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Elektronik

Strom-Linien

Foto: Siemens VDO 9 Bilder

So manchem Blackout der Elektronik zum Trotz: Ihr Wert-Anteil im Auto wird in den kommenden Jahren weiter kräftig steigen. Sie soll mehr und mehr bislang mechanische Funktionen ablösen und damit zu größerer Energieeffizienz beitragen. Autozulieferer sehen hier große Chancen.

13.07.2007 Klaus-Ulrich Blumenstock

Mitunter wird das Auto von heute schon als Computer auf vier Rädern apostrophiert. Und liebevoll ist das nicht immer gemeint. Dabei wird oft vergessen, dass es ohne Elektronik eine Reihe von Funktionen im Auto schlicht nicht gäbe: Die lambdageregelte Abgasreinigung ist solch ein segensreiches Beispiel oder das Antiblockiersystem ABS. Längst zieht sich die Elektronik inzwischen wie ein digitales Netzwerk durch das moderne Auto – mit Dutzenden von Steuergeräten, mit Sensoren und mit Datenautobahnen, den Bus-Systemen. Und die elektronische Flut hat ihren Höhepunkt längst noch nicht erreicht. Vor allem bei den Automobil-Zulieferern hat sie eine Schlüsselrolle eingenommen. So rechnet Siemens VDO in den nächsten zehn Jahren mit einer Verdreifachung elektronisch gesteuerter Funktionen im Auto. Eine Studie von Mercer Management Consulting geht beim derzeitigen Marktvolumen von weltweit rund 130 Milliarden Euro von einer Steigerung auf 230 Milliarden Euro bis 2015 aus. Und davon entfallen 80 Prozent auf Zulieferer.

Einsatz eines CO2-Sensors

Doch die Vermehrung der Elektronik ist kein Selbstzweck. Vielmehr geht es darum, ihr mittlerweile weit entwickeltes Steuerungspotenzial für eine effizientere Nutzung der wertvollen Energie auszureizen. "Nachdem zunächst das Optimieren der motorischen Verbrennung im Mittelpunkt stand", erklärt Rainer Kallenbach, Elektronik-Bereichsvorstand bei Bosch, "fokussiert sich inzwischen die Suche nach höherer Effizienz auf außermotorische Maßnahmen." Denn dass nur 20 bis 30 Prozent der eingesetzten Primärenergie an die Antriebsräder gelangen, liegt auch an einer Reihe von Nebenaggregaten. Bislang wurden sie immer auf einen Maximalfall ausgelegt, der freilich nur selten eintritt. Beispiel Klimaanlage: Ein in der Sonne aufgeheiztes Auto soll auch bei 30 °C Außentemperatur schnell gekühlt werden, und zwar selbst im leerlaufnahen Stop-and-go-Betrieb. Dass ein kleinerer, bedarfsgerecht gesteuerter und elektrisch betriebener Klimakompressor erhebliche Einsparungen verspricht, ist offensichtlich. Spezialisten wie Behr und Hella nutzen mit getakteter Ansteuerung des Gebläsemotors und variablem Kältemittelstrom weiteres Potenzial. Alleine durch den Einsatz eines CO2-Sensors, der die Luftqualität im Innern erschnüffelt, verspricht Bosch ein Einsparpotenzial von bis zu 1,8 Liter Sprit auf 100 Kilometer. Denn die energiezehrende Zufuhr und Kühlung der Frischluft lässt sich so ohne Komfortverlust limitieren.

Bei den klassischen, riemengekoppelten Nebenaggregaten wie Öl- und Wasserpumpe setzt Spezialist Pierburg inzwischen auf elektrisch betriebene Alternativen. Erstmals für BMW entwickelt und seit 2004 eingesetzt, lässt sich mit einer bedarfsgesteuerten Regelung des Kühlmittelstroms nicht nur direkt Energie sparen, sondern auch indirekt über das Verkürzen der Kaltlaufphase. 3–4 % Spritersparnis sind damit möglich, stellt Pierburg in Aussicht.

