BMW ActiveHybrid X6 - Antrieb, Batteriesystem und Sicherheitskonzept

 
17.08.2009 - 

Ab dem 17. April 2010 wird im BMW X6 die Kombination aus V8-Benzinmotor und Elektroantrieb für ein Plus an Dynamik und zugleich für eine Reduzierung der Verbrauchs- und Emissionswerte um bis zu 20 Prozent sorgen. Seine Weltpremeier feiert das Hybrid-Modell auf der IAA 2009 in Frankfurt (15. bis 27. September 2009). Das Antriebssystem des BMW ActiveHybrid X6 besteht aus einem 300 kW starken V8-Motor mit BMW TwinPower Turbo Technologie, bekannt aus dem BMW X6 xDrive50i, und zwei Elektromotoren, die 67 kW beziehungsweise 63 kW erzeugen. Die maximal abrufbare Systemleistung beträgt 357 kW, das Drehmoment erreicht einen Höchstwert von 780 Newtonmetern. Der ActiveHybrid X6 beschleunigt in 5,6 Sekunden von null auf 100 km/h. Sein Durchschnittsverbrauch im Testzyklus gemäß EU5 beträgt laut BMW 9,9 Liter auf 100 Kilometer, der CO2-Wert liegt bei 231 Gramm pro Kilometer. Die Höchstgeschwindigkeit wird elektronisch auf 236 km/h (250 km/h in Verbindung mit dem optionalen Sportpaket) limitiert.

Im Vergleich zum BMW X6 xDrive50i wurde das Triebwerk in einer Reihe von Details an die spezifischen Anforderungen des BMW ActiveHybrid X6 angepasst. Der konventionelle Starter entfällt ebenso wie die Lichtmaschine und der Riemenantrieb für Klimakompressor und Hydraulikpumpe der Servolenkung. Haupt- und Niedertemperaturkreislauf der Kühlung wurden für den vollelektrischen Betriebsmodus modifiziert. Der vorhandene Niedertemperaturkreislauf für die Ladeluftkühlung des Verbrennungsmotors wird zusätzlich zur Kühlung der Leistungselektronik-Komponenten genutzt.

Als Full-Hybrid ausgelegt, kann der Hybrid-SUV sowohl rein elektrisch als auch mit der Kraft des Verbrennungsmotors oder durch die Kombination beider Antriebsarten gefahren werden. Fahren im Elektro-Modus ist bis zu einer Geschwindigkeit von 60 km/h möglich. Der Verbrennungsmotor wird je nach Lastanforderung zugeschaltet und in Schubphasen unterhalb von 65 km/h automatisch abgeschaltet. Darüber hinaus verfügt das Fahrzeug über eine erstmals eingesetzte neue Generation der Auto-Start-Stopp-Funktion, die an die spezifischen Anforderungen eines Hybrid-Fahrzeugs angepasst ist. Mit den beiden Elektromotoren, drei Planetenradsätzen und vier Lamellenkupplungen wird das Antriebsmoment in der Ausprägung eines Siebengang-Automatikgetriebes übertragen, das vom Fahrer über einen elektronischen Gangwahlschalter sowie über Schaltwippen am Lenkrad betätigt wird. Über den intelligenten Allradantrieb xDrive wird die Kraft variabel zwischen den Vorder- und den Hinterrädern verteilt.

Das Two-Mode-Aktivgetriebe basiert auf einem stufenlosen ECVT-Getriebe (Electric Continuously Variable Transmission), das in zwei leistungsverzweigten Betriebszuständen arbeitet. Ein Modus ist speziell für das Anfahren sowie für niedrige Geschwindigkeiten vorgesehen, der zweite für das Fahren bei höherem Tempo optimiert. Beim Anfahren wird lediglich einer der beiden Elektromotoren aktiv. Sobald mehr Leistung abgefordert wird, startet der zweite Elektromotor den Verbrennungsmotor automatisch hinzu und agiert anschließend als Generator, der die permanente Stromversorgung sicherstellt. Bei konstanter Fahrt mit höherer Geschwindigkeit wird die Hauptleistung vom Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt, sie wird weitgehend mechanisch übertragen. Auch in diesem Betriebszustand wirkt einer der beiden Elektromotoren als Generator. Die in Schub- und Bremsphasen durch die Elektromotoren erzeugte Leistung beträgt rund 50 kW und liegt damit etwa 25-mal so hoch wie bei der bisher eingesetzten Bremsenergie-Rückgewinnung.

