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Kategorie: Technik Elektro BMWi

02.07.2010
Mobilität der Zukunft: der elektrische Antriebsstrang
BMW Innovationstage 2010

 

Ein Auto zu fahren, hieß bisher immer auch, mit einem Verbrennungsmotor zu fahren. Doch die aktuellen Entwicklungen von Umwelt und Gesellschaft zeigen, dass die Nutzung der fossilen Brennstoffe in allen Bereichen des täglichen Lebens mit ökologischen Nachteilen einhergeht und die Brennstoffe selbst nur noch eine begrenzte Zeit verfügbar sein werden. Eine Möglichkeit, dem zu begegnen, sieht die BMW Group darin, die technische Entwicklung der Elektromobilität intensiv voranzutreiben. Doch was verbirgt sich hinter dem Begriff E-Mobilität, was sind die Unterschiede zu einem Verbrennungsmotor, welche Potenziale liegen darin und welche Herausforderungen liegen noch vor den Entwicklern?

Emissionsfrei und dynamisch – die neue Generation der Fortbewegung.

  BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

BMW Group Entwicklung elektrischer
Antrieb: Leistungselektronik

 

Die Möglichkeit, Fahrzeuge ausschließlich mit elektrischer Energie anzutreiben, eröffnet völlig neue Mobilitätsperspektiven. Da während des Betriebs eines E-Motors keine klimaschädlichen Gase entstehen, ermöglicht die Verwendung von elektrischer Energie eine lokale emissionsfreie und damit umweltschonende Mobilität. Bei Einsatz von regenerativen Energien ist die Stromerzeugung sogar komplett emissionsfrei. Darüber hinaus geht E-Mobilität mit einem völlig neuen, sehr agilen Fahrgefühl einher. Die Leistungscharakteristik eines modernen E-Motors der BMW Group ist beeindruckend und lässt Assoziationen zu bisherigen Nischen-E-Fahrzeugen schnell vergessen. Höchstens das geringe Motorgeräusch erinnert daran, dass man elektrisch unterwegs ist.

„Die Leistungsentfaltung bei einem E-Fahrzeug ist fast wie bei einem Lichtschalter: einfach anknipsen/einschalten und die volle Leistung ist da.“ (Hans-Jürgen Branz)

Ein moderner E-Antrieb der BMW Group, wie der für das Megacity Vehicle beispielsweise, leistet deutlich über 100 kW. Die Besonderheit daran ist jedoch, dass hier die volle Motorleistung bereits zum Anfahren zur Verfügung steht und nicht erst wie bei Verbrennungsmotoren über die Motordrehzahl aufgebaut werden muss. Differenziale, Schlupfregelungen und eine Getriebestufe sorgen dafür, dass das gesamte Drehmoment auch auf die Straße übertragen wird. Das bereits im Stillstand verfügbare maximale Drehmoment verleiht E-Fahrzeugen eine besonders hohe Agilität und sorgt für beeindruckende Beschleunigungswerte. Der Heckantrieb ergänzt beim Megacity Vehicle das Leistungsverhalten der E-Motoren perfekt: Aufgrund der dynamischen Radlastverlagerung lastet beim Anfahren mehr Gewicht auf den Antriebsrädern und ermöglicht dadurch eine bessere Traktion und Kraftübertragung. So sorgt das hohe Drehmoment der E-Motoren in Kombination mit dem Heckantrieb für eine BMW Group typische Fahrdynamik.

  BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

BMW Group Entwicklung elektrischer
Antrieb: Leistungselektronik

 

Auch in Zukunft hat die BMW Group den Anspruch, die besten Antriebe zu bauen. Antriebe, die sich durch Effizienz, Leistungsentfaltung und Laufruhe vom Wettbewerb absetzen – auch wenn Strom statt Kraftstoff in Bewegung umgesetzt wird. Entsprechend intensiv treibt die BMW Group die technische Entwicklung der Elektromobilität voran: Im „e-Werk“, dem Kompetenzzentrum der BMW Group für elektrische Antriebe, versammeln sich daher die Experten für Entwicklung, Fertigung und Einkauf unter einem Dach. Sie alle arbeiten an der Entwicklung und Umsetzung der neuen Antriebsgeneration.

Beschleunigen, ohne zu schalten.