Ein weiterer Energiefresser, die Servolenkung, lässt sich ebenfalls elektronisch entschlacken. Anders als der hydraulische Vorläufer, benötigt das elektromechanische Pendant tatsächlich nur während des Lenkeinschlags Energie. So lassen sich laut TRW-Entwickler Dieter Fehlings bis zu 0,3 Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer einsparen.

Impuls aus der Hybridtechnik

Ein wichtiger Impuls zur Befreiung der Nebenaggregate aus ihrer riemengebundenen Abhängigkeit von den Umdrehungen der Kurbelwelle oder von energieintensiver Hydraulik kommt aus der Hybridtechnik. Mit ihrem teilelektrischen Antrieb und dem auf Einsparung ausgerichteten Energiemanagement hat sie Zulieferer-Fantasien beflügelt.

Dazu gehört, weil E-Aggregat und Batterie schon an Bord sind, die Start-Stopp-Automatik, mit der sich – freilich nur im zähflüssigen Stadtverkehr – gut und gern 15 Prozent Sprit sparen lässt. Im Rahmen der Efficient-Dynamic-Strategie macht sich BMW dies inzwischen beim Einser zunutze – mit einem äußerlich konventionellen, aber von Bosch für diesen Zweck optimierten Starter.

Ebenfalls ein Spross der Hybridtechnik ist die Rekuperation, also das teilweise Rückführen der beim Bremsen vergeudeten Bewegungsenergie, die sich ja kaum vermeiden lässt. Das geht wiederum am besten elektrisch, erfordert aber auch bei Nicht-Hybriden weitgehende Eingriffe in das gesamte Energie- und Lademanagement. Kern einer solchen Strategie ist die Entlastung des Motors durch eine intelligente Generatorregelung in Phasen der Beschleunigung. Im kraftstofflosen Schubbetrieb dagegen bringt der Generator erhöhte Leistung auf, erzeugt so ein gewisses Bremsmoment und speist wieder Strom in die Batterie ein. Diese Spielart der Mikro-Hybridisierung ermöglicht laut BMW bis zu 4 % Spritersparnis.

Trend zum elektronisch gesteuerten Auto

Eine der Voraussetzungen dafür ist allerdings ein exaktes Batteriemanagement. Bosch, Delphi, Hella und Siemens VDO haben dazu kompakte Sensoren entwickelt, die platzsparend auf dem Batterie-Pol montiert werden. Aus der Überwachung von Strom, Spannung und Temperatur lässt sich so ein exaktes Bild von Kapazität, Lade- und Alterungszustand ablesen, das dem Elektronik-Netzwerk via Datenbus mitgeteilt wird. Das übergeordnete Energiemanagement kann so einerseits Strom sparen, indem es nach einer Prioritätenliste elektrische Verbraucher zeitweilig oder ganz abschaltet, andererseits wird damit Tiefentladen der Batterie verhindert.

Den Trend zum voll vernetzten, elektronisch ("by wire") gesteuerten Auto hat Zulieferer Siemens VDO inzwischen mit seiner Vision eCorner auf die Spitze getrieben. Sie umfasst nicht nur die elektrisch aktivierten Bremsen, sondern auch der Antrieb wird dabei auf vier Radnabenmotoren verlagert.

Ob das Auto der Zukunft dann noch mit Kraftstoff fährt und wie viel effizienter es sein wird, bleibt abzuwarten. "Das Gesamtpotenzial der Effizienzsteigerung", weiß Bosch-Experte Rainer Kallenbach, "lässt sich leider nicht einfach als Summe der Einzelmaßnahmen darstellen." Vielmehr geht es immer um das sinnvolle Schnüren eines Technologie-Pakets. Zwischen 15 und 30 Prozent seien so durchaus möglich.

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