen im System optimal aufeinander abgestimmt und ausbalanciert sein. Dadurch lässt sich mit bereits vorhandener Technologie der Verbrauch signifikant senken. "Allein eine optimierte Auslegung und Abstimmung aller Fahrzeugkomponenten im Gesamtsystem bringt eine Einsparung von bis zu 15 Prozent CO2-Reduktion", sagt Avila.
Mobilität von Morgen: Verbrennungsmotor, Hybridantrieb, elektrisches Fahren
Da jedes Hybridfahrzeug über einen Verbrennungs- und Elektromotor verfügt, werden auch am Ende dieses Jahrzehnts die meisten Autos weltweit mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet sein. "Wir schätzen, dass reine Elektrofahrzeuge 2020 auf einen Anteil von rund drei Prozent kommen", sagte Avila. Aber Benziner und Diesel sind bis dahin zu einem hohen Grad elektrifiziert: Mit Stopp-Start Systemen, die beim Fahrzeugstopp automatisch den Verbrennungsmotor abstellen und beim Tritt aufs Gaspedal schneller als derzeit wieder starten, mit einem Elektroantrieb, der ein emissionsfreies Fahren für kurze Distanzen z.B. in der Stadt erlaubt, aber auch mit elektrifizierten Nebenaggregaten, die bei Bedarf zu- und abgeschaltet werden können. Die stetige Verschärfung der CO2-Ziele wird zu einem spürbaren Zuwachs an Fahrzeugen mit Mild-Hybrid-Systemen führen. Insbesondere in kleineren Fahrzeugen werden extrem hubraumreduzierte, aber hoch aufgeladene Verbrennungsmaschinen mit Elektromotoren kombiniert, die das Fahren elektrisch unterstützen. Um ein weiteres Potenzial zur CO2-Reduzierung ausschöpfen zu können, wird es die Plug-in-Technologie ermöglichen Fahrzeuge an der konventionellen Haushaltssteckdose wieder aufzuladen. Komplett auf elektrische Energie als Antriebsquelle setzen reine Elektrofahrzeuge. Um diese im Bedarfsfall auch für längere Strecken einsetzen zu können, werden sie mit einem sogenannten Range-Extender ausgestattet sein. Das ist ein kleiner Verbrennungsmotor an Bord des Autos, der als Generator dient. Elektro-Fahrzeuge mit Brennstoffzelle als Energiequelle erzeugen ihren eigenen Strom an Bord. Wasserstoff wird hierbei als Primärenergieträger dienen.
Erst ab 2030, so die Schätzungen, wird der Anteil der Elektrofahrzeuge weltweit auf über zehn Prozent ansteigen.
Vielfalt beherrschen: Effizienzsteigerung und Elektrifizierung
Continental geht zwei Wege, um die Vielfalt zukünftiger Antriebe zu beherrschen:
Zum einen die Effizienzsteigerung herkömmlicher Antriebe mit innovativen Technologien wie Abgasturbolader, neue innovative Einspritz- und Zündsysteme oder optimierte bedarfsgeregelte Kraftstoffpumpen, zum anderen die Elektrifizierung des Antriebsstrangs mit den Kernkomponenten Leistungselektronik, elektrischem Motor und Energiespeicher.
Weitere Beispiele zur Optimierung und Elektrifizierung des Antriebsstrangs:
- Motor- und Getriebesteuerung: Die neue Motorsteuerungsplattform "Engine Management System 3" (EMS 3) ist nicht nur auf unterschiedlichste Einspritzsysteme ausgelegt, sondern auch auf die Integration von Hybridtechnologie. Bei der Steuerung von verbrauchsgünstigen Doppelkupplungsgetrieben wurde die elektromechanische Steuerung konkurrierend zur Hydraulik serienreif gemacht: Die elektromechanische Getriebesteuerung für trockene Doppelkupplungsgetriebe ist weltweit ein Novum.
- Einspritz- und Kraftstoffsysteme: Continental gehört zu den weltweit führenden Anbietern von Common-Rail-Systemen, Hochdruckpumpen und Einspritzventilen. Auch kleinste Kraftstoffmengen müssen absolut genau dosiert werden. Von Continental entwickelte Verfahren erlauben dies für Otto- und Dieseleinspritzsysteme robust und zuverlässig über die gesamte Lebensdauer. Die nächste Generation der bedarfsgerechten Kraftstoffpumpe trägt ebenso zur weiteren Optimierung des Verbrauchs bei.
- Luft- und Abgaspfad: Ein wesentlicher Ansatz zur Verbrauchssenkung ist "Downsizing", d.h. der Einsatz kleinerer Motoren mit Turboaufladung und Direkteinspritzung. Der von Continental entwickelte Turbolader geht noch in diesem Jahr in die Großserie. Zu den Technologien zur Abgasnachbehandlung gehören SCR-Systeme zur Reduktion des Stickoxidaustoßes. Über innovative Sensoren von Continental werden die Motor-, Katalysator- und Umgebungsdaten ermittelt und in der Motorelektronik ausgewertet.
- Elektrifizierung & E-Mobility: Stopp-Start Systeme werden alle Fahrzeugklassen erobern. Zukünftige Systeme sorgen noch effizienter dafür, dass auch schon kleinste Standzeiten des Fahrzeugs genutzt werden können, um den Motor abzuschalten. Die Rückgewinnung von Energie (Rekuperation) stellt hohe Anforderungen an das Energiemanagement und erfordert eine intelligente Steuerung und Sensorik.
In E-Fahrzeugen erfordert die Notwendigkeit zum sparsamen Umgang mit elektrischer Energie ein ausgeklügeltes Thermomanagement, bei dem auch der Wärmehaushalt von Leistungselektronik, Batterie und E-Maschine exakt gesteuert werden muss.
Die Leistungselektronik von Continental für Hybrid - und Elektrofahrzeuge wird bereits in der zweiten Generation produziert. Sie ist deutlich kleiner als Wettbewerbsprodukte. Bei Elektromotoren setzt Continental weltweit Standards und produziert fremderregte Elektromotoren, sog. Synchronous Machines (SM), die ohne Seltene-Erden Magnete auskommen und einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisen.
Systemkompetenz erschließt weitere Einsparpotentiale
Die gezielte und laufende Optimierung aller Antriebskomponenten ist wichtig, um die Effizienz weiter zu steigern. Gleichzeitig lässt sich aber durch das optimale Zusammenspiel und die richtige Auswahl der Komponenten im System eine zusätzliche Verbrauchs- und Emissionsreduzierung erzielen. Continental bietet hier den Vorteil der Systemkompetenz "im Haus", d.h. das eigene Elektronik Know-how wird ergänzt durch die Mechanikkompetenz in der Zusammenarbeit mit der Schaeffler Gruppe sowie durch die bei Emitec vorhandenen Technologien zur Abgasnachbehandlung. "Ein aufeinander abgestimmtes System ist besser als die Summe aller einzelner Komponenten", betonte Avila.