Elektromotoren nutzen einen deutlich größeren Drehzahlbereich als Verbrennungsmotoren. Drehzahlen über 12.000 U/min sind ohne Weiteres möglich. Entsprechend anders gestaltet sich auch das Erreichen der Höchstgeschwindigkeit. Durch das hohe Drehmoment beschleunigt ein E-Fahrzeug nicht nur schneller als ein Verbrenner mit vergleichbarer Leistung. Die hohe Nutzdrehzahl erlaubt außerdem die unterbrechungsfreie Drehmomentabgabe über den vollen Geschwindigkeitsbereich. Die Motorleistung wird nur durch eine Übersetzungsstufe geführt und dann direkt an die Räder weitergegeben, ein mehrgängiges Getriebe entfällt. Das bedeutet, dass ein E-Fahrzeug mit nur einem Gang aus dem Stand bis zur Höchstgeschwindigkeit beschleunigt. Der zugkraftunterbrechungsfreie Vortrieb mit kontinuierlich steigender Drehzahl ist ein besonderes Erlebnis, das bei einem Verbrennungsmotor bisher nur mit großem konstruktionsseitigen Aufwand wie z. B. Doppelkupplungsgetrieben zu „erfahren“ war.

  Hochvoltspeicher Batteriemodul mit Lithium Ionen Batteriezellen

Hochvoltspeicher Batteriemodul
mit Lithium Ionen Batteriezellen

 

„Elektromobilität ist bei Weitem keine rollende Verzichtserklärung. E-Fahrzeuge machen richtig Spaß.“ (Patrick Müller)

Lediglich die theoretische Höchstgeschwindigkeit reizt man im Hinblick auf das Megacity Vehicle (MCV) bewusst nicht komplett aus. Da das MCV hauptsächlich im Stadtbereich und Umland eingesetzt wird, gelten derzeit rund 150 km/h Spitzengeschwindigkeit als vollkommen ausreichend. Höhere Geschwindigkeiten wären zwar möglich, sind jedoch nicht unbedingt sinnvoll. Zum einen aufgrund des sehr hohen Energiebedarfs beim Hochgeschwindigkeitsfahren: Mit steigender Geschwindigkeit erhöht sich auch der Luftwiderstand – und zwar exponentiell. Entsprechend erhöht sich damit auch der Energieverbrauch. Da durch die Speicherkapazität der Batterie aber nur begrenzt Energie zur Verfügung steht, würden zu hohe Geschwindigkeiten die Reichweite stark einschränken. Zum anderen wäre zur Erreichung der höheren Endgeschwindigkeit eine andere Übersetzung nötig, die jedoch die Agilität des Fahrzeugs im Stadtverkehr deutlich reduziert. Eine weitere Möglichkeit, die Höchstgeschwindigkeit zu erhöhen, wäre ein mehrgängiges Getriebe, das jedoch deutlich mehr Konstruktionsaufwand, Bauraum und Gewicht bedeuten würde.

Bremsen mit dem Gaspedal.

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: E-Maschine und Untersetzungsgetriebe

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: E-Maschine und Untersetzungsgetriebe

 

Ein weiterer Unterschied, der dem E-Fahrzeug zu einem eigenständigen Fahrerlebnis verhilft, ist die Möglichkeit, über das Gaspedal auch zu bremsen. So wird aus dem Gaspedal ein „Fahrpedal“. Nimmt man den Fuß vom Pedal, rollt das Fahrzeug nicht im Leerlauf weiter, sondern verzögert aktiv. Dieses Verzögerungsmoment wird zur Energierückgewinnung genutzt, der so genannten Rekuperation. Beim Abbremsen wird aus dem Elektromotor damit ein Generator, der Energie erzeugt und die Batterie lädt. Im Grundprinzip ähnlich der Bremsenergierückgewinnung aus dem Maßnahmenpaket von EfficientDynamics, kann die zurückgewonnene Energie hier jedoch direkt wieder in Vortrieb umgesetzt werden. Eine intensive Nutzung der Rekuperation von Energie durch den Motor führt zu einer Erhöhung der Reichweite um bis zu 20 Prozent. Das Fahren über das Fahrpedal ermöglicht zudem ein entspannteres Fahren mit weniger Fußwechseln, erlaubt schnelles Reagieren und eignet sich daher besonders gut für das „Mitschwimmen“ im Stadtverkehr. Bis zu 75 % der Verzögerungsvorgänge lassen sich hier ohne den zusätzlichen Einsatz des Bremspedals durchführen.

Leistungsstark und kompakt – die Antriebskomponenten.

