Der Vollhybridantrieb im ActiveHybrid X6 von BMW

Der Vollhybridantrieb im

ActiveHybrid X6 von BMW

Im Jahr 2008 hat die BMW Group das neue Fahrzeugmodell BMW X6 XDrive eingeführt. Neben den hocheffizienten Otto- und Dieselantrieben wurde im Rahmen der Strategie „EfficientDynamics“ von BMW parallel hierzu ein Voll-hybridantrieb für den BMW X6 entwickelt. Der vorliegende Beitrag widmet sich der technischen Zielsetzung, deren Umsetzung und dem erreichten Ergebnis. Ziel der entwickelten Betriebsstrategie ist, die „Freude am Fahren“ auch in der neuen Betriebsart „eDrive“ gezielt zu betonen. Trotz des Mehrgewichts durch die Hybridkomponenten wird die BMW- typische Dynamik beibehalten, gleichzeitig wird die CO2-Emission deutlich reduziert. Die Verbrauchswerte sind in dieser Leistungsklasse bislang unerreicht.

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ATZ 11I2009 Jahrgang 111792

Alternative Antriebe

1 Einleitung

„Freude am Fahren durch effiziente An-triebsdynamik“ – eindrucksvoll stellt BMW diesen Zusammenhang einmal mehr durch Ableitung eines Hybridfahr-zeuges auf Basis des X6 dar. Im Jahr 2008 hat die BMW Group das neue Fahrzeug-modell BMW X6 XDrive eingeführt. Neben den hocheffizienten Otto- und Dieselan-trieben entstand im Rahmen der Efficient-Dynamics-Strategie ein Vollhybridantrieb für den BMW X6. Der Beitrag widmet sich der technischen Zielsetzung, deren Um-setzung und dem erreichten Ergebnis beim BMW ActiveHybrid X6.

2 Zielsetzung und Ergebnis

Die Entscheidung, den Voll- und Mildhy-brideinstieg in der Klasse der SUV- und GKL-Fahrzeuge zu beginnen, wurde 2006 gefällt. Die Umsetzung weitet die BMW- EfficientDynamics-Strategie technisch deutlich aus. Das Ausrollen von Voll- und Mildhybridtechnik auf die kostensensiti-vere MKL- und KKL-Klasse ist für die nahe Zukunft Teil der BMW-Hybridstrategie.

Die elementaren Produkteigenschaften des ersten BMW-Hybridfahrzeugs sind au-ßergewöhnliche Dynamik und überzeu-gende Effizienz. Mit der leistungsstarken V8-Motorisierung und der BMW-spezi-fischen Auslegung des Vollhybridsystems ergibt dies eine Alleinstellung im Wettbe-werb. Der ActiveHybrid X6 ist das effizien-teste und sportlichste Fahrzeug in seiner Leistungsklasse.

Die Vollhybrid-Antriebselektrifizie-rung diente wegen ihrer maximalen Komplexität gleichzeitig als Pilot- und Lernprojekt für das ganze Unternehmen BMW. Die Herausforderungen erschie-nen im Ausgangsjahr 2006 nicht uner-heblich – die erzielten Erfahrungen der letzten Jahre in Entwicklung, Fertigung und Service führten zu hybridspezi-fischen Adjustierungen bei vielen BMW-internen Standards und Prozessen.

Die Kooperation mit Daimler, Chrys-ler und GM beim Hybridgetriebe und der Hybridsoftware hat wesentlich mit dazu beigetragen, in kurzer Zeit den ersten BMW-Vollhybrid zu entwickeln. Der BMW-Entwicklungsprozess wurde dabei zeitlich deutlich gegenüber normalen Serienprojekten gekürzt.

Unter Verwendung und Weiterent-wicklung der Kooperationskomponen-ten und -software hat BMW die Freiheits-grade des Systems genutzt, einen eige-nen Weg zu finden, bei dem Fahrverhal-ten, Effizienzsteigerung und Dynamik BMW-typisch zur Ausprägung kommen. Ziel der hierzu entwickelten Betriebsstra-tegie ist, die „Freude am Fahren“ auch in den elektrischen Fahrbetrieb zu erwei-tern. Die Vollhybridauslegung im X6 mit „Two-Mode“-System erlaubt das hoch-komfortable „eDrive“-Fahrerlebnis bis zu mittleren urbanen Geschwindigkeiten.

