Evolution von X-by-Wire-Systemen Mit Draht fahren

Viele Hersteller und Zulieferer diskutieren derzeit über Hybridtechnologie als neues Antriebskonzept. Siemens VDO geht noch einen Schritt weiter und hat einen Ansatz mit dem Namen „eCorner“ vorgestellt, bei dem neben Bremsen und Antrieb auch die Lenkung mittels X-by-Wire realisiert werden soll.

Evolution von X-by-Wire-Systemen

Viele Hersteller und Zulieferer diskutieren derzeit über Hybridtechnologie als neues Antriebskonzept. Siemens VDO geht noch einen Schritt weiter und hat einen Ansatz mit dem Namen „eCorner“ vorgestellt, bei dem neben Bremsen und Antrieb auch die Lenkung mittels X-by-Wire realisiert werden soll.

Nur ein verschwindend geringer Anteil der heute am Straßenverkehr teilnehmenden Fahrzeuge wird von einem Elektromotor angetrieben. Auch der gegenwärtig vorherrschende Trend zu Hybridfahrzeugen konnte noch keinen gravierenden Einfluss ausüben. Der Elektromotor, bereits 1838 vom deutschen Physiker Moritz Hermann Jacobi entwickelt und 1879 von Werner v. Siemens als Eisenbahnantrieb eingesetzt, konnte sich bisher nicht als Antrieb von Kraftfahrzeugen durchsetzen. Einer der Gründe hierfür ist sicherlich die bisher nicht zufriedenstellend gelöste Problematik der Energiespeicherung.

Dass der Elektromotor technologisch bereits einen hohen Reifegrad erreicht hat, zeigt sich am Beispiel des ICE bzw. dessen Nachfolgeentwicklung Velaro E, der gerade in Spanien in Betrieb genommen wird. Der Velaro E erreicht mit seinem 8800 kW starken Elektromotor eine Höchstgeschwindigkeit von 350 km/h und ist damit der schnellste Serienzug Europas. Im Automobilbereich ist bisher Audi der einzige Hersteller, der ein Hybrid-Fahrzeug in die Serienproduktion brachte. Der Duo von 1997 war neben einem normalen 66-kW-Dieselmotor zusätzlich mit einem 25-kW-Elektromotor (permanenterregte Synchronmaschine) ausgestattet.

Mittlerweile haben sich mit Toyota, Lexus und Honda mehrere Hersteller am Markt mit ihren Hybrid-Modellen etabliert, und es ist zu erwarten, dass in den nächsten Jahren noch deutlich mehr Modelle weltweit ihren Weg zu den Kunden finden werden. Vorsichtige Schätzungen gehen von 70 neuen Hybridmodellen bis zum Jahr 2010 aus. Man erwartet, bis 2012 weltweit mehr als 1,5 Millionen dieser Fahrzeuge absetzen zu können.

Diese Entwicklung wird von mehreren Faktoren beeinflusst, wenn nicht sogar getrieben. Die strenger werdende Umweltgesetzgebung (EURO IV bzw. EURO V in 2010) erfordert neue Antriebskonzepte – ob die Optimierung des Verbrennungsmotors ausreicht, ist zumindest fraglich. Auch in Nordamerika und Asien gibt es entsprechende Vorgaben. In den USA wird beispielsweise nicht nur der Schadstoffausstoß betrachtet, sondern bereits seit den 70er-Jahren, im Rahmen der Corporate Average Fuel Economy (CAFE), die Energieeffizienz und damit der Kraftstoffverbrauch _beeinflusst. China wird erste Maßnahmen in dieser Richtung in den ab 2006 gültigen 5-Jahresplan integrieren. Weitere Steuervergünstigungen, ein steigendes Image aufgrund der Verbreitung und das wachsende Marktangebot werden zusätzlich zur Akzeptanz beitragen.

Hybrid ist nicht gleich Hybrid

Das Einsparpotential von Hybridfahrzeugen kann entsprechend dem Systemaufbau variieren, wobei der Verbrauchsvorteil teilweise durch das Gewicht der zusätzlich benötigten Komponenten eliminiert wird. Je nach Konzept unterscheidet man zwischen folgenden Typen:

  • Beim Micro-Hybrid wird der Verbrauchsvorteil in erster Linie durch die Abtrennung der Generatorlast vom Verbrennungsmotor erreicht. Die Ladung der Batterie erfolgt dabei in der Regel mittels Rekuperation (Energierückgewinnung der Bremsleistung). Diese Entlastung des Motors wird auch als „passives Boosten“ bezeichnet. Zusätzlich kann das benötigte intelligente Energiemanagement auch dazu benutzt werden, den Motor bei Fahrpausen (Ampel, Bahnübergang) abzuschalten.
  • Die nächste Entwicklungsstufe stellt der Mild-Hybrid dar, bei dem die durch Rekuperation gespeicherte Energie bei Bedarf wieder in den Antriebsstrang eingespeist werden kann. Dieses „aktive Boosten“ kann zur kurzfristigen Leistungssteigerung verwendet werden oder erlaubt alternativ einen Verbrennungsmotor mit schwächerer Dimensionierung. Einige Hersteller unterscheiden hier zusätzlich noch zwischen einem Mild-Hybrid, bei dem obige Funktionalität (Rekuperation, Leistungssteigerung) in geringem Maße genutzt wird, und einem Medium-Hybrid, bei dem die elektrische Komponente stärker betont wird.
  • Als Voll-Hybrid werden Fahrzeuge bezeichnet, bei denen die beiden Antriebsmöglichkeiten, also Verbrennungsmotor und Elektromotor, unabhängig voneinander aktiv werden können, um der entsprechenden Betriebsstrategie zu genügen. Je nach Ausrichtung ist beispielsweise eine hundert-prozentige Überlagerung beider Motorarten denkbar, um dem Fahrer die höchstmögliche Leistung zur Verfügung zu stellen. Am anderen Ende des Spektrums steht der ausschließliche Einsatz einer Motorvariante, um situationsabhängig für effizienten Vortrieb zu sorgen (z.B. Elektromotor bei Stop-and-go im Stadtverkehr).

Neben dieser auf der Funktionsweise basierenden Einteilung unterscheiden sich die gängigen Systeme hinsichtlich des Antriebskonzepts. Je nach Anordnung von Verbrennungsmotor, Elektromotor und Getriebeelementen ergeben sich Parallel-, Seriell- oder Split-Hybride.