14.05.2008
BMW Group Innovationstag 2008: Effiziente Mobilität.
 

Mit der Entwicklungsstrategie BMW EfficientDynamics zeigt die BMW Group, dass ein dynamisches Fahrerlebnis und die Verringerung von Kraftstoffverbrauch und Emissionen vereinbar sind. Schon heute stoßen rund 40 % aller in Europa verkauften BMW und MINI Neuwagen im europäischen Fahrzyklus nur noch zwischen 104 und 140 Gramm CO2 je Kilometer aus. Im Verhältnis zu den jeweiligen Vorgängermodellen wurden bis zu 23 % Verbrauchs- und damit CO2 Reduzierung erzielt.

Die BMW Group gibt sich damit aber nicht zufrieden und arbeitet an Innovationen zur weiteren Verringerung von Verbrauch und Emissionen. Dabei geht es nicht allein um die Technik im Fahrzeug. Für die BMW Group liegt der Schlüssel zur effizienten und damit nachhaltigen Mobilität in der verstärkten Vernetzung von Fahrzeug, Fahrer und Verkehrsumfeld.

Strategie mit Breitenwirkung.

BMW EfficientDynamics - Demonstration in einen Versuchsfahrzeug

BMW und MINI Automobile haben dank effizienzfördernder Technologien in den jeweiligen Fahrzeugsegmenten nicht nur im Verbrauchs- und Emissionsverhalten, sondern auch in der erlebbaren Dynamik eine Vorreiterrolle übernommen.

Zum Maßnahmenpakt gehören neben den hocheffizienten Benzin- und Dieselmotoren auch die Auto Start Stop Funktion des Motors, die Brake Energy Regeneration, die elektrische Servolenkung, eine bedarfsorientierte Steuerung der Nebenaggregate, die Luftklappensteuerung in der Fahrzeugfront, die Schaltpunktanzeige sowie rollwiderstandsreduzierte Reifen.

Vorausschauende Fahrzeuge.

Die Ingenieure der BMW Group arbeiten daran, dass Fahrzeuge nicht nur auf Befehle des Fahrers reagieren, sondern vorausschauend aktiv werden. Auf diese Weise lässt sich ein Auto schon vor einem bevorstehenden Ereignis so konditionieren, dass es mit einem Maximum an Effizienz und Dynamik reagieren kann.

Dazu wird vom Bordrechner eine Vielzahl von Daten herangezogen, die beispielsweise das Navigationssystem, die Motorelektronik, der Active Cruise Control-Radar oder der Regensensor liefern. Daraus lässt sich eine sehr präzise Beschreibung der momentanen Fahrzustände erreichen. Über eine von den Ingenieuren der BMW Group entwickelte Software werden diese Informationen wiederum verknüpft. Damit lassen sich bevorstehende Ereignisse wie ein Überholvorgang, ein Stau oder das Auffahren auf die Autobahn prognostizieren. Nun werden alle notwendigen Stellhebel, die ohnehin im Fahrzeug vorhanden sind, aktiviert, um beispielsweise die Motoröl- und Kühlmitteltemperatur anzupassen. Auch der Klimakompressor und der Generator kann kurzfristig abgekoppelt werden oder das Automatikgetriebe auf einen bevorstehenden Schaltvorgang vorbereitet werden.

Je nach prognostiziertem Fahrzustand stellt der Wagen vorausschauend spontan die maximale Motorleistung zur Verfügung oder nutzt das vorausschauende Energiemanagement, das zum Beispiel bei bevorstehenden Staus oder vor längeren Gefällestrecken zum Tragen kommt.

Die Entwicklungsingenieure arbeiten intensiv an der Umsetzung solch innovativer Lösungen, die dann an die bereits erzielten Erfolge von EfficientDynamics anknüpfen. In jedem Fall steigern die neuen Funktionalitäten, mit dem vorausschauenden und energieoptimierten Fahren, den Kundennutzen. Denn die Effizienz nimmt zu und gleichzeitig steigt der Fahrspaß.

Thermoelektrischer Generator: Strom aus Abwärme.

Position des Thermoelektrischer Generators im BMW 5er Versuchsfahrzeug

Selbst in einem sehr effizient arbeitenden Verbrennungsmotor wird nur rund ein Drittel der Energie, die im Kraftstoff steckt, in mechanische Arbeit zur Fortbewegung umgesetzt, der Rest geht in Form von Wärme verloren.

Hier liegt also erhebliches Potenzial zur weiteren Verringerung der CO2-Emissionen, das die Ingenieure der BMW Group mit neuen Lösungsansätzen erschließen wollen.

