at 09 2012

09 | SEPTEMBER 2012

www.auto-technik.ch

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FOLGEKOLLISIONEN VERMEIDEN DIGITALER INNENSPIEGEL AKTIVER GURTBRINGER AIRBAG FÜR DEN SICHERHEITSGURT

FACHWISSEN

SINNVOLLE AUSLEGUNG

Laufsteg

Mit rund 1,6 L Benzinäquival ent 160 km Reichweite

TECHNIK

LadeEvolution Dank Downsizing GETRIEBE FÜR DIE ZUKUNFT STARKE DEMONSTRATION SCHALTZENTRALE LENKRAD

Technik News

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FOLGEKOLLISIONEN VERMEIDEN

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ei einem Unfall kommt es nach einer ersten Kollision wie beispielsweise einem Heckaufprall oder einer Kollision mit einer Leitplanke oftmals zu weiteren Folgeunfällen, weil der Fahrer selbst meist nicht mehr in der Lage ist, sein Fahrzeug nach dem Aufprall kontrolliert zum Stehen zu bringen. Continental hat mit der «Post Crash Braking»-Technologie als Teil des Sicherheitskonzeptes ContiGuard ein System entwickelt, welches Folgeunfälle verhindern oder zumindest in ihrer Wirkung abschwächen soll und so die Gefährdung der Fahrzeuginsassen und die der anderen Verkehrsteilnehmer reduziert.

Bei diesem System spielt die Airbag-Sensorik eine zentrale Rolle: Die Safety Control Unit (SCU) erkennt aus den Crashsensor-Signalen eine Kollision unabhängig von der eigenen Fahrzeuggeschwindigkeit und sendet ein Signal über das

bordeigene Datennetz an das elektronische Bremssystem, welches das Fahrzeug daraufhin selbsttätig verzögert, selbst wenn der Fahrer das Bremspedal gar nicht mehr betätigt.

Ein wichtiges Merkmal des Sicherheitssystems besteht darin, dass es jederzeit wieder die Kontrolle an den Fahrer zurückgibt, falls dieser nach der Kollision aktiv das Gaspedal betätigt oder selbst eine Vollbremsung durchführt. Ohne Eingriff des Fahrers bremst das System das Fahrzeug bis in den Stillstand ab.

Von Continental zusammen mit Volkswagen entwickelt, wurde die «Post Crash Braking»-Technologie mit dem «Gelben Engel» 2012 des ADAC in der Kategorie «Innovation und Umwelt» ausgezeichnet. Sie kommt unter der Bezeichnung «Multikollisionsbremse» im neuen VW Golf erstmalig zum Einsatz. (pd/ sag)

Das «Post Crash Braking»-System bringt das Fahrzeug nach einem Unfall selbsttätig zum StillBild: Continenta stand und hilft so, Folgekollisionen wie im linken Bild zu vermeiden.

DIGITALER INNENSPIEGEL

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in digitaler Innenspiegel, der brillante Bilder liefert, startet Ende diesen Jahres im Audi R8 e-tron in Kleinserie. Dieses Elektrofahrzeug hat keine Heckscheibe und damit keinen konventionellen Innenspiegel, dessen Funktion nun ein Kamera-Monitor-System übernimmt.

Ein Steuergerät sorgt dafür, dass das Bild stets kontrastreich und brillant ist, und bei Dunkelheit vermeidet eine intelligente Regelung, dass die Scheinwerfer anderer Autos blenden.

Der Fahrer kann das Display jederzeit dimmen oder deaktivieren. Audi arbeitet zudem daran, dass künftig Zusatzinformationen auf dem Monitor eingeblendet werden können.

Die kleine und extrem leichte Kamera ist in einem aerodynamisch optimierten Gehäuse untergebracht, das bei Kälte beheizt wird. Sie nutzt

ein Objektiv von wenigen Millimetern Durchmesser und deckt ein wesentlich grösseres Sichtfeld ab als ein herkömmlicher Innenspiegel. Ihre digitalen Bilddaten gelangen auf ein Farbdisplay von 7,7 Zoll Diagonale, das an Stelle des konventionellen Innenspiegels montiert ist.

Das von Entwicklungspartner Samsung in AMOLED-Technologie (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) gefertigte Display kommt erstmalig in einem Auto zum Einsatz. Dank der verwendeten organischen Materialien wird keine Hintergrundbeleuchtung mehr benötigt, da diese bereits bei geringer Spannung leuchten. Bisher hat sich die AMOLED-Technologie bei Handys und ähnlichen Geräten im Consumer-Bereich bereits vielfach bewährt. Die neuen Displays sind

Ein Kamera-Monitor-System übernimmt im Audi R8 e-tron die Funktion eines herkömmlichen Bild: Audi Innenspiegels.

nicht nur energieeffizienter, sondern auch dünner und leichter als herkömmliche LCD- Monitore. Und ihre

Schaltzeit beträgt unabhängig von der Umgebungstemperatur nur wenige Millisekunden. (pd/sag)

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News Technik

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AKTIVER GURTBRINGER

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ährend sich derzeit erhältliche Systeme vor allem für Coupés und Cabrios eignen, hat TRW einen aktiven Gurtbringer entwickelt, der in alle Fahrzeugtypen eingebaut werden kann. Der Active Seat Belt Presenter (ASBP) wird in der B-Säule des Fahrzeugs montiert und bringt den Sicherheitsgurt um bis zu 300 Millimeter weiter nach vorne, damit Insassen ihn zum Anschnallen leichter fassen können. Er unterstützt so besonders ältere Menschen oder Personen mit eingeschränkter Beweglichkeit beim Anschnallvorgang und dient gleichzeitig als Erinnerung, den Sicherheitsgurt anzulegen.

Der Gurtbringer wird direkt in die Höhenverstellung des Sicherheitsgurts montiert. Sobald der Insasse

im Fahrzeug sitzt, reicht ihm ein kleiner Arm den Gurt, so dass er leicht zu greifen ist. Während der Fahrzeuginsasse den Gurt anlegt, fährt der Arm wieder in seine ursprüngliche Parkposition zurück.

Um den ASBP in die B-Säule zu integrieren, sind ausser bei der Innenverkleidung keine Modifikationen nötig.

Wie weit die ASBP-Technologie den Sicherheitsgurt dem Insassen nach vorne bringt, hängt vom jeweiligen Fahrzeug ab; möglich sind bis zu 300 Millimeter. Um für ein Modell die optimale Position zu ermitteln, wird TRW eng mit dem jeweiligen Fahrzeughersteller zusammenarbeiten. Der Zulieferer geht davon aus, dass die ASBPTechnologie 2016 serienreif sein wird. (pd/sag)

Der aktive Gurtbringer von TRW wird in die Höhenverstellung des Sicherheitsgurtes in der BBild: TRW Säule montiert und kann in alle Fahrzeugtypen eingebaut werden.

AIRBAG FÜR DEN SICHERHEITSGURT

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er Beltbag, ein Airbag für die Sicherheitsgurte im Fahrzeugfond und eines der Highlights des Experimental-Sicherheits-Fahrzeugs ESF 2009, geht schon bald in einem Oberklasse-Modell von MercedesBenz in Serie.

Erkennen die Crashsensoren einen schweren Frontalaufprall, löst das Airbagsteuergerät die Entfaltung und Befüllung des Beltbag aus. Bis auf die fast dreifache Breite bläst dann ein Gasgenerator das mehrlagige, mit Reissnähten versehene Gurtband auf. Durch die nun zur Verfügung stehende grössere Fläche wird die Kraft, die auf den Brustkorb der Insassen wirkt, besser verteilt, wodurch das Verletzungsrisiko sinkt. Im Handling ändert sich für die Fondpassagiere nichts: Der Beltbag kann wie ein klassischer Sicherheitsgurt genutzt werden, lediglich die Ausführung des

Gurtbandes unterscheidet sich vom Standardgurt.

Der Airbag für den Sicherheitsgurt wurde mit besonderem Blick auf neue Märkte entwickelt, denn dort liegt die Besetzungsrate auf der Rücksitzbank bei bis zu 30 Prozent und damit deutlich höher als in Europa. Mit dem Beltbag baut Mercedes-Benz das Sicherheitssystem für Fondpassagiere noch weiter aus – schon heute verfügen die Gurte in der zweiten Reihe, anders als bei vielen anderen Herstellern, über Gurtstraffer und Gurtkraftbegrenzer. Für Frontinsassen ist der Beltbag indes nicht vorgesehen, weil vorne grundsätzlich bereits Airbags als zusätzliches Rückhaltesystem zur Verfügung stehen.

