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Elektropower für Otto und Diesel.

Elektropower für Otto und Diesel.

  • 05.01.2017
  • E-Mobilität
  • Illustration: Realgestalt
  • Text: Walther Wuttke

Das 48-Volt-Bordnetz macht’s möglich: Bei den neu entwickelten Motoren kombiniert Mercedes-Benz konventionelle Technologie mit Hybridantrieben.

„Die Nachricht von meinem Tod ist stark übertrieben“, kommentierte ein sehr lebendiger Mark Twain die Meldung über sein vermeintliches Ableben. Ähnlich geht es in diesen Tagen auch den Entwicklern von Verbrennungsmotoren. Während fast ohne Unterbrechung das baldige Ende der Otto- und Dieselaggregate und deren Ablösung durch elektrische Antriebe verkündet werden, arbeiten die Entwickler an immer saubereren und effizienteren Otto- und Diesel-Antriebslösungen, die allerdings auf elektrische Nachhilfe zurückgreifen.

 

Denn die Antriebsentwicklung bei Mercedes-Benz kombiniert inzwischen elektrische Unterstützung mit konventioneller Technik. Als jüngste Innovation zeigte das Unternehmen jetzt seine neu entwickelten Motoren, die dank eines 48-Volt-Bordnetzes die Unterschiede zwischen konventionellen Antrieben und Hybridantrieben verwischen.

Ausgezeichnete Verbrauchswerte

Für Thomas Weber, im Daimler-Vorstand für die Konzernforschung und Fahrzeugentwicklung verantwortlich, ist diese Kombination ein logischer Schritt. „Die konsequente Optimierung unserer Hightech-Motoren spielt in unserer Roadmap für nachhaltige Mobilität eine entscheidende Rolle. Wir setzen bei der Mobilität der Zukunft bewusst nicht auf eine solitäre Antriebsform, sondern auf eine Koexistenz zwischen effizienten und sauberen Benzinern, Diesel-, Plug-in-Hybrid-, Batterie- und Wasserstoffantrieben – alle Antriebsformen haben ihre Berechtigung und Zukunftschancen.“

 

Mit der Integration des 48-Volt-Bordnetzes erreichen die modernen Motoren ausgezeichnete Verbrauchswerte. Das neue Bordnetz treibt zudem unter anderem die besonders viel Energie schluckenden Aggregate wie Wasserpumpe und Klimakompressor an. Außerdem lassen sich auch innovative Technologien wie den jetzt als Weltneuheit präsentierten elektrischen Zusatzverdichter (eZV) in die Antriebsarchitektur integrieren. Der Verdichter sorgt innerhalb weniger Sekundenbruchteile für ausreichend Ladedruck. Das Ergebnis dieser Teilhybridisierung sind deutlich verringerte Verbrauchs- und CO₂-Werte.

„ Wir setzen bei der Mobilität der Zukunft bewusst nicht auf eine solitäre Antriebsform. “

Thomas Weber, Vorstandsmitglied der Daimler AG, Konzernforschung & Mercedes-Benz Cars Entwicklung

Booster beim Beschleunigen

In dem Integrierten Starter-Generator (ISG) sind Anlasser und Lichtmaschine in einem Elektromotor vereint, der zwischen Motor und Getriebe platziert ist, sodass auf den Riemenantrieb für Nebenaggregate verzichtet werden kann. Das kommt auch dem Platzbedarf des Antriebs zugute. Dank ISG passt der neue Antrieb als Reihen-Sechszylinder unter die Motorhaube. ISG übernimmt unter anderem auch den Kaltstart und beschleunigt in dieser für die Umwelt besonders kritischen Phase das schnelle Warmlaufen des Motors. Wie bei einem Hybridantrieb hilft der im ISG integrierte Elektromotor auch als Booster beim Beschleunigen und speist die Lithium-Ionen-Batterie mit zusätzlicher Energie, die beim Bremsen gewonnen wird.

 

Die höheren Kosten dieser Technologie sollen sich langfristig durch die deutlichen Verbrauchseinsparungen auszahlen. Die liegen zwischen zehn und 15 Prozent und damit auf dem Niveau, das bisher allein von Hybridantrieben erreicht wurde. Möglich wurde dies auch dadurch, dass die Ingenieure den innovativen Antrieb häufiger in einem verbrauchsgünstigen Kennfeld laufen lassen können.

Deutlich verringerte Verbrauchs- und CO₂-Werte.

Die S-Klasse macht den Auftakt

Die geringeren Emissionen werden auch realisiert, weil die Technik den Motor häufiger als bei den bisher üblichen Start/Stopp-Systemen abschalten kann, sodass sich der Antrieb zum Beispiel beim Ausrollen vor der Ampel kurzfristig ausschaltet, wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt. Wird der Motor wieder benötigt, kommt der Antrieb dank des 48-Volt-Systems unmittelbar wieder auf Touren. Die neue Technik wird im kommenden Jahr in die Modellpalette eingeführt, wobei die S-Klasse den Auftakt machen wird. Nach und nach werden weitere Modelle folgen.

 

Mit der 48-Volt-Bordtechnik lässt sich die Leistung im Boost-Modus um zehn bis 15 kW (14 bis 20 PS) kurzfristig steigern und lassen sich 80 Prozent der Bremsenergie speichern. Die CO₂-Emissionen sinken so um sieben bis zwölf Gramm je Kilometer. Zahlreiche Vorteile des ISG gelten auch für den Riemengetriebenen Starter-Generator (RSG), bei dem die vorhandenen Befestigungspunkte am Motor genutzt werden.

