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Vorausschauende Konditionierung der Antriebsfunktion im BMW Active-Hybrid 5

In der Voll-Hybrid-Limousine BMW Active-Hybrid 5 werden ein Twin-Power-Turbo-Reihensechszylinder-Ottomotor, ein Elektroantrieb, ein Achtgang-Automatikgetriebe sowie eine Lithium-Ionen-Hochleistungsbatterie miteinander kombiniert. Bei dem Modell wird rein elektrisches Fahren im Stadtverkehr, eine Boost-Funktion für dynamisches Beschleunigen sowie Segeln mit abgeschaltetem Verbrennungsmotor ermöglicht. Zudem verfügt das Hybridmodell über ein Energiemanagementsystem, das durch Vernetzung mit dem Navigationssystem eine vorausschauende Konditionierung der Antriebsfunktion bewirken kann. Schauplatz der Weltpremiere des Active-Hybrid 5 wird Anfang Dezember auf der Tokyo Motor Show sein.

Das Antriebssystem der Limousine erzeugt eine Systemleistung von 250 kW. Elektrisches Fahren soll bis zu 60 km/h möglich sein. Von Null auf 100 km/h wird der Active-Hybrid 5 in 5,9 Sekunden beschleunigt, gibt der Hersteller aus München an. Der Kraftstoffverbrauch soll durch das Antriebssystem der Limousine auf Durchschnittswerte zwischen 6,4 und 7 Liter pro 100 Kilometer beschränkt werden. Der CO2-Ausstoß wird mit Werten zwischen 149 und 163 gr/km (Werte gemäß EU-Test-Zyklus, abhängig vom gewählten Reifenformat) angegeben.

Der Reihensechszylindermotor mit Twin-Power-Turbo-Technologie des neuen Hybridmodells mit 225 kW Leistung entspricht dem Triebwerk des BMW 535i. Der drei Liter große Ottomotor entwickelt ein maximales Drehmoment von 400 Newtonmeter. Die Twin-Power-Turbo-Technologie des Aggregates umfasst einen Twin-Scroll-Turbolader, Direkteinspritzung sowie vollvariable Ventilsteuerung.

Bei dem E-Antrieb handelt es sich um einen Elektrosynchronmotor, integriert in das Gehäuse des Achtgang-Automatikgetriebes. Die Verbindung zwischen Elektroantrieb und Getriebe erfolgt über eine Kupplung, die Betriebstemperatur wird über das Kühlsystem des Verbrennungsmotors geregelt. Der E-Motor mit seinen 40 kW Leistung stellt bereits aus dem Stand heraus ein Drehmoment von 210 Newtonmeter zur Verfügung, gibt der Hersteller aus Bayern an. Versorgt wird er von einer speziell für das Fahrzeug entwickelten Lithium-Ionen-Hochleistungsbatterie. Der Hochvoltspeicher ist von einem hochfesten Spezialgehäuse umgeben. Untergebracht ist es im Gepäckraum zwischen den Radhäusern. Der Speicher besteht aus 96 Zellen, verfügt über ein eigenständiges Kühlsystem und stellt eine nutzbare Energiekapazität von 675 Wattstunden zur Verfügung.

Die Kraft, die beide Antriebe entwickeln, wird in aufeinander abgestimmter Dosierung über das Achtgang-Automatikgetriebe an die Hinterräder übertragen.

Das neue Hybridmodell verfügt über ein konventionelles 14-Volt-Bordnetz sowie über ein Hochvoltnetz mit einer Betriebsspannung von 317 Volt. Verbunden sind sie miteinander über Spannungswandler, so dass in jeder Betriebsphase ein Maximum an elektrischer Energie genutzt werden kann. Neben dem Elektromotor wird auch der Klimakompressor ausschließlich über das Hochvoltnetz mit Strom aus der Lithium-Ionen-Hochleistungsbatterie versorgt, berichtet das Unternehmen. Dadurch sei gewährleistet, dass auch bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor - im Stand, bei rein elektrischer Fahrt oder auch im Segel-Modus - der Innenraum angenehm temperiert werden könne.