Da die Dummy-Messtechnik nicht in der Lage ist, die Vorteile wie die geringere Insassenbelastung durch ein breiteres Gurtband darzustellen, haben die Mercedes-Sicherheitsexperten bei der Entwicklung

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Bei einer Kollision bläst ein Gasgenerator das Gurtband des Beltbag bis auf die fast dreifache Bild: Daimler Breite auf.

des Beltbags zusätzlich intensiv mit virtuellen Mensch-Modellen gearbeitet; diese Computermodelle

ermöglichen detaillierte Aussagen über die biomechanische Belastung während eines Unfalls. (pd/sag)

KUPPLUNGEN ER G Ä R T D A R R H FA DACHBOXEN

FACHWISSEN Alternative Antriebe

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Hybrid (Teil 2)

SINNVOLLE AUSLEGUNG Während in der letzten Ausgabe die verschiedenen Arten von Hybridantrieben angesprochen worden sind und auch die auf dem Markt bekannten Systeme erwähnt wurden, soll hier auf ein neues System eingegangen werden: Der Opel Ampera ist gleich aufgebaut wie der Chevrolet Volt, und diese beiden Autos wurden auch zum «Auto des Jahres 2012» gewählt. Ob sie die Kundenakzeptanz erlangen werden, wird erst die Zukunft zeigen.

Aufbau und System sind beeindruckend und das Konzept ist zweifellos interessant.

Text: Andreas Lerch | Bilder: GM, Int. Motorensymposium Wien, Andreas Lerch, Opel

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enn bei einem Auto mit Verbrennungsmotor die Leistungs-, die Be­ schleunigungs- und die Verbrauchszahlen bekannt sind, weiss auch der Laie ungefähr, was er sich vorzustellen hat. Bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen werden diese ganzen Zusammenhänge sofort viel komplizierter. Beim Opel Ampera wird die elektrische Leistung mit 111 kW angegeben; dabei hat er noch einen zweiten Elektromotor mit 55 kW und einen Verbrennungsmotor mit 63 kW. Die Beschleunigung lässt mit 9 s von 0 auf 100 km/h die 111 kW als einigermassen realistisch erscheinen. Beim Ver­ brauch gibt es verschiedene Angaben: 1.6 l/100 km oder 13.5 kWh (kombiniert und gewichtet), was einem CO2Ausstoss von 27 g/km entspricht.

Das ECE-Reglement 101 weist ganz genau aus, wie die Messung bei Elektro- beziehungsweise bei Hybridfahrzeugen ablaufen muss und wie die Verbrauchs- und CO2-Emissionswerte daraufhin be­ rech­ net werden (darauf beziehen sich die Verbrauchsergänzungen: «kombiniert und gewichtet»).

Aufbau des Range Extenders Wird die Komponentenstruktur des Opel Ampera mit einer «ein­fachen» Range-Extender-Konstruktion ver­ glichen, fallen verschiedene Unterschiede auf (Bild 15). Der Ampera

ist nicht ein Elektrofahrzeug, welches im Kofferraum ein kleines Verbrennungsmotörchen mit einem Generator mit sich führt; er verfügt über einen «ausgewachsenen» 1.4-l-Vierzylinder-Ottomotor mit 63 kW. Daneben sind ein elektrischer Fahrmotor und ein Generator/Motor eingebaut. Diese drei Stränge sind über Kupplungen mit einem einfachen Planetengetriebe verbunden (Bild 16): Der Hauptfahrmotor mit dem Sonnenrad (37 Zähne), der Verbrennungsmotor und die zweite Elektromaschine mit dem Hohlrad (83 Zähne), und über den Planetenträger erfolgt der Abtrieb.

Die beiden Kupplungen und die

Bild 14. Der Opel Ampera wurde zum Auto des Jahres 2012 gekürt. Die eingebaute Technik kann diesen Titel rechtfertigen.

Kupplungsbremse ermöglichen ver­schiedene Schaltungen.

Dem prinzipiellen Range-Extender-Aufbau entspricht im Ampera der Einbau eines relativ kleinen (35 l) Benzintanks und eines grossen elek-

Bild 15. Die Antriebsarchitektur des Range Extenders gleicht durch das Planetengetriebe jenem des Toyota Prius. Da der Ampera aber auch ausschliesslich elektrisch angetrieben werden kann, gilt er als Range Extender.

trischen Energiespeicher (16 kWh).

Damit soll das Fahrzeug zwischen 40 und 80 km rein elektrisch fahren können, bevor der Verbrennungsmotor zuschaltet und den Akkumulator wieder lädt.

Bild 16. Das Getriebe des Ampera. 1 Antriebsmotor – 2 Planetengetriebe – 3 Kegelraddifferenzial – 4 Achsantrieb – 5 Generator – 6 Lamellenbremse – 7, 8 Lamellenkupplungen.

ZF – ihr Spezialist für Getriebe,

Alternative Antriebe FACHWISSEN

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Bild 17. Die gesamte Range-Extender-Einheit ist durch den 1.4-l-Vierzylinder-Ottomotor gross und wuchtig.

Bild 18. Der Lithium-Ionen-Akkumulator ist in einem speziellen «Kardantunnel» untergebracht. Er ist 198 kg schwer und weist bei 360 V eine Ladekapazität von 16 kWh auf.

Akkumulator Opel hat sich für einen LithiumIonen-Akkumulator entschieden.

Neun Akkumulatormodule mit 288 prismatischen, ungefähr A5-grossen Zellen ergeben eine Nennspannung von 360 V, 16 kWh Kapazität und eine maximale Leistung von 136 kW (Bild 19). Der Akkumulator besteht aus einem Aluminiumgehäuse, die Zellen sind polymerbeschichtet, und die positiven Platten (Kathoden) bestehen aus Mangan, die Anoden aus Kohlenstoff, dazwischen befinden sich isolierende, aber ionendurchlässige Isolatoren. Das

Bild 19. Im geschnittenen Getriebe sind vor allem der 111 kW starke Elektromotor und die Lamellenkupplungen ersichtlich.

gesamte Akkupaket wiegt 198 kg.

Opel gewährt auf dieses Paket 8 Jahre oder 160 000 km Garantie.

Die Betriebstemperatur des Akku­­mulators wird kontinuierlich überprüft und konstant gehalten.

Eine allfällige Korrektur erfolgt durch die akkueigene Wärmeabgabe oder durch die Kühlungswärme des Verbrennungsmotors. 500 ver­ schiedene Funktionen des Akku­mulators werden pro Sekunde abgefragt und überprüft. Dabei gehören 85 % der Funktionen zur Akkumulatorsicherheit und 15 % überprüfen die Alterung und die Leistungsfähigkeit.

Elektromotoren Beide Drehstrommaschinen sind in ihrer Bauart permanent erregte Synchronmotoren. Sie sind direkt um das Planetengetriebe herum konstruiert. Während der baugrössere (links im Bild 19) über 111 kW und 370 Nm verfügt, leistet der zweite, welcher mehrheitlich als Generator arbeitet, 55 kW. Der leistungsstarke leitet sein Dreh­ moment auf das Sonnenrad des Planetengetriebes und muss in allen Betriebspunkten arbeiten. Der zweite Elektromotor wirkt auf das Hohlrad und stützt dementsprechend das Sonnenradmoment ab oder unterstützt dieses zur stufenlosen Anpassung des Übersetzungsverhältnisses des Planetengetriebes.

Das Hohlrad kann auch über eine Lamellenbremse festgehalten werden. In diesem Zustand kann der Generator entweder stillstehen oder er kann vom Verbrennungsmotor angetrieben werden und den Akku­ mulator aufladen.

Schaltungsarten des Planetengetriebes (Bild 15) Betriebsmodus 1: In diesem häufigen Modus treibt der Antriebsmotor das Sonnenrad an, und die Lamellenbremse hält das Hohlrad fest.

Bei niedrigen Geschwindigkeiten funktioniert diese Antriebsart prob­ lemlos.

Betriebsmodus 2: Weil der Wirkungsgrad bei Elektromotoren mit zunehmender Drehzahl sinkt, ist es bei höheren Geschwindigkeiten sinnvoll, dass das Hohlrad nicht mehr festgehalten wird, sondern zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses vom «Generator» ebenfalls angetrieben wird.

Betriebsmodus 3: Dieser Modus ent­ spricht dem Modus 1; der Unterschied liegt darin, dass der Verbrennungsmotor arbeitet und gleichzeitig über die Kupplung den Generator antreibt, welcher den Akkumulator auflädt.

Betriebsmodus 4: Dieser Modus entspricht dem Modus 2; aber auch hier läuft jetzt der Verbrennungsmotor mit, übernimmt für den Generator den Antrieb des Hohlrades und treibt gleichzeitig den Generator zur Akkumulatorladung an.

Fahrmodi Von den oben beschriebenen Schaltungsvarianten merkt der Fahrer kaum etwas. Er unterscheidet zwischen Normal- und Sportmodus. Softwaremässig reagiert das Fahrzeug im Sportmodus etwas aggressiver.

