Klimaatbescherming vereist efficiënte aandrijvingen. Continental gebruikt al jaren 48 volt systemen, die in zowel benzine- als dieselmotoren kunnen worden gebruikt. In de aanloop naar de IAA 2019 (12-22 september in Frankfurt am Main) presenteert Continental Powertrain een nieuwe 48V aandrijfoplossing van 30kW.
Een volledig hybride voertuig met 48 V-technologie was tot nu toe niet haalbaar. In een hybride voertuig dat louter elektrisch kan rijden, werkt het elektrische gedeelte van de aandrijving meestal met spanningen tot 800 V. De ingenieurs van Continental zijn er in geslaagd om een hybride systeem te ontwikkelen dat eigenschappen heeft die vergelijkbaar zijn met een elektrische hoogspanningsaandrijving. Ze noemen dit 48 V high-power technologie.
Economischer dan hoogspanning
Het nieuwe systeem bestaat uit een elektromotor met geïntegreerde vermogenselektronica en een batterij. Volgens de fabrikant vermindert hiermee het brandstofverbruik en dus ook de CO2-emissie het brandstofverbruik met 20% ten opzichte van vergelijkbare systemen met alleen een verbrandingsmotor. Tegelijkertijd is de nieuwe technologie economischer dan de tot nu toe gebruikte hoogspanningssystemen.
Het ontwikkelingsdoel was om rij-efficiëntie te bereiken met 48 V technologie, zoals tot nu toe alleen met hoogspanningstechnologie mogelijk was. Dat is volgens Continental gelukt.
Hybride zonder hoogspanning
Tot dusverre zijn 48 V systemen bekend als zogenaamde milde of P0-hybriden. Het is een relatief onopvallende elektrificatie van de aandrijftrein. Het brandstofverbruik wordt vooral verlaagd door de ondersteuning van de verbrandingsmotor tijdens het accelereren en het terugwinnen van overtollige kinetische energie (recuperatie) tijdens het afremmen van het voertuig. Puur elektrisch rijden is echter niet mogelijk met de systemen die Continental al voor meerdere autofabrikanten produceert.
In de laatste ontwikkelingsfase is de positie van het 48 volt systeem in de aandrijftrein gewijzigd. De elektromotor werd niet langer vóór de verbrandingsmotor op de krukas geplaatst, maar tussen de verbrandingsmotor en de transmissie (hybride P2). Hierdoor is een grotere brandstofbesparing mogelijk. In bepaalde situaties, zoals bij het rijden in een 30 km zone, zou alleen de elektromotor het voertuig kunnen aandrijven.
Motor en vermogenselektronica
Met de nieuwe technologie biedt het hybride systeem dezelfde functionaliteit als eerdere hybride voertuigen. Het belangrijkste onderdeel is een nieuwe, watergekoelde elektromotor met hoog rendement, waarvan het piekvermogen kan worden verdubbeld tot 30 kW. Dit maakt puur elektrisch rijden mogelijk tot een snelheid tot 80 km/u à 90 km/u.
De prestatieverbetering met honderd procent werd bereikt met behoud van de diameter van de motor. In totaal is de benodigde ruimte voor de 48 V high-power technologie slechts iets groter dan die van het vorige systeem. Het gewicht veranderde ook slechts minimaal.
De elektromotor is echter niet de enige nieuwe component van de 48 V high-power technologie. Ook de geïntegreerde vermogenselektronica werkt met nieuwe technologie, waardoor hogere stromen kunnen worden verwerkt. De innovaties hebben geleid tot een elektrisch rendement dat bijna 10% hoger is dan dat van het vorige systeem. De verliezen in de elektrische aandrijving bij het terugwinnen van energie bij het vertragen van het voertuig kunnen worden gehalveerd. Hierdoor is de nieuwe technologie veel effectiever dan voorheen,.
In vergelijking met een conventioneel hybride voertuig met hoogspanningssysteem biedt Continental’s nieuwe oplossing ook relatief lage kosten. Dit is de sleutel tot het aanbieden van goedkope hybride voertuigen en het bereiken van een hoge marktpenetratie. 48 V vraagt een eenvoudiger isolatie en de elektrische componenten kunnen goedkoper worden gemaakt. Ook is een compacter ontwerp omdat de afstanden tussen de afzonderlijke componenten kleiner is dan bij hoogspanningstechniek.
Plug-in hybride op 48 volt basis?
Sinds 1 september 2018 gelden nieuwe regels voor het vaststellen van de toelaatbare emissie van personenauto’s (WLTP cyclus). Het het oog hierop werkt Continental aan de volgens ontwikkelingsstap van deze high-power technologie. Wordt het systeem uitgebreid met on-board laadtechnologie en een grotere batterij, dan behoort zelfs een plug-in hybride aandrijving met 48 V technologie tot de mogelijkheden.
Voor plug-in voertuigen is niet langer het vermogen van zuiver elektrische aandrijving het belangrijkste criterium, maar de omzetting van elektrische energie in tractie. Cruciaal voor verschillende stimuleringsmaatregelen is of de CO2-uitstoot kan worden verminderd tot minder dan 50 g/km.