Der Hybridantrieb im BMW Active Hybrid 7

  • View
    222

  • Download
    7

Embed Size (px)

Transcript

  • Der HybriDAntrieb IM BMW ActIve HyBrId 7Neben dem BMW ActiveHybrid X6, der im Oktober 2009 als Vollhybrid seine Markteinfhrung hatte, bringt

    BMW nun mit dem ActiveHybrid 7 einen Mild-Hybrid als weiteres Modell in Serie. Die BMW Group hat bereits

    1,8 Millionen BMW Fahrzeuge mit EfficientDynamics-Technik an Kunden ausgeliefert. So befinden sich in vielen

    BMW Modellen verbrauchsreduzierende Manahmen. Nur so war eine Reduktion des Flottenverbrauchs auf

    unter 160 g CO2/km bereits 2008 mglich.

    IndustrIe AlTERNATiVE ANTRiEBE

    628

  • MotIvatIon

    BMW Hybridmodelle sind ein weiterer technologischer Schritt zur Verbrauchssenkung und stellen die Brcke zum komplett elektrischen Fahren dar. Mit dem ActiveHybrid 7 wird die BMW EfficientDynamicsStrategie um das weltweit fahrleistungsstrkste HybridSerienfahrzeug ergnzt. Neben der BMW typischen Fahrdynamik zeigt das Fahrzeug auch das volle Potenzial eines MildHybridKonzepts in Bezug auf die Reduzierung der CO2Emissionen. Durch eine konsequent verbrauchsorientierte Antriebsauslegung sowie einer Vielzahl von Optimierungsmanahmen im Antriebsmanagement konnte mit 219 g CO2/km im europischen Fahrzyklus ein vergleichsweise niedriger Wert fr eine AchtzylinderLuxuslimousine erreicht werden.

    entwIcklungszIele

    Bei der Entwicklung des ActiveHybrid 7 standen vor allem die folgenden kundenrelevanten Anforderungen im Vordergrund:

    Reduzierung des Verbrauchs um 17 % gegenber dem Vergleichsmodell 750iFahrleistungen gleich oder besser als der 750i

    :

    :

    Mehrgewicht durch die Hybridkomponenten kleiner 75 kgweltweiter EinsatzErfllung der aktuellen Emissionsanforderungen inklusive JapanGreenCar4 StarRatingErsteinsatz eines LiIonenHVSpeichers im Automobilbereich gemeinsam mit der Daimler AG.

    antrIebskonzept

    Der Antrieb des 750iA musste erheblich modifiziert werden, um die hybridspezifischen Anforderungen des ActiveHybrid 7 zu erfllen, . Dabei sollten keine nennenswerten Einschrnkungen bei der Nutzlast und dem Kofferraumvolumen entstehen. In Summe konnten die Anforderungen erfllt werden, denn die Gewichtssteigerung durch die Hybridkomponenten liegt bei 75 kg und das zustzlich bentigte Kofferraumvolumen fr die LithiumIonenBatterie betrgt 40 l.

    Der ActiveHybrid 7 wurde als paralleler Hybrid konzipiert und kommt dabei mit einem Elektromotor auf der Kurbelwelle aus. Bei diesem Konzept knnen Verbrennungsmotor und Elektromotor additiv auf die Kurbelwelle wirken. Damit verfgt der

    :

    ::

    :dIpl.-Ing. edMund bauchrowItz

    ist verantwortlicher Projektleiter Hybridantriebe 7er Reihe bei der

    BMW Group in Mnchen.

    dIpl.-Ing. hubert graf ist Gruppenleiter Applikation Hybrid

    bei der BMW Group in Mnchen.

    dIpl.-Ing. frank kessler ist Hauptabteilungsleiter

    Entwicklung elektrische Antriebs-komponenten, Elektrik/Elektronik, bei der BMW Group in Mnchen.

    dIpl.-Ing. Marc lIchtenberger ist Gruppenleiter Getriebefunktionen und Peripherie bei der BMW Group

    in Mnchen.

