STRUKTURSTUDIE - page 30

Kapitel 2
(2014)] sowie in der Einführung der variablen Verdichtung (Variable
Compression Ratio, VCR), ggf. samt der zugehörigen elektrischen
Steuerung (−5 %), und neuen Brennverfahren wie der homogenen
Kompressionszündung (Homogeneous Charge Compression Ignition,
HCCI, oder Controlled Auto Ignition, CAI, −10 %) [Wallentowitz (2011)].
Neben den zuvor beschriebenen Technologien zur Senkung der
Fahrwiderstände und Emissionen konventioneller Antriebsstränge
existieren auch Lösungen, die außerhalb des Verbrennungsmotors
angesiedelt sind. Im Bereich der Karosserie zählen hierzu steu-
erbare Kühlluftklappen, die den Luftwiderstand verringern (−2 %)
[André (2014)]. Des Weiteren kann die (12-V-)Bordnetzbatterie
zur Gewichtsreduktion als Lithium-Ionen- statt als Blei-Säure-
Energiespeicher ausgeführt werden. Zusätzliche Maßnahmen be-
stehen in Start-Stopp-Systemen (−7 %). Diese lassen sich durch
konventionelle (Ritzel-)Anlasser/Starter samt der zugehörigen
elektrischen Steuerung realisieren. Weiterentwickelte, komfortab-
lere Varianten nutzen riemengetriebene Startergeneratoren (RSG,
auch Riemenstartergeneratoren genannt) oder integrierte Star-
tergeneratoren (ISG) bzw. Kurbelwellenstartergeneratoren (KSG).
Start-Stopp-Systeme mit Rekuperationsfunktion und zugehöri-
gem Inverter können (vergleichbar mit dem batterieelektrischen
Automobil) Energie beim Bremsen in die (12-V-)Bordnetzbatterie
einspeisen und damit den Generator entlasten. Durch eine hö-
herwertigere 12-V-Batterie und eine angepasste Motorsteuerung
gelingt es, elektrifizierte Nebenaggregate (ebenfalls vergleichbar
zum batterieelektrischen Automobil) auch beim Stillstand des Ver-
brennungsmotors zu betreiben. Die beiden zuvor genannten Kon-
figurationen werden in verschiedenen Quellen als Micro-Hybrid
bezeichnet (−7 %).
Über die Start-Stopp-Funktion hinaus bietet ein zusätzliches
Fahrzeug-Bordnetz mit einer höheren Spannung die Vorteile, mehr
Bremsenergie zurückzugewinnen und den Verbrennungsmotor
beim Beschleunigen elektrisch zu unterstützen (−10 %). Eine sol-
che Konfiguration wird als Mild-Hybrid bezeichnet. Hierfür kom-
men nur Startergeneratoren mit entsprechend leistungsfähigen
Elektromotoren infrage. Außerdem benötigt das zusätzliche Bord-
netz einen eigenen (Lithium-Ionen-)Energiespeicher sowie einen
Gleichspannungswandler zur Verbindung mit dem 12-V-Bordnetz
[Hofmann (2014); Götte (2014)].
Ein solches zusätzliches Fahrzeug-Bordnetz bietet neben der
Mild-Hybrid-Funktion diverse Potenziale zur Reduktion der CO
2
-
Emissionen eines konventionellen Antriebsstrangs. So gelingt es,
Anwendungen mit hoher Leistungsaufnahme (beispielsweise für
Komfortfunktionen) im Automobil umzusetzen und gleichzeitig das
Gewicht des Bordnetzes sowie Leistungsverluste in Grenzen zu
halten oder sogar zu vermindern. Außerdem lässt sich die Effizienz
vonKomponenten steigern.Wird etwa ein elektrischer Kompressor,
der in Reihe mit einem Turbolader geschaltet ist, mit mehr als 12 V
versorgt, verbessert dies die Wirkung der Aufladung [Aymanns
(2014)]. Ein höheres Spannungsniveau im Fahrzeug erlaubt des
Weiteren, Aggregate nicht mehr mechanisch, sondern elektrisch
und damit effizienter zu betreiben. Ein Beispiel hierfür ist der Ein-
satz eines elektrischen Klimakompressors und einer elektrischen
Wasserpumpe im nicht-batterieelektrischen Automobil, was die
positiven Auswirkungen der Elektrifizierung des Antriebsstrangs
auch auf konventionelle Fahrzeuge deutlich macht. Zukünftig
sollen alle Neufahrzeuge deutscher Automobilhersteller über ein
zweites Bordnetz mit einer Spannungslage von 48 V verfügen [Voll-
mer (2011)]. Mit diesem Wert liegt das zweite Bordnetz noch unter
dem Berührschutzbereich (
60 V), in dem besondere Sicherheits-
und Qualifizierungsmaßnahmen zu treffen sind. Trotzdem können
mit 48 V bereits Mild-Hybridfahrzeuge realisiert werden (bisherige
Mild-Hybridfahrzeuge weisen teilweise deutlich höhere Spannun-
gen auf). Außerdem lassen sich (wie beim batterieelektrischen
Antriebsstrang) neben den Komponenten der Klimatisierung auch
in konventionellen Automobilen weitere Systeme elektrifizieren,
wie die Lenkung und die Bremse. Generell wird erwartet, dass
durch eine Umstellung auf elektrische Nebenaggregate eine Sen-
kung der CO
2
-Emissionen um 2 % möglich ist [Wallentowitz (2011);
Friedrich (2013); Richter (2014)]. In den Beschreibungen der Tech-
nologien zur Optimierung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor
kommt der hohe Anteil elektrischer Funktionen zum Vorschein. Bei
Anwendung aller genannter Maßnahmen muss deswegen selbst
dann, wenn ein konventioneller Antriebsstrang zugrunde liegt, im
Prinzip von einem elektrifizierten Automobil gesprochen werden.
2.4 SONSTIGE FAHRZEUGKOMPONENTEN
2.4.1 NEBENAGGREGATE
Es ist eine Vielzahl von Nebenaggregaten zur Sicherstellung der
Funktionsfähigkeit des Verbrennungsmotors (Schmierölpumpe,
28
1...,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29 31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,...116
Powered by FlippingBook