Beim verbrennungsmotorischen Fah-ren trägt die spezifische Softwareweiter-entwicklung über virtuelle Gänge zum BMW-typischen Fahrverhalten bei. Beim Beschleunigen wird auch mit dem prin-zipiell zugrunde liegenden eCVT-Getrie-be das sportliche Verhalten eines Sieben-gang-Stufenautomaten realisiert. Durch Zusatzboost und Nutzung der E-Motoren zum schnellen Gangwechsel wird eine hohe Dynamik und die BMW-typische Präzision und Emotion vermittelt.

3 Hybridaggregate im Fahrzeug

Die wesentlichen Komponenten des Sys-tems sind der neue V8-„TwinPower“-Tur-bo-Verbrennungsmotor, dessen hybrid-spezifische Anpassungen, das Two-Mode-Hybridgetriebe und die Hochvoltbatterie im Heck des Fahrzeugs, Titelbild.

3.1 V8-TwinPower-Turbomotor für HybridantriebDurch die effizienzorientierte V8-Twin-Power-Technik konnte der Motor weitge-hend unverändert vom X6-Basisfahrzeug übernommen werden. Das Motorraumpa-ckage ist für den V8-Motor bereits opti-miert. Trotz Entfall von Starter, Generator und Hydraulikantrieb für die Lenkhilfe-pumpe stellte der Platzbedarf für die elek-tronische Steuerung, die elektrischen Kühlpumpen und Kühlschläuche sowie die Hochvoltleitungen eine Herausforde-rung dar. Die Suche nach einem konflikt-freien Package war jedoch erfolgreich. Die zentrale „Power Electronic Box“, die den Mastercontroller und die Leistungselek-troniken der E-Maschinen beinhaltet, be-findet sich über dem Motor, Bild 1.

Die Wärmebelastung der Leistungs-elektroniken und Hochvoltkabel durch

Die Autoren

Dipl.-Ing. Hans Stefan Braun ist Abteilungsleiter

Antriebsfunktionen

kleine Reihen und V-

Motoren im Bereich

Antriebsentwicklung

bei BMW in München.

Dipl.-Ing. Michael Krauß ist Projektleiter für

Hybridantriebe im Bereich

Antriebsentwicklung bei

BMW in München.

Dr.-Ing. Fabian Rattei ist Teamleiter Elektrik/

Elektronik im Bereich

Antriebs-und Fahrdyna-

miksysteme bei BMW

in München.

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Antriebsmanagement

Funktionen inkl. Fahr- und

Betriebsstrategie im Be-

reich Antriebsentwicklung

bei BMW in München.

Dipl.-Ing. Martin Engelmann

ist Teamleiter Applika-

tion Hybridantriebe im

Bereich Antriebsent-

wicklung bei BMW in

München.

Dipl.-Ing. Uwe Deuke ist Teamleiter Entwick-

lung Hybridgetriebe im

Bereich Antriebsentwick-

lung bei BMW in

München.

Dr.-Ing. Marco Di Pierro ist Teamleiter SW-Ent-

wicklung und E/E Inte-

gration im Bereich An-

triebsentwicklung bei

BMW in München.

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Abwärme der benachbarten Turbolader und Katalysatoren wurde durch ein zu-sätzliches Wärmeschutzblech gelöst. Durch Nutzung der vorhandenen Nieder-temperatur-Ladeluftkühlung für die Was-serkühlung der Leistungselektronik-Kom-ponenten konnte auf einen zusätzliches Kühlungssystem verzichtet werden.

3.2 AHS-GetriebesystemDas für den Einsatz im Active Hybrid X6 optimierte AHS-Getriebe (Advanced Hy-brid System) wurde im Rahmen der Koo-peration mit den Firmen Daimler, Chrys-ler und GM entwickelt. Die besondere Herausforderung bestand darin, diese Kernkomponente des sogenannten Two-Mode-Hybridsystems auf die Anforde-rungen des V8-Turbo-Verbrennungsmo-tors mit 600 Nm Drehmoment auszule-gen, ohne Kompromisse bezüglich Kom-paktheit einzugehen. Erreicht wurde ein maximaler Gleichteilegrad mit dem im Mercedes-Benz ML 450 Hybrid verwende-ten System. Unterschiede existieren im Wesentlichen nur bezüglich der Flansch-bilder zum Motor beziehungsweise zum Verteilergetriebe und der Geometrie der Ölwanne. Alle Drehmoment übertragen-den Bauteile des Getriebesystems sind für beide Fahrzeuganwendungen identisch, Bild 2.