    AuTOREN

    Der Antrieb des ActiveHybrid 7

    09i2010 112. Jahrgang 629

  • ActiveHybrid 7 bereits bei einer Drehzahl von 1000/min ber ein Drehmoment von 520 Nm. Unter den Prmissen Package, Kosten, Verbrauch und Fahrleistung bildet der MildHybrid im Leistungsbereich von 15 bis 20 kW das Optimum. Eine weitere Steigerung der elektrischen Leistung wrde zwar zu einer weiteren Verbesserung der Fahrleistung fhren, aber bei der gewhlten Systemkonfiguration nicht zu einer weiteren Verbrauchsreduzierung. Gleichzeitig wrden Gewicht, Kosten sowie PackageProbleme zunehmen.

    der hybrIdantrIeb MIt seInen koMponenten

    Als Verbrennungsmotor kommt der auch in der Basisvariante 750i eingesetzte 4,4lAchtzylinderOttomotor zum Einsatz. Das eigenstndige Konstruktionsprinzip mit zwei direkt im VRaum angeordneten Turboladern bietet in der Grundauslegung noch ausreichend Potenzial fr die realisierte Anhebung des Leistungs und Drehmomentwertes im ActiveHybrid 7. Durch Anpassung der Motorapplikation stehen ein maximales Drehmoment von 650 Nm zwischen 2000 und 4500/min sowie eine Hchstleistung von 330 kW zwischen 5500 und 6000/min zur Verfgung und sorgen fr Durchzugskraft aus niedrigen Drehzahlen und lang anhaltende Schubkraft bis zur Maximaldrehzahl.

    Die Modifikationen des Grundmotors umfassen den Einsatz optimierter Grundmotorlager und die Vereinfachung des Riementriebes durch den Entfall des mechanischen Klimakompressors und 12VGenerators. Das zustzliche Massentrgheitsmoment der EMaschine wird ber den Einsatz eines speziell ausgelegten Viskodmpfers bercksichtigt.

    Fr die bertragung des Antriebsmoments, das vom V8Triebwerk und vom Elektromotor gemeinsam erzeugt wird, sorgt im BMW ActiveHybrid 7 ein neu entwickeltes und speziell auf die Anforderungen und das Potenzial der Hybridtechnologie abgestimmtes AchtgangAutomatikgetriebe. Es vereint Schaltkomfort, Sportlichkeit und Effizienz auf einem bislang unerreichten Niveau. Zwei zustzliche Gnge in Verbindung mit erhhter Spreizung sorgen bei gleichzeitig verringertem Gewicht fr verbesserte Fahrleistung und vor allem deutlich reduzierten Verbrauch. Herzstck des neuen AchtgangAutomatik

    getriebes ist ein innovativer Radsatzaufbau mit verbessertem Wirkungsgrad und kleinen Gangsprngen. Dies kommt dem sportlichen Charakter des Getriebes und damit auch der markentypischen dynamischen Ausrichtung des BMW ActiveHybrid 7 zugute. Darber hinaus frdern die geringeren Drehzahlsprnge auch den Schaltkomfort der Luxuslimousine. Fr die Hybridan

    wendung wurde das Getriebe fr Drehmomente bis zu 700 Nm befhigt, fr die Integration der EMaschine zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Drehmomentwandler wurde das Getriebegehuse um 47 mm verlngert. Zudem wurde fr die StartStoppFunktion eine Zusatzeinrichtung integriert, um whrend des Motorstarts einen komfortablen und dyna

    Schnittbild des Hydraulik-impuls- Speichers (HiS)

    lithium-ionen-Batterie

    IndustrIe AlTERNATiVE ANTRiEBE

    630

  • mischen Anfahrvorgang sicherzustellen. In der Motorstillstandsphase ist das Getriebe kraftschlussfrei. Der schnelle Aufbau des Kraftschlusses wird ber den Einsatz des HydraulikImpulsSpeichers (HIS), , ermglicht: Die Vorbefllung der Kupplungen erfolgt parallel zu dem Start des Verbrennungsmotors. Der Kraftschluss kann ab Erreichen der Leerlaufdrehzahl abhngig vom Fahrerwunsch komfortabel bis sehr dynamisch dargestellt werden.

