Einzelnen Beitrag anzeigen
Alt 28.02.2007, 18:46     #14
Hermann   Hermann ist offline
Senior Guru
  Benutzerbild von Hermann

Threadersteller
 
Registriert seit: 03/2001
Beiträge: 8.178

Aktuelles Fahrzeug:
E63 645Ci, E36 318i Cabrio, E39 523i Touring
Energieströme effizienter nutzen: Brake Energy Regeneration mit intelligenter Generatorregelung.

Die Verbrennungsmotoren, die in den aktuellen Fahrzeugen von BMW zum Einsatz kommen, bieten eine deutlich höhere Effizienz als die Antriebseinheiten früherer Modellgenerationen. Sie verbrauchen weniger und leisten mehr. Dennoch werden auch heute nur rund 25 bis 30 Prozent der im Kraftstoff enthaltenen Energie tatsächlich in Fortbewegung umgesetzt. Der weitaus größere Anteil wird in Wärme umgewandelt – und keineswegs im vollen Umfang genutzt. Darüber hinaus beansprucht die Erzeugung von Strom für das Fahrzeugbordnetz einen immer größeren Anteil der vom Motor bereitgestellten Leistung. Aus diesem Grund gewinnt ein gezieltes Energiemanagement innerhalb des Fahrzeugs an Bedeutung. BMW hat mit der Entwicklung der Brake Energy Regeneration die Voraussetzungen geschaffen, um die Gewinnung und Nutzung der elektrischen Energie im Fahrzeug noch effizienter zu steuern. Brake Energy Regeneration bedeutet, dass Strom für das Bordnetz mithilfe einer intelligent modifizierten Generatorregelung immer dann erzeugt wird, wenn das Fahrzeug im Schiebebetrieb an Geschwindigkeit verliert beziehungsweise abgebremst wird.

Effiziente Dynamik wird nicht allein durch eine möglichst wirksame Verbrennung erzielt. Erst die Betrachtung aller Energieflüsse und ihrer Wirkungszusammenhänge führt zu neuen Lösungsansätzen. Denn zwischen Zündimpuls und Kraftübertragung auf die Straße passiert in modernen Automobilen erheblich mehr als die bloße Verbrennung von Kraftstoff im Motor. Dieser Vorgang erzeugt Wärme, die beim Einsatz von Turboladern aus dem Abgas zur Leistungssteigerung und mithilfe von Wärmetauschern für die Innenraumheizung aus dem Kühlmittel zurückgewonnen wird, ansonsten aber verloren geht. Darüber hinaus hat in modernen Fahrzeugen der Bedarf an elektrischer Energie zugenommen, die über das Generator- und Batteriesystem ebenfalls aus dem Kraftstoff gewonnen, gespeichert und nutzbar gemacht wird. Dieser Mehrbedarf resultiert aus einer steigenden Zahl von Komfortfunktionen, aber auch aus immer neuen sicherheits- und dynamikrelevanten Komponenten wie Fahrwerkregelung, Aktivlenkung, Motorsteuerung und ABS. Im Rahmen eines intelligenten Energiemanagements arbeitet BMW daran, sowohl die Erzeugung als auch die Inanspruchnahme dieser Energieform so effizient wie möglich zu gestalten.

Schon heute Realität: Intelligentes Energiemanagement.

Dabei werden zwei Ziele verfolgt. Zum einen soll der Gesamtenergiebedarf ohne Einbußen bei der Funktionalität begrenzt werden. Zum anderen soll die Umwandlung der im Kraftstoff enthaltenen Energie in Strom so gezielt gesteuert werden, dass die Verluste in der Gesamtbilanz minimiert werden. Für beide Ansätze sind in den aktuellen Modellen von BMW bereits wichtige Voraussetzungen erfüllt. Intelligentes Energiemanagement wird schon heute in der Serienproduktion verwirklicht. So arbeiten die neuen elektrischen Kühlmittelpumpen der Motoren von BMW bedarfsorientiert. Das bedeutet, dass sie nur in Hoch- und Höchstgeschwindigkeitsphasen ihre Maximalleistung erreichen. Unmittelbar nach dem Start etwa bleibt die Pumpe passiv. So wird die Motorerwärmung beschleunigt. Da die Kühlmittelpumpe elektrisch betrieben wird und damit nicht an den Motor gekoppelt ist, zweigt sie keinerlei Energie direkt von der Antriebseinheit ab.

