09.09.2015

Elektrifizierung macht Autos effizienter




 

Autoren: Anthony Vaughan und Jeff Stafford, Texas Instruments

 

Die heutigen hohen Kraftstoffpreise dĂŒrften schon so manche ReiseplĂ€ne durchkreuzt haben. Allerdings gibt es hinsichtlich der Konstruktion der Kraftfahrzeuge mittlerweile Fortschritte, die Abhilfe versprechen. Viele dieser Weiterentwicklungen wirken zusammen und sorgen dafĂŒr, dass extrem effiziente Fahrzeuge mit Hybrid- oder Elektroantrieb entwickelt werden können. 

 

Der Einzug der Elektrik in die Kraftfahrzeuge begann vor mehr als 100 Jahren, als Erfindungen wie das elektrische Licht und Elektromotoren auch in Automobilen Verwendung fanden. Die seit einiger Zeit vonstattengehende Revolution in der Elektrifizierung der Autos wird jedoch von der Notwendigkeit getrieben, den Wirkungsgrad der Automobile zu steigern, die Auswirkungen steigender Kraftstoffpreise auf die Geldbeutel der Verbraucher zu mildern und die den Automobilherstellern von staatlicher Seite auferlegten Vorschriften hinsichtlich des CO2-Ausstoßes zu erfĂŒllen. Das Spektrum der Elektrifizierungs-Optionen reicht von vollstĂ€ndig elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bis zum Mild-/Mikro-Hybridantrieb mit Start-Stopp-Technik. Letztere schaltet den Verbrennungsmotor bei Nichtgebrauch ab. Generell wird der Verbrennungsmotor vom Start-Stopp-System bei jedem Halt des Fahrzeugs abgeschaltet und neu gestartet, sobald es wieder beschleunigt.

 

FĂŒr die Automobilkonstrukteure ist es das wichtigste Ziel, die Autofahrer das Aus- und Einschalten des Verbrennungsmotors möglichst wenig spĂŒren zu lassen. HierfĂŒr bedienen sich die Konstrukteure folgender Methoden:

  • Eine integrierte, direkt in den Antriebsstrang geschaltete Kombination aus Anlasser und Generator minimiert den Zeitaufwand zum Anlassen des Verbrennungsmotors.
  • Eine elektrisch angetriebene Ölpumpe wird benutzt, um das Getriebeöl auch bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor unter Druck zu halten, damit die hydraulische Kupplung möglichst schnell anspricht.
  • Ein elektrischer Antrieb des Klimaanlagen-Kompressors vermeidet KomfortbeeintrĂ€chtigungen fĂŒr die Fahrzeuginsassen.
  • Elektrisch betĂ€tigte Ventile mit variablem Timing steigern den Wirkungsgrad des Motors.
  • Elektrische UnterstĂŒtzung reduziert das ‚Turbo-Loch‘.
  • Eine per Elektromotor angetriebene Vakuumpumpe hĂ€lt stets die volle Bremswirkung aufrecht.
  • Der Antrieb der Servolenkung erfolgt durch einen Elektromotor, der nur bei Bedarf eingreift.

ErgĂ€nzend zu diesen Techniken, die in Fahrzeugen mit Mild-/Mikro-Hybridantrieb zum Einsatz kommen, gibt es auch Konfigurationen mit Vollhybrid- und Elektroantrieb. Diese Systeme nutzen in der Regel einige der oben aufgezĂ€hlten Methoden im Verbund mit einem Elektromotor und einer großen Batterie, um ein regeneratives Bremsen zu ermöglichen. Der Elektromotor leistet dabei UnterstĂŒtzung beim Beschleunigen des Fahrzeugs. Beim Verzögern bzw. Bremsen fungiert er dagegen als Generator und speist Energie in die Batterie zurĂŒck. Die Energie, die der Batterie wĂ€hrend des Verzögerns zugefĂŒhrt wird, steht beim nĂ€chsten Beschleunigungsvorgang wieder zur VerfĂŒgung. Speziell bei einem hohen Anteil an Stop-and-Go-Verkehr können derartige Systeme den Kraftstoffverbrauch entscheidend senken.

 

Die C2000 Mikrocontroller von Texas Instruments mit der InstaSPIN-Motorregelungs-Technologie schaffen die Voraussetzungen zur Umsetzung vieler der soeben aufgezĂ€hlten Methoden der Fahrzeug-Elektrifizierung, indem sie die Echtzeitsteuerung der Motoren im Auto erlauben. Weitere Informationen ĂŒber das Produktangebot von TI fĂŒr Hybrid- und Elektrofahrzeuge finden Sie im Hybrid and Electrical Vehicle Guide.


 


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