Die AHS-Getriebetechnik basiert auf ei-ner speziellen Kombination von drei Pla-

netenradsätzen, zwei integrierten kom-pakten E-Motoren und vier Kupplungsele-menten. Dieser Aufbau ermöglicht durch die Leistungsverzweigung in einen mecha-nischen und einen elektrischen Leistungs-pfad zwei stufenlos variable eCVT-Betriebs-bereiche. Durch Ver-wendung von Schalte-lementen werden zusätzlich vier feste Übersetzungsstufen dargestellt. Ein sepa-rates Anfahrelement wird nicht benötigt, weil die beiden E-Maschinen als elek-trischer Variator verwendet werden. Die

Two-Mode-Technik erlaubt dabei den Ein-satz vergleichsweise klein dimensionierter E-Maschinen mit maximal 67 kW Leistung und 280 Nm Drehmoment, Bild 3.

Die beiden eCVT-Betriebsbereiche „Mode1“ und „Mode2“ decken zwei Über-setzungsbereiche ab. Mode1 erlaubt ho-he Übersetzungen vom Anfahrpunkt bis zum festen Gang 2, resultierend in ho-hen Antriebsmomenten. Mode2 deckt Übersetzungen oberhalb des 2. festen Ganges bis hin zur hohen Overdrive-

Bild 2: AHS-C-Hybridgetriebe mit Hochvoltkabeln

Bild 1: V8-TwinPower-Turbomotor in konventioneller Ausführung (links) und mit Vollhybrid-Leistungselektroniken und -Steuergeräten (rechts)

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Übersetzung jenseits des 4. festen Gangs ab. Im Mode2-Bereich ist der Anteil der elektrisch übertragenen Leistung auf ein Maximum von zirka 20 % reduziert, wo-durch eine erhebliche Wirkungsgradver-besserung zu „Single-Mode“-Systemen er-zielt wird. Die Nutzung der festen Gänge erlaubt darüber hinaus die Vermeidung der im eCVT-Betrieb entstehenden Ver-luste im elektrischen Leistungspfad.

Die hohe Variabilität in der Mo-menten- und Übersetzungsstellung des AHS-Systems ermöglicht eine anwen-dungsspezifische Ausprägung der Be-triebsstrategie, die trotz Gleichteileprin-zip eine deutliche Differenzierung der beiden ersten Zielfahrzeuge erlaubt.

3.3 Hochvoltbatterie Die Anforderungen an das elektrische An-triebssystem hinsichtlich Leistung und Energiedurchsatz der verschiedenen Be-triebsmodi bestimmen wesentlich die Aus-legung des Hochvolt-Energiespeichers. Zu-sätzliche Rahmenbedingungen, wie der verfügbare Bauraum im Fahrzeug, am Markt verfügbare oder sich in der Entwick-lung befindende Zellen und weitere Ein-flussparameter, grenzen die Auswahlmög-lichkeiten zusätzlich ein. Als beste Lösung erwies sich ein Hochvolt-Energiespeicher in NiMH-Technik mit 260 in Serie geschal-teten Zellen, gebündelt in zwei übereinan-derliegenden Kassetten, bestehend aus je 13 Modulen mit zehn Zellen, Bild 4.

Bild 3: AHS-C-Hybridgetriebe mit zwei integrierten E-Maschinen, drei Planetensätzen, vier Lamellenkupplungen und elektrischem Ölpumpenantrieb

Bild 4: Schnittstellen und Komponenten der NiMH-Hochvoltbatterie

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Damit ergibt sich eine Nennspannung von 312 V. Der Gesamtenergieinhalt be-läuft sich auf 2,4 kWh, von denen 1,4 kWh lebensdauergerecht genutzt wer-den. Das Gewicht beträgt zirka 85 kg. An-geordnet wird der Energiespeicher im Kofferraum unterhalb des Ladebodens, ohne die Variabilität des Fahrzeugs ein-zuschränken, Bild 5. In dem Batteriege-häuse befinden sich zusätzlich auch das Batteriesteuergerät, eine Kühlmittelein-heit, Sicherung, Vorladeschaltung und Schütze.