Ein Fahrzeug mit E-Antrieb bietet nicht nur ein attraktives Fahrverhalten. Die Elektromaschine verfügt außerdem über eine höhere Leistungsdichte als ein Verbrennungsmotor. Das bedeutet, dass bei einem E-Motor die gleiche Motorleistung auf kleinerem Raum darstellbar und umsetzbar ist. Der gesamte Antrieb beim BMW Concept ActiveE (und später beim MCV) beispielsweise ist ohne Energiespeicher gerade mal so groß wie zwei Getränkekästen. Das kompakte Antriebsaggregat kann daher gut in die Fahrzeugarchitektur eingebunden werden, außerdem entfallen ein zusätzlich zu integrierender Abgasstrang und die komplexe Ansaugluftführung. Die geringeren Abmessungen und die deutlich geringere Masse des E-Antriebs ermöglichen eine Bauraumeinsparung von bis zu 50 % gegenüber einem Verbrennungsmotor inklusive Getriebe, die in zukünftigen Fahrzeugkonzepten vor allem den Passagieren im Innenraum zugutekommt.

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: E-Maschine und Untersetzungsgetriebe

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb:
E-Maschine und Untersetzungsgetriebe

 

Insgesamt besteht ein E-Antrieb aus mehreren Komponenten, die erst im Zusammenspiel das Fahrzeug bewegen: der Elektromotor, die Leistungselektronik, eine Getriebestufe sowie der elektrische Energiespeicher.

Das elektrische Herz – der E-Motor.

Herzstück des elektrischen Antriebs ist der Elektromotor. Vereinfacht dargestellt besteht die neueste Generation eines E-Motors der BMW Group aus dem gehäusefesten, rohrförmigen Stator und einem drehbaren Zylinder innerhalb des Stators, dem Rotor. Der Rotor ist mit der Getriebestufe und dadurch mit den Antriebsrädern verbunden. Im Stator sind Spulen angebracht, in denen durch Stromfluss ein Magnetfeld erzeugt werden kann. Auf dem Rotor dagegen befinden sich ein oder mehrere Magneten mit fester Polung. Um den Elektromotor in Bewegung zu versetzen, wird über ein wanderndes Magnetfeld (Drehfeld) eine gezielte Anziehung und Abstoßung zwischen Rotor und Stator erzeugt. Man macht sich hier zunutze, dass sich die unterschiedlichen Pole eines Magneten anziehen bzw. zwei gleiche Pole abstoßen – Nord- und Südpol ziehen sich an, zwei Süd- oder Nordpole stoßen sich jeweils ab.

Schaltet man nun den Strom ein, zieht der Südpol des im Stator erzeugten Magnetfelds den Nordpol des Rotormagneten an. Doch bevor der Nordpol des Rotors den Südpol des Stators erreicht, schaltet man den Südpol auf die nächste Phase weiter. Als Folge dreht sich auch der Rotor weiter und „läuft“ den wechselnden Magnetfeldern auf dem Stator nach. Durch seine Drehbewegung überträgt der Rotor die mechanische Energie für den Vortrieb. Entsprechend der Geschwindigkeit, mit der man das Drehfeld den Stator umlaufen lässt, ändert sich auch die Fahrgeschwindigkeit. Das Drehmoment dagegen wird durch die Anzahl der Magneten und die Stromstärke beeinflusst: Je mehr Magneten auf dem Rotor sind und je höher der fließende Strom, desto mehr Drehmoment kann der E-Antrieb erzeugen.

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: E-Maschine

BMW Group Entwicklung
elektrischer Antrieb: E-Maschine

 

Das hier beschriebene Funktionsprinzip zeigt eine permanent erregte, dreiphasige Synchronmaschine, wie sie im Concept ActiveE und auch im MCV zu finden sein wird. „Synchronmaschine“ bedeutet, dass der Rotor dem umlaufenden Erregerfeld auf dem Stator synchron folgt. Darüber hinaus ist das Magnetfeld des Rotors durch Magnete permanent erregt und muss nicht erst induziert (fremderregt) werden. Die Fremderregung wäre deutlich aufwändiger, da sie noch eine zweite Regelungsinstanz erfordern würde, um das Magnetfeld im Rotor zu erzeugen. Permanent erregte Maschinen stellen momentan das Optimum aus Anforderung, Komplexität und Funktion dar.

Mehr Leistung durch Elektronik – die Leistungselektronik.