Der Bergmodus sollte einige Zeit vor einer Berg- oder Hochgeschwindigkeits-Strecke eingestellt werden, damit der Akkumulator auf den optimalen Ladezustand gebracht

Bild 20. Die Leistungselektronik braucht viel Platz und wird stirnseitig an den Kühlkreislauf angehängt.

werden kann. Im Hold-Modus wird der Akkumulator auf das Maximum geladen, da angenommen wird, dass eine kommende Strecke emissionsfrei durchfahren werden muss.

1997 konnte in der «autotechnik» gelesen werden: «Der Durchbruch der Hybrid- oder Elektrofahrzeuge wird erst dann gelingen, wenn sich der Gesetzgeber zu entsprechend restriktiven Forderungen entschliessen kann. Bis dahin wird noch einige Zeit vergehen – obwohl diese Fahrzeuge technisch hochinteressant zu werden versprechen.» Heute sind die Hybridfahrzeuge wesentlich ausgefeilter und die «Gesetzgeber» sind auch einen Schritt weiter. Trotzdem ist es auch heute noch kaum möglich, eine Prognose zum Durchbruch der Elektromobilität zu machen.

FRAGEN 1. Wie schwer würde der gesamte Akkumulator des Ampera, wenn (wie in Bild 2, Ausgabe 7-8/12) 100 kWh elektrische Energie gespeichert werden müssten?

2. Warum stimmt die proportionale Hochrechnung der Masse nicht?

3. Wie unterscheidet sich der Aufbau des Opel Ampera von jenem des Toyota Prius?

LÖSUNG ZUR AUSGABE 7-8/2012 1.

Diesel 100 %

Wasserstoff 36.4 %

Akkumulator 6545 %

2. Zwei Technologien werden miteinander kombiniert.

3. Im Aufbau unterscheiden sich die beiden Systeme nur darin, dass der Range-Extender einen Plug-In-Anschluss aufweist.

In der Philosophie ist der Range-Extender ein Elektrofahrzeug mit grossem elektrischem Speicher und einem kleinen Verbrennungsmotor mit Generator, welcher im Notfall die Weiterfahrt ermöglicht.

Lenkungen und Achsen.

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Technik Aufladungstrends

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Abgasturboladertechnik und Ladeluftkühlung

LadeEvolution Dank Downsizing Die kleinvolumigen Downsizing-Motoren sollen gleich viel Leistung und Drehmoment bieten wie ihre konsumfreudigeren Vorgänger.

Dies kann durch Reduktion der Zylinder und dadurch mit Optimierung der inneren Reibung erreicht werden. Auf der anderen Seite verlangen die Kraftzwerge ausgeklügelte Aufladungssysteme. Die meisten Hersteller verwenden Abgasturbolader zur Erhöhung der Füllung. Bosch Mahle Turbosystem und Mahle/Behr präsentierten die Entwicklungstrends aus den Forschungsbereichen Aufladung und Ladeluftkühler. Künftig wird komplexere Technik für hohe Liefergrade besorgt sein.

Text: Andreas Senger | Bilder: Bosch Mahle TurboSystems, Mahle, Behr

S

eit 2012 produziert die Firma BMTS (Bosch Mahle Turbosystem), welche je zu 50% den Unternehmen Bosch und Mahle gehört, Abgasturbolader.

Bei der Firmengründung 2008 haben die Verantwortlichen den Trend zu aufgeladenen Downsizing-Motoren erkannt und entsprechend reagiert, um das Know-how beider Firmen in neue Aufladungssysteme einfliessen zu lassen.

Kleinvolumige Verbrennungsmotoren mit wenigen Zylindern weisen das Problem auf, dass aus dem geringeren Hubraum ein kleineres Gaswechselvolumen resultiert. Dadurch sprechen Abgasturbolader-Turbinen verzögert oder erst bei höheren Motordrehzahlen an. BMTS will dies mit zwei Neuerungen vermindern: Die Turbinengeometrie wurde optimiert und das Laufzeug wird nicht mehr mittels Gleit-, sondern mittels Kugellagern gelagert und weist damit weniger Reibungsverlust auf.

Weniger Trägheitsmoment Um ein hohes Drehmomentniveau bei tiefen Motordrehzahlen zu erreichen, muss das Laufzeug rasch auf den Abgasvolumenstrom reagieren und sich in Bewegung setzen. Um dies zu verbessern, setzt BMTS auf eine Diagonal-Turbinengeometrie.

Anstatt wie bisher den Abgasstrom radial aufs Turbinenrad zu leiten, wird nun ein Kompromiss zwischen Radial- und Axialgeometrie gewählt.

Die optimierte Variante soll eine höhere Durchlässigkeit (also weniger Gegendruck) ermöglichen. Durch die Optimierung konnten die Entwickler den Durchmesser und somit das

automotive total:

Die Ladeluftkühlung wird nach Zulieferern Mahle und Behr evolutioniert: Oben links ist die direkte Ladeluftkühlung wie bisher bekannt ersichtlich.

Hohe Druckverluste durch viele gebogene Ansaugluftrohre sind die Folge.

Oben rechts ist die indirekte Ladeluftkühlung dargestellt. Hier wird die Ansaugluft über einen Wärmetauscher abgekühlt. Die Ansaugleitungen sind weniger gebogen, die Druckverluste sinken. Der neuste Entwicklungstrend sind kaskadierte Ladeluftkühlsysteme: Zwei Wärme­tauscher im Ansaugtrakt kühlen die Luft ab. Ein indirekter Niedertemperatur-Ladeluftkühler wird ergänzt durch einen Hochtemperatur-Ladeluftkühler, welcher im Kühlmittelkreislauf des Motors integriert ist.

Massenträgheitsmoment um 50% reduzieren. Auch punkto Werkstoff hat sich etwas getan: Neu werden die Turbinenräder für Dieselmotoren aus Titanaluminid (TiAl) statt Inconel hergestellt, welches eine höhere spezifische Festigkeit aufweist und gleichzeitig leichter ist. Der mechanische Wirkungsgrad der Lader wird durch den Einsatz von Schrägkugellagern für das Laufzeug

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erreicht. Besonders im Kaltstart und im Teillastbetrieb soll durch den Einsatz von Keramikkugeln ein Verbrauchsvorteil resultieren.

Aufwändige Ladeluft-Kühlsysteme Die Zulieferer Behr und Mahle (Mahle ist bei Behr beteiligt) konzentrieren sich im Bereich Downsizing-Motoren auf die Ladeluftkühlung. Beide Unternehmen haben sich als Ent-

wicklungsschwerpunkt die Reduktion des CO2-Ausstosses auf ihre Fahnen geschrieben. Da auf absehbare Zeit der Verbrennungsmotor auch mit Elektrifizierung des Antriebes weiterhin der dominante Energieumwandler sein wird, lohnen sich Investitionen in die Forschung. Die Ladeluftkühlung nimmt zunehmend eine Schlüsselrolle ein. Bei der konventionellen Aufladung wird die durch

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Aufladungstrends Technik

Die kaskadierte Ladeluftkühlung kann im Ansaugluftmodul von Mahle/Behr raumsparend umgesetzt werden. Der Bauaufwand und damit die Kosten steigen allerdings.

In den neuen Ladern von Bosch Mahle Turbosystem kommen Schrägkugellager mit Keramik­ kugeln für das Laufzeug zum Einsatz. Der Verbrauch sinkt beim Kaltstart und im Teilllastbetrieb.

Ein rasches Ansprechen des Abgasturbolader-Turbinenrades wird bei Bosch Mahle Turbosystem durch den Einsatz des neuen und leichteren Materials Titanaluminid (TiAl) und damit einer geringeren Massenträgheit sowie durch die neu diagonal angeströmte Turbine erreicht.

Im Drehzahl-/Mitteldruck-Diagramm wird blau die Klopfgrenze und rot der Anfettungsbereich zur Reduktion der Abgastemperatur gezeigt. Grau schraffiert wird der Bereich gezeigt, in der das Verdichterrad für die Aufladung mehr als 5 % Arbeit benötigt (Leistungsverlust).

die Vorverdichtung des Abgasturboladers aufgeheizte Ladeluft direkt in einem Kühler gekühlt. Nachteilig wirken sich allerdings die langen Ansaugleitungen mit Druckverlust und der benötigte Bauraum insbesondere bei quer eingebauten Motoren aus.

Neu werden vermehrt indirekte Kühlsysteme sowie kaskadierte Systeme Einzug halten. Beim indirekten System wird die Wärmeenergie der Ladeluft über einen Wärmetauscher an ein separaten Kühlkreislauf mit Elektropumpe abgegeben. Der an der Fahrzeugfront angebrachte zwei­te Kühler gibt die aufgenom-

So lässt sich die Ladeluft bei einem 1,2-l-Dreizylinder-Versuchsmotor von 170 °C auf rund 120 °C abkühlen.