Die Anforderungen hinsichtlich Leistung und Energiedurchsatz bedin-gen auch ein leistungsfähiges Kühlkon-zept. Simulationen verschiedener Fahr-zyklen zeigen, dass eine luftgekühlte Variante die entstehende Verlustwärme nur unzureichend abführen kann und damit die Reproduzierbarkeit des Ver-haltens deutlich eingeschränkt wird. Aufgrund besserer Wärmeabfuhr wur-de eine Flüssigkeitskühlung mit in das Gehäuse integrierter Wasserpumpe vor-gesehen.

Die Energiemenge zur Kühlung der Batterie wird vorrangig über einen Luft-Wasserwärmetauscherkreislauf abge-führt. Um auch unter Heißlandbedin-gungen weiterhin genügend Kühlleis-tung zur Verfügung stellen zu können, ist dieser Kühlkreislauf über einen Wär-metauscher (Chiller) an den Kühlkreis-lauf des Klimakompressors gekoppelt. Damit sind die notwendigen Vorausset-

zungen geschaffen, um hohe Rekuperati-onsleistungen, hohe Boostleistungen, ei-ne angemessene Reichweite im eDrive-Betrieb und der notwendigen Reprodu-zierbarkeit dieses Verhaltens zu erfüllen, Bild 6.

Die in das Batteriesteuergerät inte-grierte Batteriezustandserkennung er-mittelt während des Betriebs den Lade-zustand (SOC) und den Alterungszu-stand (SOH) der Zellen. In Abhängigkeit

dieser Größen und der Temperatur wer-den entsprechende Leistungsfreigaben ermittelt und dem Hybrid-Mastersteu-ergerät zur Verfügung gestellt. Eine zu-sätzliche Spannungsüberwachung stellt die absolute Einhaltung der Be-triebsgrenzen sicher. Die Betriebsstra-tegie im Hybrid-Mastersteuergerät ad-aptiert auf die vorgegebenen Einschrän-kungen und sorgt für die Nutzung und den Betrieb der Batterie im optimalen Ladezustandsfenster. Der mittlere Ener-giedurchsatz liegt bei gemischtem Stre-ckenbetrieb deutlich unter dem an-gestrebten Grenzwert. Der über die Be-triebsstrategie realisierte mittlere En-ergiedurchsatz im BMW-Auslegungs-zyklus lässt eine Laufstrecke von gut 300.000 km erwarten.

4 Systemgestaltung und Software

Der Entwicklungsumfang der Koopera-tion beinhaltet das Hybridgetriebe, die zugehörigen Steuergeräte und Software (SW). Die Herausforderung für BMW be-stand darin, neben der gemeinsamen SW-Basisentwicklung eine zusätzliche BMW-spezifische Differenzierung durch eigene Softwarefunktionen umzuset-zen. Die Lösung erforderte eine neue Partitionierung von BMW-Antriebsfunk-

Bild 6: Koppelung des Batteriekühlkreislaufs an den Fahrzeug-Klimakreislauf

Bild 5: NiMH-Hochvoltbatterie im eingebauten Zustand oberhalb des Hinterachsträgers, im Kofferraum unterhalb des Ladebodens

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tionen auf die verschiedenen Steuerge-räte unter Verwendung der vorhande-nen Grundfunktionen (beispielsweise Betriebssystem oder HW-IO). Um eine möglichst geringe Änderung am Daten-

bordnetz des Basisfahrzeuges zu errei-chen, wurde ein Gateway eingeführt, welches die Kommunikation zwischen Hybridsystem und den BMW-Steuergerä-ten ermöglicht.

Das Hybridsystem umfasst in Summe sieben zusätzliche Controller. Der Master-controller beinhaltet die Hybridintelli-genz mit zirka 150 Softwaremodulen. Das Gesamtsystem mit Motorsteuerung umfasst zirka 25000 Applikationsgrößen und zirka 500 neue hybridspezifische Diagnoseparameter, Bild 7.

Die Beherrschung dieser vernetzten Komplexität durch systematische und strukturierte Prozesse ist zwingend. Der Engineeringaufwand für Software-funktionen, Applikation und Absiche-rung nimmt beim Hybridantrieb mehr als 50 % des Gesamtaufwands ein.