Grundvoraussetzung für einen funktionierenden Elektromotor und dessen optimale Leistungsfähigkeit ist der richtige Umlauf des Magnetfelds auf dem Stator. Um die hohen Drehzahlen von über 12.000 U/min realisieren zu können, müssen die Magnetfelder der Phasen sehr schnell und präzise geschaltet werden. Diese wichtige Aufgabe übernimmt eine spezielle Steuereinheit, die Leistungselektronik. Sie sorgt für die Weiterschaltung des Drehfelds in der gewünschten Geschwindigkeit und mit der dazu erforderlichen Feldstärke. Sie stellt damit sicher, dass der Rotor sich mit der benötigten Drehzahl dreht und das gewünschte Drehmoment abgibt.

Die Batterie – der Tank beim Elektrofahrzeug.

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: E-Maschine

BMW Group Entwicklung
elektrischer Antrieb: E-Maschine

 

Um den Motor eines E-Fahrzeugs antreiben zu können, sind sehr hohe Ströme erforderlich. Pro Phase werden hier Stromstärken bis zu 400 Ampere geschaltet, was ungefähr dem 25-fachen einer Haushaltssteckdose entspricht. Auch die Spannungen sind mit bis zu 400 Volt fast doppelt so hoch wie bei der herkömmlichen Stromversorgung normaler Endgeräte. Um diese Energie zu speichern und bei Bedarf zur Verfügung zu stellen, kommt ein Verbund von neu entwickelten Lithium-Ionen-Speicherzellen zum Einsatz. Die Lithium-Ionen-Technologie hat bereits in vielen Anwendungsgebieten – so etwa in Mobiltelefonen und Laptops – ihre besonders hohe Speicherkapazität und Zyklenfestigkeit unter Beweis gestellt. Eine einzelne Lithium-Ionen-Zelle für den Automobilbereich ist ungefähr so groß wie ein Taschenbuch und besitzt eine Nennspannung von ca. 3,7 Volt. Der nutzbare Spannungsbereich einer Zelle liegt jedoch zwischen 2,7 und 4,1 Volt. Um einen Hochvoltspeicher mit der benötigten Spannung von 400 Volt zu erreichen, schaltet man ungefähr 100 dieser Zellen in Reihe. 

Der Einsatz von Batteriezellen geht jedoch mit einigen Besonderheiten einher. So arbeiten Lithium-Ionen-Zellen nicht über den gesamten Temperaturverlauf gleich. Erst die optimale Betriebstemperatur von ungefähr 20 Grad Celsius stellt die maximale Reichweite sicher. Entsprechend wird der Energiespeicher durch Zusatzheizelemente beziehungsweise eine aktive Kühlung bedarfsgerecht temperiert. Der Nutztemperaturbereich der in der Automobilbranche eingesetzten Zellen ist jedoch deutlich toleranter, als man dies von anderen Batteriezellen kennt. Einige Laptopzellen beispielsweise sollte man ab einer Temperatur unter null Grad nicht mehr laden, auch die Leistung wäre dann sehr eingeschränkt. Bei den Zellen der BMW Group dagegen gibt es bei niedrigen Temperaturen zwar auch einen Leistungsabfall, durch die andere Zusammensetzung der Chemikalien im Inneren der Batterie ist dieser aber deutlich flacher. Durch die Vorkonditionierung der Batterie schon während des Ladevorgangs sowie der bedarfsoptimierten Temperierung während der Fahrt wird dieses potenzielle Manko beseitigt.

Sicherheit ist oberstes Gebot.

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

BMW Group Entwicklung
elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

 

Bei der Entwicklung und Auslegung des Energiespeichers galt es vor allem auch, die Sicherheit der Passagiere zu gewährleisten. Der Energiespeicher birgt aufgrund der hohen Ströme und der verwendeten Chemikalien, die bei Kontakt miteinander reagieren und sich entzünden könnten, prinzipiell ein gewisses Risikopotenzial. Die Wahrscheinlichkeit eines elektrischen Schlags oder einer Entzündung wird durch zahlreiche Maßnahmen eliminiert. Zum einen werden in Batteriezellen für Fahrzeuge deutlich „gutmütigere“ Zusammensetzungen der Chemikalien verwendet als beispielsweise in Laptopbatterien. Des Weiteren sind die Batteriemodule durch die Karosserie zuverlässig geschützt, damit sie auch im Crashfall nicht beschädigt werden. Zudem sorgen Kühlmittel, aufwändige Überwachungsalgorithmen und -sensorik an Bord dafür, dass die Batterie im Betrieb und beim Laden nicht überhitzt. Abschaltmechanismen sichern den Energiespeicher gegen zu tiefes Entladen oder Überladen und sogar die Penetrierung des Energiespeichers mit Metallgegenständen konnte unkritisch gestaltet und abgesichert werden.
Ein Fahrzeugleben lang.