Ein nachgeschalteter, indirekter Lade­luft­kühler in einem separaten Niedrigtemperatur-Kühlmittelkreislauf reduziert die Temperatur um weitere ca. 60 °C. Total kann die Ladeluft dadurch bei Volllast und einer Umgebungstemperatur von 24 °C um rund 110 °C gekühlt werden.

Hauptvorteil ist einerseits die bessere Füllung mit der daraus resultierenden höheren Leistung (Verlagerung des Lastpunktes in höhere Lasten = geringere Drosselverluste).

mene Wärme an die Umgebung ab. Dadurch kann der Druckverlust um 50 % gesenkt werden, und die Bauteile lassen sich platzsparender in einem Ansaugluftmodul einbauen.

Neuentwickelte Ladeluftmodule kön­nen den Druckverlust sogar um 80 % gegenüber direkten Ladeluftkühlungen senken.

Kaskadierte Ladeluftkühlung Als weitere Möglichkeit bietet Mahle zudem ein Ansaugluftmodul an, das die Ladeluft zuerst über einen Wärmetauscher abkühlt, welcher im Kühlmittelsystem integriert ist.

Gleichzeitig wird die Reduktion von klopfenden Verbrennungen (Bereich 1 im Diagramm oben) erreicht. Auf dem Prüfstand konnte gleichzeitig zur Verbrauchsreduktion der Zündzeitpunkt um 4 bis 5 °KW nach früh verlegt werden.

Das Anfetten des Gemisches zur Absenkung der Abgastemperatur unter die kritische Temperatur für die Turbine (Diagramm Bereich 2) konnte ebenfalls reduziert werden, was den Treibstoffverbrauch erneut reduziert. Mahle erhofft sich durch die kaskadierte Aufladung eine Verbrauchseinsparung von 20%.

Technik Internationaler VDI-Kongress

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Das Graf-Zeppelin-Haus liegt direkt an der Uferpromenade neben dem Yachthafen in Friedrichshafen. Es bot eine ideale Infrastruktur und Ausstellungsfläche für den Kongress.

Leicht – kompakt – effizient

GETRIEBE FÜR DIE ZUKUNFT In den letzten Jahrzehnten hat sich in der Welt des Antriebstranges viel verändert. Die Getriebehersteller zeigten sich innovativ und fortschrittlich. Neben Gangzahlsteigerungen bei Schaltgetrieben und Stufenautomaten kamen die stufenlosen, die automatisierten und die Doppelkupplungsgetriebe auf den Markt. Sie machen heute den Wettbewerb aus und durch die Verknüpfung mit elektrischen Antriebsmotoren könnte dieses Spiel auch noch einmal neu aufgemischt werden.

Text: Andreas Lerch | Bilder: Andreas Lerch, Mercedes-Benz, Porsche, Schaeffler AG, VDI, ZF Friedrichshafen AG

L

eicht – kompakt – effizient: So lautete das Motto des diesjährigen Kongresses «Getriebe in Fahrzeugen», den das VDI Wissensforum am 19. und 20. Juni 2012 in Friedrichshafen veranstaltete. Leicht, da jedes Gramm zählt. Kompakt, weil Platz im Auto immer Mangelware ist. Effizient, da der wirtschaftliche Umgang mit Ressourcen in Zukunft noch mehr an Bedeutung gewinnen wird. Fast 1100 Teilnehmer und rund 60 Aussteller haben den Kongress zu einem nachhaltigen Anlass gemacht.

Elektromobilität Für den Getriebeentwickler stellt die Elektromobilität eine neue Herausforderung dar. Eigentlich sollten die Gangstufen und Getriebe dank den Elektromotoren endgültig entfallen.

Die Spezialisten haben jedoch herausgefunden, dass der Wirkungsgrad der Elektromotoren mit zunehmenden Drehzahlen sinkt und fragen sich nun,

ob allenfalls ein 2- oder 3-stufiges Getriebe das Ideale für die entsprechenden Fahrzeuge wäre.

Im Hybridantrieb ist der Leistungssplit für die Entwickler hochinteressant, da auf der einen Seite die Kraft vom Verbrennungsmotor, auf der anderen Seite aber von einem Elektromotor kommt. Die elektrische Maschine kann aber auch Energie vom Verbrennungsmotor aufnehmen und als Generator in elektrische Energie umwandeln. Damit kann der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors besser gewählt und dieser auf hohem Wirkungsgradniveau betrieben werden.

CO2-Problematik Dipl. Ing. Rolf Najork, Leiter der Getriebesystem- und E-Drive-Entwicklung bei der Schaeffler AG legte in seinem Vortrag dar, welche Möglichkeiten zur Treibstoffeinsparung in den Antriebssystemen noch brachliegen.

Das neue 7-GangHandschaltgetriebe von Porsche auf der Basis des 7-GangDoppelkupplungsgetriebes. Die aufwändigen Nachentwicklungen hat die ZF Friedrichshafen AG übernommen.

Könnte der Getriebewirkungsgrad auf 100 % gesteigert werden, könnten ca. 4 % eingespart werden; bei Spreizungsoptimierungen knapp 2 %, Start-Stopp-Systeme bringen zwischen 4 und 4.5 %. Richtige Vorteile und Verbesserungen entstehen aber erst bei der Elektrifizierung des Antriebsstranges: bei Mild-Hybriden können ca. 13 % und bei Plug-InHybriden könnten bis über 60 % Verbrauchseinsparungen oder CO2Emissionsminderungen erreicht werden. Najork hielt aber deutlich fest, dass sich diese Verbesserungen auf den offiziellen Fahrzyklus (NEFZ) beziehen – und dort werden Hybridund Elektrofahrzeuge tendenziell bevorzugt.

In einer kompakten Motor-GetriebeAntriebseinheit wurde bei Schaeffler ein interessanter Elektroantrieb mit zweistufigem Getriebe, dem konzerneigenen Kurzbau-Stirnraddifferenzial (vgl. «Auto&Technik» 3/2011) und einem Überlagerungsgetriebe für das Torque-Vectoring entwickelt und in einen Prototypen eingebaut (vgl.

«A&T» 5/2011). Auch einen Radnabenmotor stellte der Referent vor und interessanterweise verkündete er: «Das «Totschlagargument» – die unvermeidlichen Probleme mit den ungefederten Masse – gibt es gemäss Fahrerfahrungen nicht!» Nach dieser interessanten Aussage darf man gewiss gespannt sein, wie es mit den vielversprechenden Radnabenmotoren weitergehen wird.

«Konventionelle» Technik Bei einer Getriebetagung kann und darf es nicht nur um die Hybridisierung des Antriebs gehen. So wurden auch neue Getriebeprodukte vorgestellt.

Schaltgetriebe und Doppelkupplungsgetriebe sind nach wie vor im Trend. Automatisierte Schaltgetriebe weisen den Nachteil der Drehmomentunterbrechung während des Schaltvorgangs auf und müssen trotzdem den Aufwand der automatischen Steuerung mitbekommen. Aus diesen Gründen sind sie den Doppelkupplungsgetrieben unterlegen.

Bei den ungleichachsigen Dreiwellengetrieben kommen neu kaskadenförmige Kraftverläufe zum Zug. Das bedeutet, dass das Drehmoment für den ersten Gang zunächst z.B. über das Zahnradpaar des zweiten und in Serie danach auch noch über das Zahnradpaar des dritten oder vierten Ganges geleitet wird. Bei kleinen Getriebeabmessungen lassen sich dadurch sehr kurze erste Gänge, aber auch sehr weit gespreizte Getriebeübersetzungen erreichen.

Mercedes-Benz 7G-DCT Dr. Ansger Damm, Projektmanager des neuen 7G-DCT beschrieb zunächst die Vorgaben an das Getriebe: Es musste ein kurzbauendes, leichtes Getriebe für den Motorquereinbau in der A- und B-Klasse entstehen.

Dabei sollte auch die Hydraulik und Elektronik direkt im Getriebe ein- und angebaut werden, damit das Ganze

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am Band als Einheit verbaut werden kann. Das Getriebe wiegt trocken 81.2 kg und misst total 360 mm. Der Achsversatz zwischen Kurbelwelle und Differenzial beträgt 188 mm. Das ungleichachsige Dreiwellengetriebe enthält eine Eingangsvollwelle für die Festräder des 1., 3. und 5. bzw.