Bild 7: Erweiterung des Antriebsstrang-Steuergeräte- Verbunds um sieben hybridspezifische Controller


5 Fahrverhalten und Dynamik

Gegenüber konventionellen Antrieben kommt beim X6 ActiveHybrid erstmals eine geänderte Fahrpedalinterpretation zum Einsatz. Diese interpretiert den Fah-rerwunsch nicht mehr als Kupplungs-moment eines Singlesource-Antriebs, sondern bildet ein modellbasiertes ge-schwindigkeitsabhängiges Zugkraftpo-tenzial auf dem Fahrpedal ab. Die Mo-mentengrenzen sind dabei gegenüber dem reinen Verbrennungsmotor durch E-Maschinen und Batterie deutlich erwei-tert, Bild 8.

Damit ergibt sich in einem deutlich erweiterten Bereich die Möglichkeit ei-ner kontinuierlichen Umsetzung des Fahrerwunsches. Das Zugkraftpotenzial ist variabel und abhängig von Batterie-ladezustand (SOC), Batterietemperatur, Übersetzung und so weiter. Daher kommt zur bestmöglichen „Gangwahl“ mit dem „Zugkraftansatz“ eine zusätzlich geän-

derte Logik zum Einsatz. Je nach Last und Geschwindigkeit wird der aktuelle Gang hierzu nicht mehr aus einem Schaltkennlinienset gebildet, sondern

ein bestmöglicher Gang unter Berück-sichtigung von Fahrwiderstand und stra-tegischen Aspekten ausgewählt, bei-spielsweise ob Kurvenfahrten oder Berg-fahrten vorliegen.

Obwohl das AHS-Getriebe funktional ein eCVT (electrical Continously Variable Transmission) mit vier zusätzlichen fes-ten Gängen darstellt, muss zur Aufrecht-erhaltung des BMW-typischen Fahrver-haltens im ActiveHybrid X6 ein Getriebe mit diskreten Übersetzungsstufen zum Einsatz kommen. Außerhalb des Anfahr-vorgangs wird ein gewohntes, geschwin-digkeitsproportionales Drehzahlerlebnis durch sieben fahraktive Gänge sicherge-stellt. Unter Berücksichtigung einer weit-gehend optimalen Stufungsharmonie werden hierzu zwischen den vier festen Gängen drei virtuelle Gänge durch Dreh-zahlregelung der E-Maschinen emuliert, Bild 9.

Für eine gewohnt direkte Anbindung, auch in den virtuellen Gängen, ist eine „steife“ Drehzahlregelung erforderlich. Zur Steigerung der Bremsenergierückge-winnung kommt in Schubphasen ein weiterer „Overdrive“ zum Einsatz, der die Drehzahl des Verbrennungsmotors nochmal um bis zu 900/min absenkt.

Die Gangwechsel erfolgen im Teillast-bereich zugkraftneutral mit maximalem Komfort. Unter kurzzeitiger Nutzung der Batterieleistung wird hierbei die Getrie-beausgangsleistung konstant gehalten und die Drehzahl des Verbrennungsmo-tors mittels der E-Maschinen auf die Ziel-drehzahl überführt. Bei einer Volllastbe-

Bild 9: Übersetzungsbereiche mit festen und virtuellen Gängen, eDrive und Schub-Overdrive

Bild 8: Diskrete versus kontinuierliche Stellung des Radmoments (oben), Zugkraftansatz trifft immer den „richtigen“ Gang (unten)

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schleunigung kommt zur Steigerung der Dynamik neben den E-Maschinen noch eine zusätzliche Kupplung zum Einsatz, Bild 10.

Dem Geschwindigkeitsbereich unter-halb 65 km/h kommt eine besondere Be-deutung zu. Einen entsprechenden Lade-zustand der Batterie vorausgesetzt, er-folgt hier die größte Lastpunktverschie-bung hin zum stehenden Verbrennungs-motor. Bei Auftreten eines Beschleuni-gungswunsches, der nicht mehr rein elektrisch gestellt werden kann, wird der Verbrennungsmotor nahtlos wieder auf die Zieldrehzahl gestellt und mit in den Antriebsverbund einbezogen. Somit er-gibt sich ein komfortabler Wechsel zwi-schen vorrangig verbrennungsmoto-

rischem Betrieb außerhalb Ortschaften mit einem leisen komfortablen elektro-motorischen Fahren innerhalb von ge-schwindigkeitsbegrenzten Zonen.