Darüber hinaus hat BMW ein weiteres Energiemanagement-System entwickelt, das sukzessive in immer mehr Baureihen für die permanente Überwachung des Batteriezustands sorgt. Der intelligente Batteriesensor (IBS) stellt sicher, dass jederzeit genügend elektrische Energie für einen weiteren Startvorgang zur Verfügung steht. Eine Überbeanspruchung der Stromversorgung und die daraus resultierende Entladung der Batterie werden frühzeitig verhindert. Mit einer klar definierten Prioritätssteuerung kann zu diesem Zweck die Stromzufuhr für allein dem Komfort dienende Funktionen wie Sitzheizung oder Klimatisierung reduziert werden, damit jederzeit genügend Energie für sicherheitsrelevante Funktionen und darüber hinaus eine Reserve für den nächsten Motorstart zur Verfügung steht.

Gesteuerte Stromerzeugung verhindert Energieverluste.

Darüber hinaus wird jetzt auch der Zeitpunkt der Energieumwandlung zur Stromerzeugung zugunsten einer möglichst hohen Effizienz beeinflusst. Zentrales Element dieser Steuerung ist die Brake Energy Regeneration, bei der das Energiemanagement in Abhängigkeit vom Fahrzustand koordiniert wird. BMW hat die Brake Energy Regeneration sowohl für Benzin- als auch für Dieselmotoren entwickelt. Die Technologie ist für sämtliche Motoren, unabhängig von Hubraum und Zylinderzahl, einsetzbar. Damit ist gewährleistet, dass diese Innovation frühzeitig für alle Baureihen verfügbar ist und möglichst viele Kunden davon profitieren können, sodass ein positiver Effekt für den Gesamtflottenverbrauch erzielt wird.

Bei herkömmlichen Antriebseinheiten wird elektrische Energie konstant in jeder Fahrphase erzeugt. Der als Lichtmaschine bezeichnete Generator wird permanent über einen Riemen von der Kurbelwelle angetrieben. Die Brake Energy Regeneration sorgt dafür, dass dieser Vorgang vorwiegend dann abläuft, wenn keine Motorleistung abgerufen wird, also in Schub- und Bremsphasen. So steht etwa beim Beschleunigen ein größerer Teil der Kraftstoffenergie allein für die Umsetzung in Bewegung zur Verfügung. In dieser Zeit wird das Bordnetz ausschließlich von der Batterie versorgt. Der Generator wird erst dann wieder aktiv, wenn der Motor in den Schubbetrieb übergeht oder der Batterieladezustand unzureichend sein sollte.

Eine wichtige Voraussetzung für das vom Fahrzustand abhängige Energiemanagement ist die gezielte Regelung des Ladezustands der Batterie. Sie wird im Zugbetrieb des Motors abhängig von den Umweltbedingungen nur noch bis auf etwa 80 Prozent ihrer Kapazität geladen. Eine für Standverbrauch und Startfähigkeit ausreichende Reserve ist dabei in jedem Fall gewährleistet. Ein darüber hinaus gehender Wert wird ausschließlich während der energetisch günstigen Schub- und Bremsphasen erreicht. Die dabei gewonnene Energie kann dann auch während der Zugphasen genutzt werden, ohne dass der Generator aktiv sein muss. Weil mit der gezielten Steuerung die Zahl der Ladezyklen steigt, wird die intelligente Generatorregelung bei BMW mit modernen Batterien vom Typ AGM (Absorbent Glass Mat) kombiniert. Sie sind erheblich belastbarer als herkömmliche Blei-Säure-Batterien. Bei AGM-Batterien wird die Säure in Mikroglasfasermatten zwischen den Bleischichten gebunden. Ihre Energiespeicherfähigkeit bleibt auch bei häufigem Auf- und Entladen lange erhalten.

Beim Bremsen entsteht Strom, beim Gasgeben reine Dynamik.

Der Einsatz der Brake Energy Regeneration hat in der Fahrpraxis in zweierlei Hinsicht Vorteile. Zum einen bewirkt die gezielt gesteuerte Erzeugung elektrischer Energie eine merkliche Verbrauchsreduzierung. Zum anderen profitiert der Fahrer unmittelbar von der Abkoppelung des Generators in Zugphasen. Beim Beschleunigen steht mehr Antriebskraft für dynamisches Fahren zur Verfügung. So werden im Sinne effizienter Dynamik auch hier sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch der Fahrspaß gefördert.
__________________
Viele Grüße Hermann

"Nur wer für den Augenblick lebt, lebt für die Zukunft"Heinrich von Kleist
Mit Zitat antworten