Momentan beschäftigen sich die Entwickler der BMW Group damit, die Kapazität des Energiespeichers möglichst lange zu gewährleisten. Dabei sind einige Faktoren zu berücksichtigen, die die Lebensdauer des Energiespeichers beeinflussen. Eine Batterie altert in zwei Dimensionen: zum einen kalendarisch, das bedeutet, mit zunehmendem Alter nimmt auch ihre Leistungsfähigkeit und der maximal nutzbare Energieinhalt ab. Aber auch andere Faktoren beeinflussen die Lebensdauer eine Zelle. Die Entladungstiefe (depth of discharge) oder die Temperatur, bei der die Batterie betrieben wird, stellen wichtige Kriterien für das Alterungsverhalten dar. Die Absicherungstests der BMW Group stellen sicher, dass die Zellen sowohl bezüglich Lebensdauer als auch bezüglich der so genannten Zyklisierbarkeit die Kundenanforderungen über die gesamte Fahrzeuglebensdauer erfüllen. Im Sinne der Nachhaltigkeit lassen sich für ein Fahrzeug nicht mehr verwendbare Batterien zudem weiterverwenden: Selbst wenn die Batteriekapazität irgendwann einmal nicht mehr für den Betrieb eines Fahrzeugs ausreichen sollte, besitzt sie noch genug Leistung, um als stationärer Energiespeicher für zahlreiche Anwendungen genutzt werden zu können.

Herausforderungen für die Zukunft.

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

BMW Group Entwicklung
elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

 

Die Zukunft der Elektromobilität liegt in der Weiterentwicklung der Energiespeicher. Daher arbeiten die BMW Entwickler intensiv daran, den Energiespeicher kompakter, kostengünstiger und leichter bauen zu können. Vor allem aber gilt es, möglichst viel Energie für eine hohe Reichweite mitzuführen. Die Energiedichte des Energiespeichers beim E-Fahrzeug ist bisher noch nicht vergleichbar mit der eines vollen Kraftstofftanks. In einem Hochvoltspeicher mit 22 kWh befindet sich ein Energieäquivalent von ungefähr 2,5 Litern Superkraftstoff. Entsprechend geringer sind die momentan möglichen Reichweiten. Ein Elektromotor arbeitet jedoch effizienter: Aufgrund des erheblich höheren Wirkungsgrads von bis zu 96 Prozent – ein Verbrennungsmotor erreicht bestenfalls 40 Prozent – kommt dieser mit der wenigen Energie deutlich weiter als ein vergleichbar motorisiertes Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Aufgrund der außerordentlich hohen Effizienz ist die momentan mögliche Reichweite für viele bereits alltagstauglich. Wie die ersten Ergebnisse der Nutzungsstudien mit dem MINI E zeigen, konnten 90 Prozent der Testnutzer mit der bisher realisierten Reichweite 100 Prozent ihrer Mobilität beibehalten.

Reichweitenerhöhende Maßnahmen.

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

BMW Group Entwicklung
elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

 

Die zentrale Frage bleibt dennoch: Wie lässt sich die Reichweite weiter steigern? Eine Möglichkeit wäre, die Batteriekapazität zu erhöhen. Durch die größere Batterie würde das Fahrzeug aber auch schwerer, was die Reichweite gleichzeitig wieder einschränkt. Entsprechend lässt sich die Batterie nicht beliebig vergrößern, da das Mehrgewicht der Batterie ab einem gewissen Punkt die gewonnene Reichweite wieder zunichte machen würde. Folglich versuchen die Ingenieure der BMW Group, die zur Verfügung stehende Batteriekapazität bestmöglich auszureizen. Die wichtigste Maßnahme dafür ist, das Fahrzeuggewicht durch konsequenten Leichtbau und intelligenten Materialeinsatz so niedrig wie möglich zu halten (s. auch Kap. 4). Zudem werden die Batterien möglichst weit entladen. Der Nutzbereich der Batteriezellen der BMW Group liegt zwischen 400 und 250 Volt, was ungefähr 85 % der vorhandenen Batterieenergie entspricht. Eine noch weitere Entladung ist nicht möglich, weil sonst durch die so genannte Tiefentladung chemisch-physikalische Prozesse einsetzen, die die Batteriezellen irreparabel schädigen würden.