Höhere Spannung für mehr Komfort

Neben den technischen Vorteilen wie geringerem Verbrauch beeinflusst das 48-Volt-Netz auch die Komfortvorrichtungen. Denn Klimaanlage, elektrische Heizelemente oder Sauglüfter lassen sich in Zukunft mit höherer Spannung antreiben, sodass bei gleicher Leistung nur ein Viertel der Energie durch wesentlich dünnere und leichtere Leitungen fließen muss. Zudem lassen sich mit dem neuen Netz weitere Elemente aus den Bereichen Infotainment und Assistenzsysteme aufbauen.

 

Als erster Antrieb nutzt der neue Sechszylinder M256 die ISG-Technik. Der neue Motor leistet mehr als 300 kW (408 PS) und bietet dank ISG die Fahrleistungen eines Achtzylinders mit deutlich geringeren Verbrauchs- und Emissionswerten. Die Leistung eines Sechszylinders bietet der neue Vierzylinder-Otto-Motor M264. Er ist mit einem riemengetriebenen 48-Volt-Starter-Generator und einer 48-Volt-Wasserpumpe ausgestattet und rollt ebenfalls im kommenden Jahr als erster Vierzylinder in der S-Klasse auf den Markt.

 

Sieben Prozent weniger Verbrauch

Die neuen Ottomotoren verfügen darüber hinaus über Partikelfilter, mit denen die Umweltbelastung weiter reduziert wird. Als weitere Neuentwicklungen kommen ein neu entwickelter Achtzylinder mit Zylinderabschaltung sowie ein Sechszylinder-Diesel auf den Markt, der bei gestiegener Leistung (mehr als 230 kW/313 PS) mehr als sieben Prozent weniger verbraucht als sein Vorgänger.

80 Prozent der Bremsenergie lassen sich speichern.

Auf dem Weg zur weltweiten Batterieproduktion.

Daimler setzt auf die Zukunft der Elektromobilität und baut seinen sächsischen Standort Kamenz zu seinem globalen Produktions- und Kompetenzzentrum für Lithium-Ionen-Akkus aus. Dafür werden die Produktions- und Logistikfläche auf 80.000 Quadratmeter vervierfacht. In direkter Nachbarschaft zu den bereits bestehenden Produktionsanlagen haben jetzt die Bauarbeiten für die neue Fabrikation begonnen. Damit produziert die Daimler-Tochter Accumotive in dem rund 50 Kilometer von Dresden entfernten Kamenz künftig alle Batterien für die Hybrid- und Elektrofahrzeuge der Marken Mercedes-Benz und smart. Außerdem entstehen in Kamenz auch die stationären Energiespeicher sowie die Energiespeicher für die 48-Volt-Bordnetze. In den kommenden Jahren wird diese Technologie nach und nach in die verschiedenen Baureihen integriert. „Wir entwickeln uns zum Kompetenzzentrum der weltweiten Batterieproduktion“, erklärt Frank Blome, Geschäftsführer der Deutschen Accumotive und in Zukunft für die globale Batterieproduktion verantwortlich.

Insgesamt investiert Daimler am Standort Kamenz rund 500 Millionen Euro – gut die Hälfte der in den kommenden Jahren geplanten Investitionen in den globalen Batterie-Produktionsverbund. Am Ende der Ausbauphase wird in Kamenz eine der weltweit größten und gleichzeitig modernsten Produktionsanlagen für Batterien stehen. Sie soll den wachsenden Bedarf nach innovativen Energiespeichern befriedigen.

„Bis zum Jahr 2025 werden wir allein im Pkw-Segment mehr als zehn reine Elektrofahrzeuge im Portfolio haben. Parallel treiben wir unsere Plug-in-Hybrid-Offensive und die Einführung von 48-Volt-Systemen konsequent voran. Hocheffiziente Batterien sind ein wichtiger Bestandteil unserer Strategie und integraler Teil der Fahrzeugarchitektur und damit kein Produkt von der Stange. Die Entwicklung, Fertigung und Integration dieser komplexen Systeme in unsere Fahrzeuge zählen zu unseren Kernkompetenzen“, erklärte Daimler-Entwicklungsvorstand Thomas Weber beim Beginn der Bauarbeiten. Als einziger deutscher Hersteller produziert Daimler die Batterien für seine Elektro- und Hybridfahrzeuge in Eigenregie.

Das neue Werk wird für eine CO₂-neutrale Produktion ausgelegt, um auch auf diese Weise die klimaschonende Wirkung der E-Mobilität zu verstärken. Um dies zu erreichen, übernehmen ein Blockheizwerk und eine Photovoltaikanlage zusammen mit stationären Batteriespeichern die Energieversorgung. Auf dem Dach der neuen Fertigung werden Solarmodule auf der Fläche von zwei Fußballfeldern montiert. Diese sollen eine Leistung von zwei Megawatt liefern. Zusätzlich kommen in der neuen Fabrik modernste Anlagen und Technologien zum Einsatz. Auch im Bereich Industrie 4.0 soll die Fabrikation Maßstäbe setzen.

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