7. Ganges, eine Eingangshohlwelle für die Gänge 2 und 4 bzw. 6. Dabei werden zwei Festräder für je zwei Gänge benutzt. Die Ausgangswelle 1 (A1) enthält die Los- oder Gangräder der Gänge 1, 2, 4 und 5. Die Ausgangswelle 2 (A2) leitet das Drehmoment der Gänge 3, 6 und 7 zum Achsantrieb.

Der Rückwärtsgang enthält zur Drehrichtungsumkehr keine spezielle Welle und sein Kraftverlauf muss aus diesem Grund speziell angeschaut werden.

Die Vorwärtsgänge wechseln sich immer von der einen zur anderen Kupplung ab. Die unterschiedlichen Achsantriebsübersetzungen liegen nicht so weit auseinander, dass alle «kleinen» Gänge auf der einen und die «grossen» Gänge auf der anderen Abtriebswelle liegen müssen.

Rückwärtsgang Der Kraftverlauf des Rückwärtsganges (orange im Bild) beginnt bei der Kupplung 2 (C2) und wird über das Losrad vom 2. Gang (nicht geschaltet) direkt auf das Losrad des Rückwärtsganges geleitet. Das Rückwärtsgang-Losrad ist über eine Schaltmuffe mit dem Losrad des dritten Ganges verbunden,

Internationaler VDI-Kongress Technik und dieses leitet die Kraft weiter auf die (nicht geschaltete) Kupplungswelle 1. Das Drehmoment geht vom Festrad des 1. Ganges zum Losrad des ersten Ganges und über die Schalteinrichtung auf die Abtriebswelle 1 (A1) weiter zum Achsantrieb. Mit diesem doch eher komplexen Kraftverlauf ist es gelungen, die Rückwärtsgang-Welle mit dem Zahnrad zur Drehrichtungsänderung einzusparen.

7-Gang-Schaltgetriebe Ein spezielles 7-Gang Schaltgetriebe entwickelte die ZF Friedrichshafen AG für die Porsche-Modelle 911 Turbo/ Carrera und die Boxster-Reihe.

Das neue Getriebe ist vom 7-GangDoppelkupplungsgetriebe abgeleitet, welches im Jahr 2008 vorgestellt worden ist. Im Moment ist das Getriebe für 450 Nm Eingangsdrehmoment ausgelegt, soll aber bis 700 Nm erweitert werden können. Wenn aus einem Doppelkupplungsgetriebe ein Handschaltgetriebe gebaut werden soll, liegt die grosse Herausforderung nicht darin, die beiden Eingangswellen durch eine zu ersetzen, sondern die Gänge in ein vernünftiges (H-) Schaltbild einzuordnen. Beim Doppelkupplungsgetriebe befinden sich zwei nebeneinanderliegende Gänge tendenziell nicht auf der gleichen Schaltmuffe, da der eine Gang von der einen Kupplung über die Eingangsvollwelle, der andere Gang jedoch von der anderen Kupplung über die Eingangshohlwelle bedient werden

Die schematische Darstellung des 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebes von Mercedes-Benz. Orange eingezeichnet ist der Kraftverlauf des Rückwärtsganges.

Das neue 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebe 7G-DCT von Mercedes Benz. 1 Kegelraddifferenzial – 2 Achsantriebsstirnrad – 3 Achsantriebsrad der Abtriebswelle 2 (A2) – 4 Gangrad 6. Gang – 5 Gangrad Rückwärtsgang – 6 Gangrad 3. Gang – 7 Gangrad 7. Gang – 8 Gangrad 5. Gang – 9 Gangrad 1. Gang – 10 Gangrad 2. Gang 11 nasslaufenden Lamellenkupplungspakete.

muss (vgl. Schema des MercedesDoppelkupplungsgetriebes). Beim Handschaltgetriebe werden jedoch zwei aufeinanderfolgende Gänge in der Regel von der gleichen Schaltmuffe bzw. Schaltgabel betätigt, damit der Schalthebel für den Gangwechsel von 1 nach 2 nur durch die Schaltgasse von vorne nach hinten gezogen werden kann. Gegenüber dem Doppelkupplungsgetriebe wurden die Übersetzungsverhältnisse angepasst und die Synchronringe erhielten Reibbeläge aus Karbon, um das verlangte Einspurverhalten und den erwarteten Schaltkomfort zu garantieren.

MEKOSA Die mechanisch konvertierte Schaltungsaktorik (MEKOSA) ermöglicht

Speziell ist im Doppelkupplungsgetriebe, dass mit einer Schaltgabel nicht zwei nebeneinanderliegende Gänge (z.B. 1 und 2) bedient werden. 1 Schaltstangen – 2 Schaltgabeln – 3 Sperrnocken – 4 zentrale Schaltwelle – 5 Axiale Führung der Schaltwelle – 6 Schaltkulisse – 7 Schaltfinger – 8 Schaltnocken.

die Bedienung des Getriebes.

Vier Schaltgabeln (2) sind auf vier Schaltwellen (1) befestigt und über eine zentrale Schaltwelle (4) betätigt.

Auf der Schaltwelle sind Schaltfinger angebracht, welche in die entsprechenden Nuten der zu den Schaltwellen gehörenden Schaltkulissen (6) greifen. Die Schaltnocken (8) und die Schaltfinger (7) müssen aufeinander abgestimmt sein, damit bei der axialen Bewegung der zentralen Schaltwelle die richtigen Schaltfinger die richtigen Schaltnocken betätigen können und so zwei nebeneinander liegende Gänge geschaltet werden.

Durch eine neue Patentlösung verhindert ZF das Verschalten. Der siebte Gang kann nur aus dem 5. oder 6.

Gang eingelegt werden. Da bei einer 7-Gang-H-Schaltung vier Ebenen nötig sind, musste die vierte Ebene mechanisch blockiert werden, damit vom Fahrer die Ebenen nicht verwechselt werden können und daher falsche Gänge eingelegt würden. Gelöst wurde dieses Problem ebenfalls mechanisch auf der Stirnseite der zentralen Schaltwelle.

Die Getriebetechnik kann sich nicht auf den Lorbeeren ausruhen.

Es stehen diverse Entwicklungen an und dass es auf diesem Gebiet hochinteressant bleibt, zeigte die grosse Teilnehmerbeteiligung am Kongress. Neben den parallel laufenden Vorträgen zum Hauptthema liefen Nebenveranstaltungen zu den Themen «Getriebe in mobilen Arbeitsmaschinen» und «Getriebeproduktion in der Automobilindustrie».

Der nächste VDI-Getriebekongress wird am 18. und 19. Juni 2013 in Friedrichshafen durchgeführt.

TECHNIK Technologieträger

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Zulieferer zeigt Systemkompetenz für Elektrofahrzeuge

STARKE DEMONSTRATION Mit einem zum Elektroauto (EV) umgerüsteten Serienfahrzeug beweist Continental Systemkompetenz für Elektrofahrzeuge. In dem voll funktionsfähigen und bereits über zehntausend Kilometer erprobten Technologieträger kommen rund 40 EV-spezifische Komponenten des Unternehmens zum Einsatz. Dabei sind die meisten dieser Bauteile marktreif oder werden bereits in Grossserie produziert

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erzstück des Fahrzeugs ist ein fremderregter Synchronmotor, wie er in den Elektrofahrzeugen von Renault bereits vielfach im Einsatz ist. Der Motor erreicht eine Leistung von 70 kW und ein maximales Drehmoment von 226 Nm, mit dem der Prototyp in 11,9 s von 0 auf 100 km/h beschleunigt.

Der Elektromotor ist mit einem integrierten Einstufen- und Differential-Getriebe samt mechanischer Parksperre sowie einer Leistungselektronik und einem Steuergerät von Continental gekoppelt. Die Leis­tungselektronik entstammt einem flexiblen Baukastensystem der zweiten Generation, die samt integriertem DC/DC-Wandler etwa 30 % kleiner ist als in der ersten Generation. Das zentrale Steuergerät wurde von einem in der Grossserie bewährten Motorsteuergerät abgeleitet und steuert nicht nur den Antrieb, sondern übernimmt auch das Temperatur- und Energiemanagement sowie die Überwachung des Ladevorganges.

Im Demonstrationsfahrzeug von Continental kommen rund 40 EV-spezifische Komponenten des Unternehmens zum Einsatz. Neben Motor, Akku und Leistungselektronik gehören auch ein neuartiges Anzeige- und Bedienkonzept, die gesamte Peripherie für Antrieb und Ladung sowie spezielle Reifen dazu.

Das Elektroauto wird von einem 70 kW leistenden fremderregten Synchronmotor angetrieben, Bilder: Continental der eine Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in 11,9 s ermöglicht.

