Saab BioPower Hybrid Concept auf dem Pariser Autosalon 2006

Dieses einzigartige Konzept, präsentiert in einem Saab 9-3 Cabriolet, ist das erste Fahrzeug, das sowohl mit von fossilen Brennstoffen freiem, reinem Bio-Ethanol (E100) als auch ausschließlich elektrisch angetrieben werden kann, unter Einsatz des von General Motors gemeinsam mit DaimlerChrysler und BMW entwickelten, wegweisenden Two-Mode-Hybrid-Systems. Die Studie Saab BioPower Hybrid Concept bietet die Möglichkeit des Betriebes ohne fossile CO₂-Emissionen, bei gleichzeitig gesteigerter Leistung und reduziertem Energieverbrauch. Die drei Elektromotoren leisten insgesamt 148 kW und ermöglichen damit dem Saab BioPower Hybrid Concept ein wesentlich größeres Drehmoment als sein nur mit Benzin laufendes Pendant.

Obwohl er mit E100 betrieben werden kann, behält der vollständig aus Aluminium gefertigte 2,0-Liter-BioPower-Motor seine Kraftstoff-Flexibilität („flex-fuel“) und kann mit einer beliebigen Mischung aus Benzin und Bio-Ethanol gefahren werden.

Der BioPower-Motor arbeitet in Kombination mit einem hoch entwickelten elektrischen Antriebssystem, das aus dem Two-Mode-Hybrid-Getriebe, einer Hinterrad-Antriebseinheit (RDU – Rear Drive Unit), einer 300-Volt-Batterie und einer ausgefeilten elektronischen Steuerung besteht. Diese bietet bei Bedarf eine Drehmoment verstärkende elektrische Antriebsunterstützung, eine kraftstoffsparende Anhalte-/Anfahr-Funktion, regeneratives Bremsen, nahtlose Gangwechsel aus den Betriebsarten mit stufenloser Übersetzung und die Wahlmöglichkeit eines rein elektrisch betriebenen "Null-Modus" für den Stadtverkehr.

Die für das Saab BioPower Hybrid Concept errechnete Fahrleistung zeigt eine Beschleunigung von 0 auf 100 Kilometer pro Stunde in nur 6,8 Sekunden, eine beträchtliche Verbesserung im Vergleich zu den 9,5 Sekunden für das 154 kW / 210 PS-Benzinmodell mit einem herkömmlichen Automatikgetriebe.

"Dieses Konzeptfahrzeug erlaubt es uns, das Potenzial der Hybrid-Technologie in Verbindung mit BioPower zu bewerten und zu erforschen", betont Jan Åke Jonsson, Geschäftsführer der Saab Automobile AB. "Im Zuge dieses Prozesses entwickeln wir jetzt unsere Kompetenz mit der Einführung der Two-Mode-Hybrid-Technologie weiter. Das Konzept zeigt, wie wir die mit dem Namen Saab verbundenen sportlichen Fahrleistungen unter Einsatz erneuerbarer Ressourcen weiter demonstrieren und insgesamt Energie sparen können."

Two-Mode-Hybrid-Technologie

Das Konzeptfahrzeug Saab BioPower Hybrid Concept verfügt über ein wegweisendes Two-Mode-Hybrid-Getriebe. Diese hochentwickelte Technologie stellt einen der großen Meilensteine der Industrie dar. Durch die Kopplung von zwei elektrischen Motoren und vier Gängen mit festem Übersetzungsverhältnis innerhalb eines einzigen Getriebegehäuses wird ein beispielloses Maß an Integration erreicht.

Auf Grund seiner beiden für niedrige und hohe Geschwindigkeiten optimierten Betriebsarten wird das auf einem elektrisch gesteuerten, stufenlosen Getriebe (ECVT = Electric Continuously Variable Transmission) basierende System gewöhnlich als Two-Mode-Hybrid-System bezeichnet. Die Kraftstoff sparende Technologie verfügt zusätzlich über vier Gänge mit festem Übersetzungsverhältnis für insgesamt sechs Betriebsfunktionen. Das Ergebnis ist eine richtungweisende Hybrid-Technologie, die das Potenzial für überlegene Kraftstoff-Effizienz, Fahrleistungen und Möglichkeiten für den Transport von Ladegut bietet.

Die elektrischen Motoren des Two-Mode-Hybrid-Systems können für einen rein elektrischen Antrieb sowie für den Verbrennungsmotor unterstützende Antriebskraft genutzt werden und bieten gleichzeitig regeneratives Bremsen.

Die zusätzlichen Anstrengungen, den Kraftstoff-Verbrauch zu senken, bestehen darin, Nebenfunktionen wie die Kühlmittel-Pumpe, Klimaanlage und das Servo-Lenksystem vom Riemenantrieb abzukoppeln, und sie stattdessen mit der elektrischen Energie des Hybrid-Systems anzutreiben.

Die Baugröße des Two-Mode-Hybrid-Getriebes ist vergleichbar mit der eines herkömmlichen Automatikgetriebes. Dank seiner anpassungsfähigen Auslegung kann es an Größe, Masse und die Leistungsanforderungen verschiedener Motoren und Fahrzeuge angepasst werden.