Um sicherzustellen, dass der Batterie-speicher immer ausreichend gefüllt ist, kommt neben der Lastpunktanhebungs-strategie auch der Schub- und Bremsre-kuperation eine besondere Bedeutung zu. Hierzu stellt das Antriebssystem dem Bremssystem kontinuierlich Informatio-nen darüber zur Verfügung, welche Ver-zögerungsmomente und -leistungen die E-Maschinen momentan aufbringen kön-nen. Durch ein By-Wire-Bremssystem wird je nach Fahrsituation der Brems-wunsch in einen elektrischen und einen hydraulischen Bremsanteil aufgeteilt,

bei dem möglichst viel von der gebote-nen Rekuperationskapazität in Anspruch genommen wird. Das dem Fahrerwunsch entsprechende Gesamtbremsmoment wird dann durch den hydraulisch gestell-ten Anteil der Betriebsbremse komplet-tiert. Längsdynamische Antriebsstrang-schwingungen werden durch ein beob-achterbasiertes Regelkonzept mittels E-Maschinen minimiert.

6 Betriebsstrategie und Hybridfunktionen

Neben einem exzellenten Fahrverhalten standen bei der Entwicklung des ActiveHy-brid X6 auch die Auslegung der Batteriela-de- und E-Fahrstrategie mit dem Ziel einer deutlichen Verbrauchsreduktion und eines erlebbaren elektrischen Fahrens im Vor-dergrund. Der Einsatz dieser Hybridfunktio-nen durch eine präzise abgestimmte Be-triebsstrategie sorgt nicht nur in den nie-derdynamischen Zulassungszyklen für gu-te Verbrauchswerte, sondern bringt auch dem dynamischen Fahrer Verbrauchsvor-teile, was insbesondere beim Wechselspiel von beispielsweise dynamischer Landstra-ßenfahrt mit anschließender elektrischer Ortsdurchfahrt mit stehendem Verbren-nungsmotor zu erleben ist.

Dies wird dadurch erreicht, dass bei Ge-schwindigkeiten bis zirka 60 km/h ein rein elektrisches Fahren inklusive Beschleuni-gen zum „Mitschwimmen“ im Verkehr möglich ist. Um diesen Zustand mit dem Fahrpedal bewusst einstellen zu können, bekommt der Fahrer Unterstützung durch die Anzeige der eDrive-Reserve in der Ins-

Bild 11: Einsatz der Hybridfunktionen in Abhängigkeit des Ladezustandes (SOC) der Hochvoltbatterie

Bild 10: Verbesserung der Schaltvorgänge durch E-Motoren und Batterie

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trumententafel. Dies erleichtert auch das elektrische Anfahren. Darüber hinaus wird der Verbrennungsmotor in Verzögerungs- und Stillstandsphasen abgelegt.

In die eDrive-Entscheidung gehen ei-ne Vielzahl von Parametern ein. Die Wir-kungsgradkennfelder aller Teilsysteme sind dazu in der Software verfügbar. Ein Softwaremodul vergleicht für die erfor-derliche Antriebsleistung ständig die Ef-fizienz von verbrennungsmotorischem und elektrischem Betrieb. Durch Überla-gerung von weiteren Kriterien wie Lade-zustand, Fahrsituation oder Komponen-tenzustand wird festgelegt, ob der Ver-brennungsmotor abgestellt werden soll.

Die Energie für das elektrische Fah-ren stammt dabei einerseits aus der Bremsenergierückgewinnung (Rekupe-ration) und andererseits aus der Last-punktanhebung, wo das Verbrennungs-motormoment über das für die Abde-ckung der Bordnetz- und Antriebsbe-darfe erforderliche hinaus angehoben wird.

Verbrauchsvorteile werden aber nicht nur durch Nutzung der gespeicherten Energie zum elektrischen Fahren erzielt, sondern auch durch die Assistfunktion. Diese senkt gezielt den Lastpunkt des Verbrennungsmotors ab und die E-Mo-toren liefern einen Anteil zum Antriebs-moment. Das „Assisten“ ist beim Einsatz von rekuperierter Energie effizient und wird in Bereichen eingesetzt, in denen der Verbrennungsmotor nicht abgestellt wird, beispielsweise bei höheren Ge-schwindigkeiten.