    Ein technisches Highlight des Systems ist die im Automobilbau neuartige LithiumIonenBatterie, . Die Energiedichte der LithiumIonenZellen weist die hchsten Werte aller verfgbaren Speicherzellen auf. Bei einem Gewicht von 25 kg hat die eingesetzte HVBatterie eine Kapazitt von 0,8 kWh und ist kaum grer als eine konventionelle Starterbatterie.

    Die maximale Leistung der LithiumIonenBatterie betrgt 20 kW und stellt somit bei allen Temperaturen das Startverhalten des V8Benzinmotors sicher. Sie kann sehr schnell Bremsenergie aufnehmen und wieder abgeben. Der HVSpeicher verfgt ber ein eigenes internes Steuergert. Die SpeicherManagementElektronik (SME) beinhaltet die komponentennahen Steuerungsfunktionen. Durch ein internes Speichermanagement und ein optimiertes Khlkonzept mittels direkter Anbindung an die Klimaanlage wird die

    LithiumIonenBatterie stets in einem Arbeitsbereich von 25 bis 35 C betrieben.

    Im Rahmen der Entwicklung wurde das Verhalten der Batterie ber die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs betrachtet. Die entscheidenden Faktoren fr die zeitliche Entwicklung der Batterieleistung wurden mittels statistischer Methoden analysiert (unter anderem unter Verwendung der SixSigmaMethode) und in die Auslegung der Betriebsstrategie und des Batteriemanagements eingearbeitet. Durch Abstimmung von Kundennutzen und Verfgbarkeit der Batterie ist sichergestellt, dass die Hybridfunktionen, wie AutoStart Stopp, Rekuperation, Standklimatisierung und Boost, ber die Lebensdauer zur Verfgung stehen.

    Das Sicherheitskonzept berwacht un ter anderem jede der insgesamt 35 Zellen bezglich Strom, Spannung und Temperatur und wird somit den Anforderungen, die an Fahrzeuge der Premiumklasse gestellt werden, gerecht. Der BMW ActiveHybrid 7 und der MercedesBenz S 400 Hybrid sind die weltweit ersten Hybridfahrzeuge mit dieser Technologie.

    Zentrales Steuergert des Hybridsystems ist die ElektromotorElektronik (EME), . Die EME besteht aus einem PulsWechselrichter und einem DC/DCWandler und integriert die Funktionen zur Ansteuerung der EMaschine und zum Leistungstransfer

    12. 14. Okt. 2010, Stuttgart

    10-000

    6207

    w-id.deMehr Informationen zu Ihrem

    Messebesuch:

    www.parts2clean.de

    Korrosionsschutz, Konservierung

    und Verpackung

    Erweiteter Produktbereich:

    Automobilindustrie und deren Zulieferer: Reinigungsaufgaben effi zient lsen.

    Das weltweit umfassendste Angebot fr die Reinigung von Werkstcken, Bauteilen und Oberfl chen.

    Branchen- und werkstoff-bergreifend.

    Leitmesse fr Reinigung in Produktion und Instandhaltung

    Hybrid-Steuergert EME

    09i2010 112. Jahrgang

  • zwischen 12VBordnetz und LithiumIonen Batterie in einem Steuergert. Darber hinaus sind die Funktionen der HybridBetriebsstrategie in der EME implementiert, ber die abhngig vom Fahrzustand der Betriebszustand ausgewhlt wird. Das Gewicht des Steuergerts betrgt 12,2 kg.

    Die EME ist im Fahrzeug motorfest im unteren Bereich des Kurbelgehuses verbaut und ber Stromschienen mit der EMaschine verbunden. Damit werden eine kompakte Integration des Steuergerts und eine kurze Leitungsfhrung der drei Phasen der EMaschine erreicht. Der motorfeste Bauraum stellt hohe Anforderungen an die EME in Bezug auf Vibrationsfestigkeit und Temperaturbestndigkeit. Dazu wurde die Hardware des Steuergerts

    gezielt fr die hohen Belastun

Recommended

View more >