Schnellladung Gespeist wird der Antrieb aus einer Lithium-Ionen-Batterie. Samt integriertem Batteriemanagement, der Sicherheitselektronik, dem Crashsensor «evSAT» und der Flüssigkeitskühlung wiegt das System 154 kg und lässt sich in einem Sandwichboden unter den Sitzen integrieren. Das Batteriepaket hat bei einer Nennspannung von 355 V eine Kapazität von 18 kWh. Das ermöglicht eine Reichweite von maximal 150 km.

Der Akku wird mit einem neuen Ladesystem (On-Board-Charger) von Continental geladen, das reif für die Serienentwicklung ist. Durch die hohe Ladeleistung von bis zu 10 kW lässt sich das Fahrzeug in etwas mehr als zweieinhalb Stunden komplett laden.

Aktives Gaspedal Eine weitere Innovation im elektrischen Demonstrationsfahrzeug ist das aktive Gaspedal «Accelerator

Force Feedback Pedal» (AFFP), das unmittelbar vor dem Serieneinsatz steht. Es bietet mit seinem integrierten Aktor und einem völlig frei programmierbaren haptischen Signal neue Möglichkeiten, den Fahrer bei einem möglichst sparsamen Fahrstil zu unterstützen.

In Abhängigkeit etwa des jeweils gewählten Fahrprogramms lässt sich zum Beispiel ein variabler Druckpunkt im Pedalweg erzeugen, der dem Fahrer die optimale Gaspedalstellung signalisiert.

Gleichzeitig kann in Relation zum Ladestand des Akkus ein steigender Gegendruck aufgebaut werden, der auf eine schwindende Reichweite aufmerksam macht und zu sparsamer Fahrweise auffordert.

Weil solche Hinweise auch bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor den Alltagsverbrauch senken können und das AFFP zudem als Warnsignal bei drohenden Gefahren sinnvoll ist, beschränkt sich sein Einsatz nicht allein auf Elektrofahrzeuge.

Rekuperieren oder Reiben?

Rekuperation ist bei einem Elektrofahrzeug essenziell: Bei jeder Verzögerung ohne die Reibbremse wird wertvolle Energie zurück in den Akku gespeist und der Aktionsradius erhöht. Die Bremsstrategie wird im Technologieträger von Continental vom ESC-Steuergerät MK 60 ermittelt, das bereits in Grossserie in mehr als 50 Millionen herkömmlichen Fahrzeugen eingebaut ist und dort zentrale Funktionen wie das elektronische Stabilitätsprogramm, das ABS, die Traktionskontrolle oder die Berganfahrhilfe steuert. Für den Einsatz im Elektrofahrzeug wurde der Funktionsumfang erweitert: Aus Gas- und Bremspedalstellung, Lenkwinkel sowie Längs- und Querbeschleunigung ermittelt das Steuergerät das sicherste Zusammenspiel von Rekuperation und Reibbremse. So garantiert es ein möglichst gewohntes Fahrgefühl bei einer bestmöglichen Energierückgewinnung.

Im nächsten Entwicklungsschritt wird der Fahrer auf dieses Zusammenspiel zusätzlich Einfluss nehmen können: Dann lässt sich der Rekuperationsanteil in mehreren Stufen individuell einstellen.

Die optimale Unterstützung von Rekuperationsstrategien ermöglicht dabei das neue integrierte Bremssystem MK C1, welches die Stabilitätskontrolle und eine neuartige Bremsbetätigung in einer kompakten Einheit vereint.

Die Neuentwicklung verbindet eine hohe Bremsdruckdynamik mit präziser und leiser Druckstellung für alle Komfortfunktionen. (sag)

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Fahrzeugsystem-Bedienelemente Laufsteg

89 Funktionen im Lenkradkranz

SCHALTZENTRALE LENKRAD Bedienelemente sind zur besseren Erreichbarkeit häufig in den Lenkradspeichen untergebracht.

Knöpfe können so betätigt werden, ohne die Hände vom Lenkrad zu entfernen und die Funktionen sind direkt bedienbar, der Fahrer verliert sich nicht im «Multifunktionsschalter-Dschungel». Einige Funktionen könnten aber auch direkt im Lenkradkranz integriert werden, wo die entsprechenden Bedienelemente noch besser erreichbar wären.

Text: Stefan Gfeller | Fotomontagen: Daniel Hänggi

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er Schweizer Daniel Hänggi hat nun ein solches System zum Patent angemeldet. Neben der Idee von Knöpfen im Lenkradkranz liefert er auch gleich Anwendungsbeispiele sowie unterschiedliche Lösungen, die ein unbeabsichtigtes Betätigen der Schalter verhindern sollen.

Zusatzfunktionen Einerseits können natürlich Funktionen aus den Lenkradspeichen im Lenkradkranz untergebracht werden.

Zusätzlich sieht Hänggi aber auch viele weitere Möglichkeiten, die sich aus dem zusätzlichen Platz am Lenkradkranz ergeben. So wäre ein Fingerabdruck-Scanner – beispielsweise zur Fahreridentifizierung für die Sprachsteuerung – im Lenkradkranz genau an der richtigen Stelle platziert. Ebenfalls dorthin gehören könnte ein Knopf, der den Sprachassistenten «Siri» im «iPhone» aktiviert. Ein Fingerabdruck-Scanner würde auch die lästige Eingabe des PIN-Codes von Smartphones überflüssig machen, zudem könnte das Auto dadurch auch bei «fliegendem Fahrerwechsel» angepasst werden (Einstellungen von Fahrwerk, Radio, Sitzpositon, Klimaanlage usw.), was bisher nur über den Zündschlüssel möglich ist.

Aber auch Bedienelemente für Personen mit einem Handicap lies­ sen sich im Lenkradkranz integrieren: Blinker, Licht, Handbremse usw. lassen sich für den Fahrer jederzeit erreichbar steuern, und dies ganz

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Lenkrad mit integriertem Fingerabdruck-Scanner (links oben), direkt anwählbaren Geschwindigkeiten für die jeweiligen Tempolimiten (rechts) sowie weiteren Funktionstasten.

ohne nicht gerade ästhetische und meist klobige Anbauten, wie sie momentan verwendet werden.

Tempomat Durch die Möglichkeit, viele einzelne Knöpfe gut erreichbar in einer Reihe zu platzieren, lassen sich zudem einige interessante TempomatFunktionen optimal integrieren.

Denkbar sind etwa direkt anwählbare Geschwindigkeiten für die jeweiligen Tempolimiten. Selbstverständlich liessen sich so auch unterschiedliche Speedlimiter betätigen, bei denen der Tempomat die Geschwindigkeit nicht hält, sondern nur begrenzt.

Auch eine «intelligente» Set-Taste ist möglich: Wird diese beispielsweise bei 82 km/h oder bei 78 km/h gedrückt, stellt der Tempomat die Geschwindigkeit auf 80 km/h ein. So lässt sich die maximale

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Geschwindigkeit je Tempolimite bequem wählen und die Gefahr, in eine Radarfalle zu tappen, ist gebannt. Überdies wird durch die konstante Reisegeschwindigkeit der Treibstoffverbrauch optimiert.

Sicherheitsfunktionen Mit der Integration von Funktionstasten ins Lenkrad steigt allerdings die Gefahr, eine Taste versehentlich zu betätigen. Um dies zu verhindern, präsentiert Daniel Hänggi mehrere Varianten einer Sicherheitsfunktion.

Denkbar sind etwa Schalter, die nur auf Doppel- und/oder Mehrfachklicks reagieren. Eine andere Lösung sieht die Betätigung mehrerer Tasten vor. Dies liesse sich entweder mit einem «Safetybutton» realisieren, der während des Drückens eines entsprechenden Schalters ebenfalls gedrückt wird, oder mit einem

«Aktivierungsbutton», der die Lenkradfunktionen freischaltet, für eine bestimmte Zeit aktiviert bleibt und so eine einhändige Bedienung ermöglicht.

Der «Safety-» oder der «Aktivierungsbutton» kann, muss aber nicht ebenfalls im Lenkrad integriert sein, denkbar wäre sogar eine Ausführung als Fussschalter oder in Verbindung mit dem Fingerabdruck-Scanner.

Das Prinzip des «Safetybuttons» kann auch mit jeweils zwei Tasten für eine Funktion realisiert werden, die gleichzeitig gedrückt werden müssen, wobei sich eine der Tasten vorne und die andere hinten am Lenkradkranz befindet.

Blickfang Nicht zuletzt wären Lenkräder mit integrierten Knöpfen auch ein Blickfang, wie die Fotomontagen zeigen. Es ist davon auszugehen, dass sich viele Neuwagenkäufer aus Gründen des Komforts und/oder des Designs für ein entsprechendes Lenkrad entscheiden würden, falls es denn dereinst bei Autos auf der Optionenliste stehen sollte. Bleibt also abzuwarten, ob und wann ein Fahrzeughersteller, Zulieferer oder Tuning/Zubehör-Hersteller (sprich: Lenkrad-Hersteller) die Ideen von Daniel Hänggi realisieren wird. www.isteering-wheel.com

In diesem Beispiel sind zwei Joysticks und Tasten für die Aktivierung des «iPhone»Sprachassistenten «Siri» im Lenkradkranz integriert.