Bild 11 zeigt den Einsatz der Hybrid-funktionen in Abhängigkeit des Ladezu-standes (SOC) der Hochvoltbatterie. Deut-lich zu erkennen sind die großen eDrive- und Motor-Start/Stopp-(MSA)-Bereiche. Bei hohem SOC wird die Rekuperation ausge-blendet, bei niedrigem SOC der Verbren-nungsmotor gestartet und durch ver-mehrte Lastpunktanhebung die Batterie wieder geladen. Nach Erreichen des SOC-Zielbereiches, der abhängig von Fahrge-schwindigkeit und weiteren Bedingungen

ist, erfolgt weder eine Lastpunktanhe-bung noch ein „Assisten“.

Als zweiten wesentlichen Bestandteil der Betriebsstrategie unterscheidet die Ladestrategie eine Vielzahl von Situati-onen wie Warmlauf, Getriebeprogramm sowie Bergfahrt, und stellt jeweils eine strategische Wunschladeleistung und ei-nen Ziel-SOC ein. Sie sorgt so für eine bestmögliche Erfüllung der jeweiligen Anforderungen und stellt einen mög-lichst effizienten Betrieb sicher.

Im Bild 12 ist die Betriebsstrategie am Beispiel eines niederdynamischen Zyklus (NEFZ) dargestellt. Aus Emissionsgründen wird der Motor zu Beginn gestartet und nach zirka 70 s erstmals abgestellt. Im in-nerstädtischen Teil werden alle Konstant-fahrten unterhalb von 50 km/h sowie alle Verzögerungs- und Stillstandsphasen oh-ne Verbrennungsmotor durchgeführt. Der „Zustart“ des Verbrennungsmotors erfolgt bei Beschleunigungen ab zirka 15 km/h. Im Überlandteil wird die 50-km/h-Konstantfahrt elektrisch gefahren.

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Die Verbrauchsvorteile des Active-Hybrid X6, bezogen auf das gleich moto-risierte Basisfahrzeug, sind stark vom Nutzungsprofil abhängig. Während im eher niederdynamischen Zyklen (ähn-lich NEFZ) bis zu 25 % Verbrauchsreduk-tion erreicht wird, benötigt der X6 Active-Hybrid im mitteldynamischen Zyklus „US-Combined“ etwa 15 % Kraftstoff we-niger und bei einem kundennahen euro-päischen Fahrbetrieb mit höherem Auto-bahnanteil zirka 12 % weniger als das Basisfahrzeug.

7 Fahrleistung und funktionale Eigenschaften

Das Antriebssystem aus Verbrennungs-motor mit 300 kW Leistung und 600 Nm Drehmoment sowie zwei Elektrosyn-chronmotoren mit 67 beziehungsweise 63 kW Leistung ermöglicht in Verbin-dung mit der bereitstehenden Batterie-leistung eine maximale Systemleistung von 357 kW, das Drehmoment erreicht einen Höchstwert von 780 Nm.

Mit der Relation zwischen Fahrleis-tungen und Kraftstoffverbrauch setzt der ActiveHybrid X6 sowohl auf dem Gebiet der Hybridfahrzeuge als auch im Wettbe-werbsumfeld der BMW-X-Modelle Maß-stäbe. Er beschleunigt in 5,6 s von 0 auf 100 km/h und erreicht eine maximale Geschwindigkeit von 236 km/h (abgere-gelt). Sein Durchschnittsverbrauch im EU-Testzyklus beträgt 9,9 l Kraftstoff, der CO2-Wert beträgt 231 g pro km, Tabelle.

Fahrverhalten und Komforteigen-schaften des ActiveHybrid X6 entsprechen dem von den aktuellen BMW-X-Modellen

gesetzten Standards. Dabei treten keiner-lei Unterschiede zwischen elektrischem und verbrennungsmotorischem Fahrmo-

dus auf. Zu der im Wettbewerbsumfeld einzigartigen Fahrdynamik trägt auch das intelligente Allradsystem „xDrive“ mit permanent variabler Kraftverteilung zwi-schen den Vorder- und den Hinterrädern bei.

8 Zusammenfassung und Ausblick

Der ActiveHybrid X6 von BMW ist das weltweit erste sogenannte Sport Activity Coupé mit Vollhybridantrieb. Es bietet Spitzentechnik sowohl auf verbren-nungsmotorischer Seite als auch bei den Komponenten des elektrifizierten An-triebs.