Die Stromgewinnung im Fahrzeug ist eine Prozesskette, die mit hohen Verlusten einhergeht. Denn die chemische Energie des Kraftstoffs wird im Motor zunächst in mechanische Energie und dann über einen Generator in elektrischen Strom umgewandelt.

Nun arbeiten die Ingenieure der BMW Group an einer Technologie, die die Wärmeenergie des Abgases direkt in elektrischen Strom umwandelt. Diese thermoelektrische Stromgewinnung mit Hilfe von Halbleiterelementen wird von der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA schon seit Jahrzehnten in Raumsonden genutzt. Bis vor einigen Jahren waren diese thermoelektrischen Generatoren (TEG) aber wegen ihres geringen Wirkungsgrades für den automobilen Einsatz ungeeignet. Seit aber die Material- und Werkstoffforschung große Fortschritte erzielt hat, ist die Leistungsfähigkeit solcher Module erheblich gestiegen.

Thermoelektrischer Generator - Integration in den Abgasstrang / Versuchsfahrzeug

Für die Stromgewinnung im Fahrzeug wird ein thermoelektrischer Generator in den Abgasstrang integriert. Noch ist die mit dem System erzeugbare elektrische Leistung mit maximal 200 Watt noch gering. Die Materialforschung macht aber rasante Fortschritte und das hoch gesteckte Ziel, bis zu 1.000 Watt zu erzeugen, rückt in greifbare Nähe.

Außerdem bietet dieses Energierückgewinnungs-System zusätzliche Effekte: wie beispielsweise die Versorgung des Motors oder der Heizung mit zusätzlicher Wärme beim Kaltstart. Der thermoelektrische Generator ist eine ideale Ergänzung zur EfficientDynamics Bremsenergie-Rückgewinnung. Denn während diese im Schubbetrieb und beim Bremsen für Energierückgewinnung sorgt, spielt der TEG seine Vorteile dann aus, wenn es am meisten Spaß macht – nämlich beim Gas geben. Zukünftig lassen sich mit thermoelektrischen Generatoren im realen Kundenbetrieb insgesamt Verbrauchsvorteile von bis zu 5 % erzielen.

Solarenergie im Auto.

Um weitere Effizienzsteigerungen zu erreichen, setzen die Ingenieure der BMW Group auch auf die Solarenergie. In Mitteleuropa sind mit Photovoltaik-Solarzellen auf einer Fläche von einem Quadratmeter heute bereits elektrische Leistungen von bis zu 200 Watt erreichbar.

Photovoltaik-Module lassen sich in Schiebe- oder Glasdächer integrieren. Wesentlich höhere elektrische Leistungen sind mit kompletten Modulen möglich, die sich über die gesamte Dachfläche erstrecken. Diese elektrische Energie, die sowohl während der Fahrt als auch im Stand zur Verfügung steht, kann unter anderem zum vollständigen Laden der Startbatterie und damit zur Entlastung des motorseitigen Generators genutzt werden.

Das Einsparpotenzial ist erheblich, denn die Erzeugung einer Kilowattstunde Strom über die Umwandlungskette Verbrennungsmotor und Generator verursacht einen Mehrverbrauch von mehr als 0,3 Litern pro 100 Kilometer.

Weniger Verbrauch durch deutlich verkürzte Kaltstartphasen.

Ein Lösungsansatz mit erheblichem Potenzial zur Verbrauchsreduzierung ist das elektrische Vorheizen und Warmhalten von Kühlmittel und Motoröl, um die Kaltstartphase, in der überdurchschnittlich viel Kraftstoff verbraucht wird und sehr viele Emissionen entstehen, deutlich zu verkürzen.

Damit dieser positive Effekt möglichst gut zum Tragen kommt, wurden auch Maßnahmen zur besseren Wärmedämmung des Motors ergriffen. Aufbauend auf den bereits mit BMW EfficientDynamics eingeführten Luftklappen im Frontend kann zum Beispiel der Motor gekapselt werden.

Die Höhe der Verbrauchsreduzierung richtet sich neben der von der Sonneneinstrahlung abhängigen Heizleistung auch danach, wie lange das Fahrzeug abgestellt wird. Je kürzer die Stillstandsphase, desto höher der Verbrauchs-vorteil. Im Kundenbetrieb sind spürbare Verbrauchseinsparungen möglich.

Mehr Effizienz durch Verkehrsmanagement.

Stauungen und Verkehrsbehinderungen sind allein in Deutschland für einen jährlichen Mehrverbrauch von etwa zwölf Milliarden Litern Kraftstoff verantwortlich. Deshalb muss die Leistungsfähigkeit der bestehenden Straßennetze erhöht, der Verkehr verflüssigt und gleichmäßiger verteilt werden.