Laufsteg Mitsubishi i-MiEV

90

B

ereits seit Mitte 2009 wird die Elektroversion des Klein­wagens «i» in Japan angeboten. Seit Anfang 2011 ist der Stromer in Europa erhältlich und erhielt für das aktuelle Jahr ein Facelift mit technischem Update.

Der «i» weist einen quer eingebauten Verbrennungsmotor auf; für den i-MiEV wurde der Elektromotor samt Reduktionsgetriebe zwischen die Hinterräder platziert. Darüber sitzt die Leistungselektronik zur An­ steuerung des Elektromotors MCU (Motor Control Unit) sowie das Ladesteuergerät OBC (On Board Charger). Zwischen den Achsen ist die Lithium-Ionen-Hochvoltbatterie mit einer Gesamtspannung von 330 V angeordnet. Dadurch ergibt sich eine ausgeglichene Radlast. Trotz der schweren Batterie wiegt das Komplettfahrzeug leer nur 1110 kg.

Konsequente Akku-Überwachung Die Firma Lithium Energy Japan (Konsortium von Mitsubishi und GS Yuasa) produziert das Akkupaket im Werk Mizushima. 88 Lithium-IonenZellen werden auf zwölf Module aufgeteilt. Zehn Module weisen dabei je acht Zellen auf, zwei Module jeweils deren vier. Die Zellen haben je eine Nennspannung von 3,7 V; dies ergibt in Summe eine Gesamtspannung von 325,6 V. Jedes der zwölf Module wird mittels einer CMU (Cell Monitor Unit) überwacht. Dabei werden die Temperatur und der Ladezustand jeder Zelle ständig via CAN-Bus an das BMU (Battery Management Unit) übermittelt. Diese Informationen sind insbesondere beim Laden wichtig, weil bei jedem Ladevorgang eine Zellspannungsangleichung durchgeführt wird. Damit wird erreicht, dass jede Zelle gleich viel Kapazität aufweist; die Lebensdauer wird so verlängert.

Die Akku-Temperatur darf 60 °C nicht überschreiten. Das Heizsystem ist beim i-MiEV eine separate Anlage mit einer elektrischen Heizung von 5 kW/500 V (PTC-Widerstand) und nutzt die Abwärme der Akkus nicht.

Das Hochvolt- und das 12-Volt-System sind beim i-MiEV via DC-DC-Konverter voneinander getrennt. Die Überwachung der Akkus ist aufwändig.

Bonsaistromer mit viel Hightech

Mit rund 1,6 L Benzinäquivalent 160 km Reichweite Seien wir ehrlich: Ein topmodernes Elektrofahrzeug «i-MiEV» zu taufen, ist für den deutschen Sprachraum wohl marketingmässig unglücklich. Wer aber das Modell «i», welches in Japan mit einem 0,8-lVerbrennungsmotor erhältlich ist und das «MiEV», ausgesprochen als «Mitsubishi innovative Electric Vehicle» kombiniert, kann die Namensgebung nachvollziehen. Spannender als die Modell­be­zeich­ nung ist sowieso die technische Lösung unter dem Karosserieblech.

Text Andreas Senger | Bilder: Senger/Mitsubishi Auch die Klimatisierung wird mittels eines elektrisch angetriebenen Kältemittelkompressors bewerkstelligt (500 V, 50 A).

Entladen beträgt die Spannung noch 315 V. Bei vollem Akku werden 365 V erreicht. Ist der Akkumulator mittels Sicherheitsstecker vom Fahrzeug getrennt, weist er durch Auftrennung der Zellenserieschaltung nur noch 160 V auf.

Geringe gespeicherte Energiemenge Insgesamt vermag das Akkupaket 16 kWh elektrische Energie zu speichern. Dies entspricht einem Benzinäquivalent von rund 1,6 Liter.

Um dem Kunden beim Kauf eine Investitionssicherheit zu geben, gewährt Mitsubishi fünf Jahre Garantie

auf das Akkupaket. Nach rund zehn Jahren weist der Akku noch eine Nennkapazität von ca. 70 Prozent auf und muss ersetzt werden. Auch eine Tiefentladung überlebt die Batterie nicht, und sie muss ausgetauscht werden. Da der Kunde im Gegensatz zu anderen Anbietern wie beispielsweise Renault den Akkumulator mit dem Fahrzeug kauft, wird Mitsubishi im Sinne der Kundenfreundlichkeit noch an Lösungen arbeiten müssen.

Der Neupreis des Akkus beträgt aktuell ca. Fr. 25'000.–.

Sicherheitsschulungen Sowohl für das Werkstattpersonal wie auch für Rettungsmannschaften (Feuerwehr) ist die Schulung eminent wichtig. Damit am i-MiEV gearbeitet

oder eine Rettung gefahr­los vollzogen werden kann, muss die Hochspannungsbatterie vom Fahrzeug getrennt sein. Dies geschieht im Normalbetrieb über Trennrelais, welche den Akku vom Rest des Fahrzeuges trennen.

Um sicherzugehen, dass der Akku nicht mehr mit dem Fahrzeug verbunden ist, muss der so genannte Servicestecker zusätzlich entfernt werden. Dieser befindet sich unsinnigerweise unter dem Fahrersitz (in der Japanversion unter dem Beifahrersitz); bei einem Unfall mit schwer verletztem Fahrer könnte sich dies behindernd auswirken. Erst wenn der Servicestecker herausgenommen wurde, kann gefahrlos am Fahrzeug gearbeitet werden. Um Unfälle durch Stromstösse zu vermeiden, müssen

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Mitsubishi i-MiEV Laufsteg

In Benzin umgerechnet, vermag der Akku eine Energie von 1,6 l zu speichern.

Zwölf Akkumodule mit 88 Zellen weisen eine Spannung von rund 330 Volt auf.

Der Systemaufbau ist kompliziert und verlangt von Werkstattpersonal und Rettungskräften eine hohe Fachkompetenz.

Mitarbeiter und Rettungskräfte jeweils mit spezieller Kleidung ausgestattet sein und die Spannungsfreiheit mittels Messgerät sicherstellen.

E-Motorsteuerung mittels IGBT Damit der Drehstrommotor angesteuert werden kann, weist er einen Positionsgeber auf. Die Motorsteuerung erkennt dadurch die aktuelle Lage des Ankers und kann die drei stationären Wicklungen so ansteuern, dass sowohl Vorwärts- als auch Rückwärts (elektronisch limitiert auf 40 km/h) gefahren werden kann.

Auch die Rekuperation wird über das

Steuergerät geregelt. Um den Maximalstrom (Sicherungen sind auf 280 A ausgelegt) der Motoren zu steuern, werden IGBT eingesetzt. Diese In­su­ lated-Gate-BipolarTransistors werden mittels Spannungspotential praktisch ohne Leistung angesteuert (wie Feld­ effekttransistoren). Die hohen Ströme und Spannungen werden aber über einen nachgeschalteten Hochleistungstransistor in bipolarer Bauweise geregelt. Durch Pulsweitenmodulierung wird danach eine Wechselspannung mit mehr oder weniger hohen Scheitelwerten er­ zeugt.

Der Drehstrommotor bietet eine maximale Leistung von 49 kW zwischen 3000-6000/min und vermag einen Drehmomentbestwert (Vollbestromung im Stillstand) von 180 Nm zu liefern. Dieser Drehmomentbestwert ist bis zu einer Motordrehzahl von 2000/min abrufbar.

Fahreindruck Der i-MiEV ist problemlos bedienbar. Ist das System initialisiert, kann der Viersitzer mittels Gaspedal (oder besser: Strompedal) flott beschleunigt werden: 0-100 km/h in 15,9 s, die Höchstgeschwindigkeit liegt bei 130 km/h.

Mit der Wählhebelstellung B wird maximal rekuperiert und auch gut dosierbar elektrisch gebremst. Im Schaltmodus C (Komfort) ist die Rekuperation weniger stark. Die Reichweite soll bei maximal 160 km liegen. Beim Einschalten von Heizung oder Klimaanlage schmilzt

Unter der vorderen Haube sind der 12-VoltAkku sowie die elektrische Innenraumheizung und die Klimaanlage eingebaut.

die Akkuanzeige allerdings wie Eis an der Sonne.

Bisher wurden in der Schweiz rund 200 i-MiEV verkauft. Die Produktion der Schwestermodelle Peugeot i-On und Citroën C-Zero ist wegen geringen Absatzzahlen aktuell gestoppt.