Der ActiveHybrid X6 ermöglicht ein Fahrerlebnis, das sowohl im Wettbe-werbsumfeld der BMW-X-Modelle als

Tabelle: Technische Daten BMW ActiveHybrid X6

Motorbauart/Anz. Zylinder/Ventile – V / 8 / 4

Motorsteuerung – MSD85

Hubraum effektiv cm3 4395

Hub/Bohrung mm 88,3 / 89,0

Nennleistung Verbrennungsmotor/bei Drehzahl kW/min-1 300 / 5500-6400

Nenndrehmoment Verbrennungsmotor/bei Drehzahl Nm/min-1 600 / 1750-4500

Nennleistung E-Maschine A kW 67

Nenndrehmoment E-Maschine A Nm 260

Nennleistung E-Maschine B kW 63

Nenndrehmoment E-Maschine B Nm 280

Nennleistung (System) kW 357

Nenndrehmoment (System) Nm 780

Verdichtung /Kraftstoffart – 10,0 / ROZ 91-98

Getriebe-Typbezeichnung – AHS-C

Übersetzung 1. / 2. / 3. / 4. Gang – 3,889 / 2,619 / 1,800 / 1,300

Übersetzung 5. / 6. / 7. / 8. Gang – 1,000 / 0,825 / 0,723 / –

Übersetzung R.-Gang – variabel

Achsübersetzung – 3,640

Höchstgeschwindigkeit km/h 236

max. E-Fahr-Geschwindigkeit km/h 60 (Zug) / 65 (Schub)

Beschleunigung 0-100 km/h s 5,6

1000 m, stehender Start s 24,9

Elast. 80-120 km/h 4. / 5. Gang s – / –

Verbrauch EU städtisch (EU5) l/100km 10,8

Verbrauch EU außerstädtisch (EU5) l/100km 9,4

Verbrauch EU kombiniert/Reichweite (EU5) l/100km/km 9,9 / 860

CO2-Emission kombiniert g/Km 231

Abgasnorm – EU5 / ULEV II

Bild 12: Betriebs-strategie im NEFZ

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auch im Bereich der Hybridfahrzeuge einzigartig ist. Die Kombination aus V8-Ottomotor und Elektroantrieb sorgt für ein spürbares Plus an Dynamik und zu-gleich für eine Reduzierung der Ver-brauchs- und Emissionswerte um bis zu 25 %. Die parallele Steigerung von Fahr-freude und Effizienz weist den ActiveHy-brid X6 als typischen BMW unter den Hy-brid-Modellen aus.

Die BMW-ActiveHybrid-Technologie ermöglicht es, entweder rein elektrisch, mit der Kraft des Verbrennungsmotors oder durch die Kombination beider An-triebsarten zu fahren. CO2-freies Fahren im Elektromodus ist bis zu einer Ge-schwindigkeit von 60 km/h möglich. Der Verbrennungsmotor wird je nach Lastan-forderung zugeschaltet und in Schub-phasen unterhalb von 65 km/h automa-tisch abgeschaltet.

Das Antriebssystem des ActiveHybrid X6 besteht aus einem 300 kW starken V8-Motor mit TwinPower-Turbotechnik und zwei Elektromotoren, die 67 kW bezie-hungsweise 63 kW leisten. Die maximal abrufbare Systemleistung beträgt 357 kW, das Drehmoment erreicht einen Höchstwert von 780 Nm. Der BMW Activ-eHybrid X6 ist damit das leistungsfähigs-te Hybridfahrzeug seines Segments.

Mit der Relation zwischen Fahrleis-tungen und Kraftstoffverbrauch setzt der ActiveHybrid X6 sowohl auf dem Gebiet der Hybridfahrzeuge als auch im Wettbe-werbsumfeld der BMW-X-Modelle neue Maßstäbe. Er beschleunigt in 5,6 s von 0 auf 100 km/h. Sein Durchschnittsver-brauch im EU-Testzyklus beträgt 9,9 l Kraftstoff, der CO2-Wert beträgt 231 g pro km. Der ActiveHybrid X6 ist damit ein in-novatives Fahrzeug zur weiteren Stär-kung der EfficientDynamics-Strategie von BMW.


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