Die Speicherung elektrischer Energie erfolgt in einer NiMH-Hochleistungsbatterie mit einer Kapazität von 2,4 Kilowattstunden, von denen 1,4 kWh aktiv für den Betrieb genutzt werden können. Maximal ist eine Leistung von 57 kW abrufbar. Die Kühlung erfolgt über einen Wärmetauscher durch die Außenluft sowie zusätzlich über den Kühlkreislauf der Klimaanlage. Beide Kreisläufe werden je nach Bedarf einzeln oder in Kombination angesteuert. Das Steuergerät wählt dabei jeweils die wirksamste und effizienteste Kühlmöglichkeit in Abhängigkeit der Temperaturen von Umgebung und Hochvolt-Speicher aus. Die Kühlung mittels Klimaanlage wird über ein entsprechendes Schaltventil aktiviert, der elektrische Klimakompressor bei Bedarf automatisch zugeschaltet. Die Kühlung von Innenraum und Hochvolt-Speicher erfolgt dabei unabhängig voneinander.

Eine zentrale Leistungselektronik wandelt Hochvolt-Gleichspannung aus der Hochleistungsbatterie in eine dreiphasige Wechselspannung für die zwei Elektromotoren im Hybridgetriebe um. Zusätzlich koordiniert sie alle Funktionen des Hybridsystems einschließlich der Momentenverteilung zwischen dem Verbrennungs- und den Elektromotoren sowie der Gangwahl.

Neben den Elektromotoren versorgt die Hochleistungsbatterie auch die an das 12-Volt-Bordnetz angeschlossenen Verbraucher mit elektrischer Energie. Der BMW ActiveHybrid X6 ist mit einer elektromechanischen Servolenkung und einem elektrischen Klimakompressor ausgestattet, deren Funktionalität auch bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor uneingeschränkt erhalten bleibt.

Während der Bremsphasen erzeugt der Generatorbetrieb ein elektro-motorisches Verzögerungsmoment, das an allen vier Rädern wirkt. Es wird entsprechend dem Verzögerungsbedarf mit der hydraulischen Bremswirkung abgestimmt. Damit ist unter allen Bedingungen einschließlich des rein elektrischen Fahrbetriebs neben einer optimalen Verzögerung auch das BMW typische Bremsgefühl gewährleistet. Der BMW ActiveHybrid X6 verfügt analog zum BMW X6 über die Dynamische Stabilitäts Control mit erweiterten Funktionen wie Trockenbremsen und Fading-Ausgleich sowie über eine elektro-mechanisch-hydraulische Feststellbremse mit Auto-Hold-Funktion.

Der BMW ActiveHybrid X6 entspricht dem von BMW entwickelten integralen Sicherheitskonzept für Hybridfahrzeuge. Zentrale Kontrollfunktionen sind sowohl in die Leistungselektronik als auch in den Energiespeicher integriert. Bestandteile des Sicherheitskonzeptes sind unter anderem eine farblich unverwechselbare Kennzeichnung aller Kabel, die Anbringung deutlicher Sicherheitshinweise sowie der lückenlose Berührschutz des gesamten Systems durch großzügig dimensionierte Isolierungen und neu entwickelte Steckverbindungen. Die Hochleistungsbatterie ist in einem hoch belastbaren Stahlgehäuse untergebracht und fest im Fahrzeug installiert. Der Einbauort über der Hinterachse soll im Fall einer Kollision eine äußerst sichere Lösung darstellen. Der Zustand der Speichermodule wird durch die integrale Sicherheitselektronik überwacht. Eventuelle Fehlfunktionen werden umgehend dem Fahrer signalisiert, falls erforderlich führen sie zur automatischen Entladung und Abschaltung des Systems. Im Crashfall kann das System innerhalb von Sekundenbruchteilen automatisch abgeschaltet werden. Die zentrale Sicherheitselektronik des Fahrzeugs bewertet die Unfallschwere und stellt dann bedarfsgerecht einen sicheren Zustand des Systems ein.

Für eine optische Differenzierung gegenüber dem BMW X6 sorgt im Exterieur des BMW ActiveHybrid X6 vor allem der deutlich sichtbare Powerdome der Motorhaube. Außerdem weisen "ActiveHybrid"-Schriftzüge auf der modellspezifischen Zierleiste der Heckklappe und den vorderen Türen, Einstiegsleisten mit der Aufschrift "BMW ActiveHybrid" auf der Fahrer- und Beifahrerseite sowie die Außenlackierung im erstmals für einen BMW X6 angebotenen Farbton Bluewater metallic auf den elektrifizierten Antrieb des Fahrzeugs hin.

Quelle: Caterina Schröder | Redaktion ATZonline.de