Wie gut sich der i-MiEV zum Preis von Fr. 32'999.– weiterhin verkaufen lässt, wird die Zukunft weisen.

Unter dem Kofferraum und zwischen den Hinterrädern ist der Elektromotor angeordnet. Der Motorraum beherbergt nebst dem Drehstrommotor mit Permanentmagnetanker auch die Leistungselektronik zur Motorsteuerung sowie die Ladeelektronik inkl. DC-DC-Wandler (330/12 V).

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Klebstoffe rund um den Reisebus. Klebebänder haben sich ein weites Anwendungsfeld in Industrie, Handwerk und bei Konsumgütern erschlossen. Nicht nur am Bus, auch der Bus selbst wird teilweise verklebt. Neben der erhöhten Sicherheit, vereinfacht es viele Arbeitsvorgänge und steigert so die Wirtschaftlichkeit. Henkel, der grösste Hersteller von Klebstoffen, liefert auch die Haftbasis für Folien.

www.henkel.ch

In Zusammenarbeit mit Spies Hecker hat der Airbrush-Künstler Knud Tiroch den Volksrodder – eine Kombination aus VW Käfer, Muscle Car und Hotrod – auf Hochglanz gebracht. In die Lackierung wurden Flammenmotive sowie das Volksrodder-Logo eingearbeitet. Angedeutet ist auch ein Stacheldraht, der sich quer über die Carrosserie zieht. 700 PS sorgen für atemberaubende Beschleunigung.

www.ch-coatings.ag

MODERNSTE PRODUKTIONSSTÄTTE FÜR SCHLEIFMITTEL

U

nmittelbar an der Autobahn A7 ungefähr mittig zwischen den beiden Ausfahrten Frauenfeld, ragt ein neuer Gebäudekomplex über die Lärmschutzmauer. BOSCH steht in grossen Lettern zu lesen.

Wir stehen aber auf der andern Seite des Gebäudes und da prangen die bekannten sia-Dreiecke an der Fassade. Es handelt sich um den Maker 5, der Fabrik für flexible Schleifmittel. Mit knapp 12 Metern Höhe, einer Länge von 172 Metern und einer Breite von 52 Metern wahrlich ein stattliches Gebäude.

Hinter der eher etwas verschlossen wirkenden Fassade steht die modernste, schnellste und wohl auch grösste Fabrikationsstrasse der Welt für flexible Schleifmittel.

Sie produziert pro Minute 80 Meter Schleifmittel in einer Breite bis zu zwei Metern. Was die 55 Millionen Franken teure Anlage genau kann, lesen Sie ausführlich in AUTO&Carrosserie 4, die anfangs Oktober erscheint. (RHo) www.sia-abrasives.com

Neubau: Auf der Seite gegen die Autobahn ist der Maker 5 mit dem international besser Bild: Bosch bekannten Bosch beschriftet.

Schlüsselstelle: Nachdem das Trägermaterial auf der Rückseite bedruckt und mit dem Bindemittel versehen ist, fährt das breite Band (Bildmitte) in das Untergeschoss, wo die KörBild: RHo nung aufgebracht wird.

Sia Abrasives will weiter wachsen: Der Chief Executive Officer (CEO) Stephan Keller ist stolz darauf, dass er den Schweizer Standort von Bild: RHo Bosch Power Tools leiten darf.

DIE REMUND AG PRÄSENTIERT SICH Unter die Buchmacher sind 13 Berufsschüler der TB Zürich gegangen. Sie erfassten alle 165 Kreisel im Kanton Zürich und liessen sich von der Gestaltung im Zentrum inspirieren. Künstler und Gemeinden erklärten ihre Motivation für die teilweise skurrilen Motive, welche die Kreisel schmücken. Entstanden ist der Band «Kunst im Kreis».

www.tbz.ch

D

ie gut 30 Jahre alte Remund AG in Büchslen (FR) führt am 8. September 2012 einen gross angelegten «Tag der offenen Tür» durch. Die interessierte Bevölkerung, geladene Gäste, Kunden und Geschäftsfreunde sind herzlich eingeladen, den modernen Betrieb zu besuchen.

Mit den Abteilungen Carrosserie, Lackiererei und Werbetechnik deckt das Unternehmen Bereiche ab, die erst auf den zweiten Blick zusammengehören. Die Werbetechnik, modernste Vermessung von Personenwagen, effiziente Lackierkabinen für PW und Grossfahrzeuge bis zum Helikopter, Folieren von Fahrzeugen aller Art (auch Züge und Trams) und Werbebotschaften in jeder denkbaren Grösse werden laufend vorgeführt. Das Programm

Sie laden ein: Die Geschäftsleitung der Remund AG mit Vater Franz (mi.) sowie den Söhnen Philipp (li.) und Roger hat am 8. September Grosses vor.

Termin sofort eintragen: Am 8. September bietet die Remund AG viel für Wissensdurstige, fürs Auge und die Geselligkeit.

Bilder: RHo/Remund

ist enorm reichhaltig, bietet für Gross und Klein viel. Ein Besuch in Büchslen lohnt sich bestimmt, denn auch eine Festwirtschaft sowie viel Unterhaltung werden geboten. (rho) www.remundag.ch

Hautnah dabei: Die Besucher werden zuschauen könne, wie die Spezialisten Fahrzeuge mit einer Folie überziehen – dem sogenannten Car-Wrapping.

CARROSSERIE 09/12 95

Serienlacke werden farbiger

AUTOSERIENLACKE: DESIGNER DER BASF ZEIGEN TRENDS

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rün, Bronze, Braun – diese Farben gewinnen laut dem Bericht der BASF künftig an Popularität. Nuancierte Beeren- und Kupfertöne bereichern die Farbpalette von morgen ebenso wie die Naturfarben Braun, Blau und Grün, das eine Wiederentdeckung erleben wird. Während Grün in den letzten Jahren im Strassenbild kaum eine Rolle spielte, soll die Farbe in vier bis fünf Jahren an Popularität gewinnen. Das geht aus dem gerade veröffentlichten Trendbericht 2012/2013 der BASF-Designer hervor. Entwicklungen in der Farbenwelt zeigen sich vor allem jenseits der Farbkonstanten Schwarz und Silber. Der Brauntrend hält an. Die Farbe liegt beispielsweise schon bei knapp 7 Prozent der Neuzulassungen in Deutschland und soll auf diesem hohen Niveau bleiben. Neue Bedeutung gewinnt auch Grün, erklärt das globale Designteam im Bericht. Mark Gutjahr, Leiter Design Europa blickt voraus: «Der nach wie vor hohe Stellenwert des Ökologiethemas darf sich wieder in der Farbe Grün zeigen und bringt die Farbe in vier bis fünf Jahren wieder auf die Autos – so lange dauert es etwa, bis eine Trendfarbe auf den Strassen zu sehen ist. Wir müssen also noch etwas auf Grün warten.»(red) www.basf.com

Grün hat Zukunft: Mark Gutjahr weiss schon heute, welche Farbtöne in vier bis fünf Jahren auch in der Schweiz modisch werden.

Bild: BASF

VIELE INNOVATIONEN AN DER AUTOMECHANIKA

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om 11. bis 16. September findet in Frankfurt am Main die «Automechanika» statt.

Die grösste Branchenausstellung bietet auch in diesem Jahr viele Neuheiten und Produkteverbesserungen für Carrossiers. Dabei wurde mehr Raum für die Themen Diagnose, Werkstattausrüstung, Ersatzteile und Services geschaffen. Mit dabei ist dieses Jahr auch die Jasa AG aus Spreitenbach, die ihr neues Lackierständer-Sortiment in Halle 11 vorstellt.

Natürlich fehlen auch die Lackierkabinenhersteller (unter anderem Sehon) nicht.

Erstmals präsentiert der Technologieführer

Bosch alle Marken unter einem Dach in Halle 9. Mit einem breiten Angebot an Prüftechnik, Diagnose, Werkstatttechnik, Ersatzteilen, Werkstattkonzepten und Dienstleistungen ist Bosch Automotive und Bosch Power Tools heute Komplettanbieter für Handel und Werkstatt.

Der Westteil des Messegeländes umfasst die gesamte Produktwelt rund um die Themen Karosserie-Instandsetzung und Lack (Halle 11), Werkstattausrüstung und Werkzeuge (Halle 8 und 9.0) und Tanken, Waschen und Pflege (Freigelände Südwest und Halle 10). www.messefrankfurt.com

Hochbetrieb: Vor zwei Jahren drängten sich zahlreiche Besucher in Halle 11, wo praktisch die ganze Carrosseriebranche dargestellt wird.

Bild: RHo

Sehenswerte Messe: Die Automechanika findet dieses Jahr vom 11. bis 16. September statt.