„Wir geizen mit jeder Kilowattstunde, die wir aus der Batterie ziehen. Wir wollen den Betrieb so effizient wie nur irgend möglich gestalten.“ (Patrick Müller) 

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

 

Neben dem Antrieb benötigen aber auch Funktionen wie Licht, Klimatisierung oder Infotainment Energie. Während diese Nebenverbraucher bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor kaum ins Gewicht fallen, machen sie sich bei einem E-Fahrzeug in der Reichweite durchaus bemerkbar. So benötigt ein Fahrzeug im Stadtbetrieb durchschnittlich nur ca. 2,5 kW für die Fortbewegung, die Klimaanlage dagegen kann im Volllastbetrieb bis zu 5 kW fordern. Daher versucht man, durch intelligente Laderegelungen und effiziente Betriebsstrategien den Energieverbrauch so weit wie möglich zu reduzieren. So kann das Fahrzeug während des Ladens bereits klimatisiert werden und die Batteriekapazität steht während der Fahrt fast ausschließlich für die Fortbewegung zur Verfügung. Ein angenehmer Nebeneffekt der intelligenten Ladestrategie ist außerdem der Komfort, im Sommer wie im Winter in ein bereits angenehm temperiertes Fahrzeug einsteigen zu können. Mittel zur Reichweitenerhöhung während der Fahrt wären die Abschaltung nicht benötigter Verbraucher oder die Möglichkeit, das Fahrzeug gezielt „segeln“ zu lassen. Hier nutzt man die Eigendynamik des Fahrzeugs und lässt es rollen, ohne den Motor für die Fortbewegung zu nutzen. Langfristig sehen die Entwickler die Zukunft jedoch in der Weiterentwicklung der Energiespeicher hin zu einer höheren Energiedichte.

Range Extender – kleiner Motor, große Reichweite.

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik

 

Eine besondere Maßnahme zur Erhöhung der Reichweite stellt der so genannte „Range Extender“ dar. Hier erzeugt ein Verbrennungsmotor Strom über einen Generator, um die Batterie während der Fahrt zu laden beziehungsweise sie auf einem konstanten Ladelevel zu halten. Damit ließe sich eine beträchtliche Zusatzreichweite darstellen. Da bereits eine vollwertige E-Maschine an Bord ist, kann dieser Verbrennungsmotor relativ klein ausfallen. Untersuchungen zeigen, dass im Mittel eine Leistung von 20 bis 30 kW für den normalen Fahrbetrieb absolut ausreichend ist. In dieser Größenordnung stellt der Range Extender genügend Energie zur Verfügung, um das gewünschte Fahrprofil beibehalten zu können, ohne dabei unnötig viel Kraftstoff zu verbrauchen. Durch die kompakt gebauten elektrischen Antriebskomponenten und neue Fahrzeugarchitekturen ließe sich der Range Extender leicht integrieren.

Lithium Ionen Hochvoltspeicher

Lithium Ionen Hochvoltspeicher

 

Als kurzfristige Lösung zur Reichweitenerhöhung durchaus denkbar, stellt der Range Extender für die BMW Group jedoch nur eine Kompromisslösung dar. Langfristig setzen die Entwickler der BMW Group klar auf die Weiterentwicklung der Batterietechnik. Zwar ist der Energiespeicher durch Eigenschaften wie die geringe Energiedichte und der daraus resultierenden niedrigeren Reichweite bei relativ hohem Gewicht momentan noch der begrenzende Faktor der E-Mobilität. Da die automobile Energiespeichertechnologie jedoch zunehmend an Fahrt aufnimmt, sind hier weitere Entwicklungssprünge zu erwarten.

„Es ist auch davon auszugehen, dass in den nächsten Jahren weitere Technologiesprünge stattfinden. Bald werden größere Reichweiten bei kleineren und leichteren Batterien möglich. Wir stehen hier mitten in einer Entwicklung, da steckt noch viel Potenzial drin.“ (Patrick Müller)

 

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Lithium Ionen Hochvoltspeicher
Lithium Ionen Hochvoltspeicher
BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik
BMW Group Entwicklung elektrischer Antrieb: Leistungselektronik
Hochvoltspeicher Batteriemodul und Lithium-Ionen-Batteriezelle
Hochvoltspeicher Batteriemodul und Lithium-Ionen-Batteriezelle

Quelle: BMW Pressemappe vom 02.07.2010

 

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