Terwijl voorheen zogenaamde milde hybrides de verbrandingsmotor tijdens het accelereren in de verbruiksintensieve fase slechts kortstondig konden ondersteunen, zullen toekomstige systemen met een vergelijkbaar ontwerp niet alleen veel intelligenter, maar ook veel efficiënter kunnen werken. Bij continentaal u ziet een groot potentieel voor brandstofbesparing vergeleken met een conventioneel aangedreven benzinemotor met een automatisch start-stopsysteem. “Bij rijden in de binnenstad kan dit 21 procent zijn; in het NEDC-profiel zou het rond de 13 procent zijn”, zegt Dr. Oliver Maiwald, hoofd Technology & Innovation, Powertrain Division bij Continental, zeker. De voorwaarden hiervoor zijn echter 48 volt. Door de hogere spanning kan er meer vermogen worden overgedragen. Bovendien kan de elektrische machine compacter worden ontworpen en een hogere vermogensdichtheid hebben.
Alle grote leveranciers ontwikkelen momenteel oplossingen voor toekomstige 48-volt hybride architecturen. “De hogere spanning is de sleutel tot efficiëntie en hogere prestaties”, zegt Peter Gutzmer, Chief Technology Officer bij Schaeffler AG. Gebaseerd op een Continental 48 volt generator, werkt hij op een module die is ontworpen voor zijmontage tussen de verbrandingsmotor en de transmissie (BSG, Belt Starter Generator).
Naast deze as-parallelle oplossing wordt er ook een 48 volt-module ontwikkeld die tussen de motor en de transmissie wordt aangebracht. Deze oplossing, genaamd ISG (Inline Starter Generator), maakt een brandstofbesparing van nog eens twee procent mogelijk omdat er geen wrijvingsverliezen door de riem optreden. “Uiterlijk in 2025 zal de module zich volledig tussen de motor en de transmissie bevinden”, zegt Gerhard Gumpoltsberger, hoofd innovatiemanagement en testen bij ZF. Continental wil eind april op het Vienna Motor Symposium een nieuw product in deze richting presenteren.
Met de ISG-architectuur konden nieuwe hoogstroomverbruikers ook aan de 48 volt-zijde worden geplaatst. Audi brengt dit in praktijk in zijn SUV-vlaggenschip SQ7, maar de krachtige SUV beschikt nog steeds over een 12 volt-generator. De spanning wordt omgezet en de stroom wordt vervolgens naar een lithium-ionbatterij gestuurd. Voor het eerst in de branche levert het vermogen aan een elektrische compressor en ook aan een elektrisch rolcompensatiesysteem. Het zou ook mogelijk zijn om andere verbruikers, zoals de airconditioningcompressor, efficiënter te laten werken met 48 volt dan momenteel met twaalf volt, wat het verbruik in de praktijk verder zou verminderen. Renault is ook van plan om volgend jaar 48 volt-technologie in serieproductie te brengen.
Er bestaat geen twijfel over dat deze systemen eraan komen. De drijfveer is de uitstoot van het wagenpark, waardoor autofabrikanten gedwongen worden massaal te elektrificeren. De riemgeneratoren met de hogere spanning worden gezien als de meest kosteneffectieve toevoeging aan de plug-in hybride. “Het systeem is veel eenvoudiger te implementeren”, zegt Gumpoltsberger. Terwijl de dure plug-intechnologie gereserveerd is voor de hogere klasse, zullen BSG en ISG volgens de ontwikkelingsafdelingen de overhand krijgen in de onderstaande segmenten. “De komende tien tot vijftien jaar zullen we niet zeggen elektromotor of verbrandingsmotor, maar eerder ‘en’, zegt Rolf Bulander, voorzitter van de divisie Mobility Solutions bij autoleverancier Bosch.
Alleen al in 2020 verwacht Bosch een markt van 3,1 miljoen voertuigen met 48 volt-systemen. Vooral klanten op de Aziatische markten en de VS zijn hier geïnteresseerd. De Zwaben brengen een ander aspect in het spel. Vanuit hun oogpunt is het 48 volt-onderwerp een ideale aanvulling op de dieselmotor - omdat deze niet alleen brandstof bespaart, maar ook de uitstoot op zeer efficiënte wijze kan helpen verminderen - ook in de richting van Real Driving Emissions (RDE). Hier is het 48 volt boost-recuperatiesysteem van Bosch bedoeld om de uitstoot van ruwe stikstofoxide met maximaal 20 procent te verminderen, vooral bij het accelereren en onder hoge belasting.
De nieuwe hybride aandrijving wordt pas echt intelligent door digitalisering. In januari presenteerde Continental op de CES in Las Vegas een genetwerkte 48 volt mild hybrid met een zogenaamd ‘connected energy management’ (cEM) voorzien van allerlei sensoren. Vanuit de datawolk kent cEM realtime de verkeerssituatie en weet precies wanneer het zinvol is om het gaspedaal los te laten. Als de bestuurder dit doet, activeert de software automatisch de meest efficiënte combinatie van vrijloop (motor uitgeschakeld) en recuperatie. Indien nodig vertraagt u met een minimum aan wielremmen, precies tot aan de stopstreep voor de verkeerslichten. “Het activeren van de wielremmen zet alleen kinetische energie om in warmte”, zegt Maiwald, “dit moet indien mogelijk worden vermeden.” Volgens Continental zou de cEM nog eens drie tot vier procent op het verbruik kunnen besparen.
Intelligente aandrijflijnen worden echter niet alleen gezien als een middel om de efficiëntie te verhogen. “Als er zich problemen voordoen, kunt u de benodigde informatie nu rechtstreeks naar de dichtstbijzijnde werkplaats sturen”, zegt Schaeffler Chief Technology Officer Peter Gutzmer. “Het navigatiesysteem zou de coureur er zonder omwegen naartoe sturen, het team zou voorbereid zijn en de reparatie zou zo snel mogelijk worden uitgevoerd.”
Auteur: Michael Specht/SP-X