Die BMW Group engagiert sich in zahlreichen Projekten zur Lösung der Verkehrsproblematik in Ballungsräumen. Das Unternehmen arbeitet an Mobilitäts-, Telematik- und Navigationslösungen, um im Straßenverkehr die Effizienz zu steigern. Viele der entwickelten Konzepte lassen sich auf Ballungszentren in aller Welt übertragen.

Das Unternehmen hat durch die Projektbeteiligung die Möglichkeit, direkt auf Kundenanforderungen an den Verkehr einzugehen und die Rahmenbedingungen mit zu gestalten. Es betrachtet nicht nur das Fahrzeug selbst, sondern das Gesamtsystem Verkehr, unterstützt die Übertragung von in der Industrie bewährten Prozessen in den Verkehrsbereich und fördert so Innovationen im Verkehrsmanagement.

Optimieren der Verkehrsströme.

Die effiziente Verkehrssteuerung über Ampelanlagen ist ein zentrales Element des Verkehrsmanagements. Die BMW Group setzt ihre Kenntnisse der Qualitätssicherung ein, um unter anderem die „Grüne Welle“ zu optimieren. Durch die Einführung der genannten „dynamischen Grünen Wellen“ lässt sich auf Einfallstraßen der Kraftstoffverbrauch um bis zu 30 % verringern.

In München hat die Verkehrsforschung der BMW Group beispielhaft für viele andere Ballungszentren ein Parkraum-Management für den innerstädtischen Bereich mit entwickelt. Durch die Vernetzung verschiedener Verkehrsträger und -systeme sowie die Anbindung des Pkw-Verkehrs an den öffentlichen Personen-Nahverkehr (ÖPNV) werden eine bessere Nutzung des Parkraums und eine Entlastung stark frequentierter Einfallstraßen erreicht.

Durch die gezielte Umsetzung von Verkehrsmanagement-Maßnahmen wie eine optimierte grüne Welle oder dynamische Verkehrssteuerungen lassen sich allein in Deutschland die verkehrsbedingten CO2-Emissionen um rund 8 % verringern – das entspricht 7,4 Tonnen CO2.

Mehr Kundennutzen durch Verkehrstechnik.

Durch Berücksichtigung von Verkehrsdaten und Umleitungsempfehlungen aus Verkehrsmanagementzentralen und Verkehrsprognosen sollen Fahrzeugnavigationssysteme zukünftig Routen empfehlen können, die überlastete Strecken und Stauungen vermeiden. Heute ist eine solche dynamische Zielführung über Navigationssysteme nur innerhalb des Autobahnnetzes möglich, weil nur dort ausreichende Verkehrsdaten vorliegen. Deshalb entwickeln die Ingenieure der BMW Group eine vollkommen neue Technologie zur Generierung von Daten, die die Basis für eine strategische Routenführung und die Berechnung tatsächlich zeitsparender Alternativrouten schaffen.

Mit Hilfe der aus dem Verkehrsmanagement gewonnenen Daten und Strategien und dank einer präziseren Erfassung und Abbildung der Verkehrslage wird es schon in wenigen Jahren möglich sein, Fahrer und Fahrzeug frühzeitig über Behinderungen oder sonstige Ereignisse zu informieren, um ressourcenschonend zu fahren.

BMW Fahrzeuge werden dann als im Verkehr mitschwimmende Sensoren (XFCD – Extended Floating Car Data) genutzt werden. Das Fahrzeug erkennt mit seinen bordeigenen Systemen wie ABS, Motorsteuerung oder Regensensor Straßen-, Wetter- und Verkehrszustände. Diese werden an die Verkehrszentrale oder direkt an andere Fahrzeuge auf der Strecke gesendet.

Die neue Technologie befindet sich zwar noch im Entwicklungsstadium, der Einsatz in Kundenfahrzeugen rückt aber immer näher. BMW oder MINI Kunden können dann mit Hilfe des Navigationssystems beispielsweise die Routen wählen, auf denen die Fahrt mit dem geringsten Kraftstoffverbrauch oder unter den günstigsten Witterungsbedingungen möglich ist.

Durch die Summe vieler Einzelmaßnahmen in Verkehrsmanagement und Verkehrstechnik gelingt es der BMW Group über fahrzeugtechnische Entwicklungen hinaus einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Mobilität und zur weiteren Reduzierung von CO2-Emissionen zu leisten.

Lesen Sie mehr:

Effiziente Mobilität. (Langfassung)

Kraftstoffeinsparen durch Verkehrsmanagement

Quelle: BMW-Pressemitteilung vom 14.05.2008

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