Im Stadtverkehr wird der Hybrid zur lokal emissionsfreien Fahrt bis zu einer Geschwindigkeit von 60 km/h von seinem Elektromotor angetrieben. Bei einem durchschnittlichen Tempo von 35 km/h soll die Lithium-Ionen-Batterie ausreichend Energie zur Verfügung stellen, um das rein elektrische Fahren über eine Distanz von bis zu vier Kilometer zu ermöglichen. Erst bei einem erhöhten Leistungsbedarf werde der Verbrennungsmotor automatisch aktiviert. Für Beschleunigungsmanöver wird er durch die Boost-Funktion des Elektromotors unterstützt. Die Höchstleistung des Gesamtsystems beträgt 250 kW, wie es aus München heißt, das gemeinsame Drehmoment summiert sich auf 450 Newtonmeter.

Um einen effizienten Betrieb des Antriebssystems zu gewährleisten, umfasst das Energiemanagement der Leistungselektronik eine Reihe von neuartigen Funktionen, berichtet das Unternehmen. So wird das Aufladen der Hochleistungsbatterie auf Schub- und Bremsphasen konzentriert. Dabei übernehme der Elektromotor die Rolle eines Generators, der Strom in den Hochvoltspeicher speist. Während des Beschleunigungsvorgangs erfülle der Elektromotor hingegen eine Boost-Funktion. Er unterstützt den Ottomotor bei der Erzeugung eines dynamischen Antriebsmoments. Auch ist es möglich, den Verbrennungsmotor im Schubbetrieb bei Geschwindigkeiten von bis zu 160 km/h im Fahrmodus namens Eco Pro abzuschalten und vollständig zu entkoppeln. Das Fahrzeug rolle anschließend ohne Einfluss eines Motorschleppmoments lautlos und lokal emissionsfrei. Der Segel-Modus, der auf diese Weise aktiviert wird, soll Fahren unter optimaler Ausnutzung der erzeugten Bewegungsenergie ermöglichen. Zur Vermeidung von Leerlaufphasen beim Halt an Kreuzungen oder im Stau ist das neue Modell mit einer Hybrid-Start-Stopp-Funktion ausgerüstet. Die Leistungselektrik ist außerdem mit dem Navigationssystem Professional, das bei dieser Modellvariante serienmäßig ist, vernetzt. Diese ermöglicht eine vorausschauende Analyse der Fahrsituation, auf deren Basis der Betrieb der Antriebskomponenten auf eine maximale Effizienz ausgerichtet werden kann. Die Ausprägung sei jedoch anhängig von der Qualität der vorhandenen Navigationsdaten. Als Faktoren für die Variation der Betriebsstrategie können laut Hersteller unter anderem das Streckenprofil und die zulässigen Höchstgeschwindigkeiten dienen. Werde beispielsweise eine vorausliegende Gefällestrecke ermittelt, könne das Fahrzeug seine gespeicherte Energie vollständig in die Antriebsunterstützung investieren, da der Hochvoltspeicher durch die folgende Talfahrt wieder gefüllt werde. Bei längeren Bergabfahrten könne der Elektromotor seine Generatorfunktion übernehmen und den Hochvoltspeicher speisen.

Der Betriebszustand der Antriebskomponenten wird mithilfe von Anzeigen in Instrumentenkombi sowie Control Display des Wagens dargestellt. Zusätzlich zur Energiefluss- und Rekuperationsanzeige weise eine Grafik im Bereich des Drehzahlmessers auf die Boost-Funktion des Elektromotors beim Beschleunigen hin. Ein spezifisches Menü im Bediensystem namens I-Drive informiert unter anderem über den Ladezustand der Lithium-Ionen-Batterie oder auch über das Zusammenwirken der beiden Aggregate im Verlauf der Fahrt.
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