BioPower-Antrieb

Der Saab 9-5 2.0t BioPower, der mit E85-Kraftstoff betrieben werden kann, ist in Schweden außerordentlich erfolgreich: Dort ist er momentan das meistgekaufte Flexible-Fuel Fahrzeug.

Durch das Angebot einer zusätzlichen Möglichkeit zum Betrieb mit E100 (100prozentigem Bio-Ethanol) treibt das BioPower-Hybrid-Konzeptfahrzeug von Saab die alternativen Kraftstoff-Technologien der schwedischen Premiummarke noch weiter voran. Der Motor ist eine BioPower-Weiterentwicklung des gegenwärtigen Vier-Zylinder-Turbomotors in Vollaluminium-Bauweise mit zwei Litern Hubraum und 16-Ventil-Technik aus der Baureihe Saab 9-3. Unter Nutzung der höheren Oktanzahl, die der Einsatz des Biokraftstoffs E100 bietet, entwickelt er 191 kW / 260 PS und ein maximales Drehmoment von beachtlichen 375 Newtonmetern. Im Vergleich zu seinem Benzin-Pendant bedeutet dies eine Steigerung von 24 respektive 25 Prozent.

Ein fremd gezündetes Direkt-Einspritzungssystem (SIDI = Spark Ignited Direct Injection) sorgt für optimale Verbrennung beim Einsatz von E100 und gewährleistet so die gleiche Kaltstart-Leistung wie ein Benzinmotor. Eine stufenlos regelbare Synchronisierung von Einlass- und Auslass-Nockenwelle erzielt eine optimale Luftströmung. Außerdem wurden widerstandsfähigere Ventile und Ventilsitze eingebaut, zusätzlich Bioethanol verträgliche Materialien für die Kraftstoff-Anlage.

Hybrider Aufbau

Zum Einsatz kommt ein integriertes Hybrid-System, dessen Steuerungsverhalten auf einem effizienten Energiemanagement basiert - mit Rückgewinnung und Speicherung von Energie , die in einem konventionell angetriebenen Fahrzeug verloren geht. Zusätzlich zu Umrichtern, die sowohl Gleichstrom/Wechselstrom als auch 12- und 300-Volt-Schnittstellen regeln, besitzt das System drei weitere Kernbestandteile: das Two-Mode-Hybrid-Getriebe mit zwei elektrischen Motoren (oben beschrieben), einen elektrischen Hinterrad-Antrieb (RDU) mit einem dritten Motor und eine 300 Volt starke Batterie.

Der elektrische Hinterrad-Antrieb ist mit einem 38 kW starken Motor ausgerüstet, der sich zwischen den hinteren Rädern befindet und sowohl ein Ausgleichsgetriebe als auch die Antriebswellen versorgt. Dieser Antrieb ist in der Lage, bei Beschleunigung in niedrigen Geschwindigkeitsbereichen kurzzeitig ein zusätzliches Drehmoment von 665 Newtonmetern zu erzeugen. Der Motor ist zudem für regeneratives Bremsen und die Energie-Rückgewinnung aus den sich drehenden Antriebswellen beim Abbremsen ausgelegt.

Eine von einem Lüfter gekühlte leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterie mit 300 Volt speichert die Energie für alle drei elektrischen Motoren. Sie ist geschützt unter dem Kofferraum-Boden platziert, ohne dass dabei Stauraum verloren geht. Die Batterieleistung wird sorgfältig von einem speziellen elektronischen Regelgerät überwacht und gesteuert.

Vorteile beim Fahren

Die hochentwickelte elektronische Steuerung des Hybridsystems ist an die Betriebsparameter des BioPower-Motors angepasst, um für Leistung verstärkende Kraftunterstützung, nützliche Stromspar-Funktionen und nahtlose Gangwechsel zu sorgen.

Unter wechselnden Fahrbedingungen können alle drei Motoren zur Verbesserung der Motorleistung im Verbund aktiviert werden, wodurch die Beschleunigung bei stehendem Start sowie der Durchzug für sicheres Überholen erhöht werden, ohne dabei jedoch den Kraftstoff-Verbrauch zu steigern. Auch wird der Fahrer den gleichmäßigen Betrieb des Two-Mode-Hybrid-Getriebes sofort positiv bemerken.

Beim Anfahren nutzt das Saab BioPower Hybrid Concept das sofort verfügbare Drehmoment seiner elektrischen Motoren, um dem Verbrennungsmotor in seiner Ansprechphase aus dem Leerlauf bis etwa 1.500 Umdrehungen pro Minute eine gleichmäßig starke Beschleunigung zu verleihen. Während dieser Phase wird die zur Verfügung stehende Zugkraft, also das Drehmoment des Verbrennungsmotors, durch die elektrischen Motoren des Hybrid-Systems ergänzt.

Sobald das Fahrzeug steht, wird der Verbrennungsmotor sofort abgeschaltet, um Kraftstoff zu sparen. Zum Anfahren wird er dann fast lautlos durch einen der Elektromotoren im Two-Mode-Hybrid-Getriebe wieder eingeschaltet.

Beim Fahren im Stop-and-go-Betrieb steigert der "Null-Modus" des Saab-Konzeptfahrzeugs die Kraftstoff-Einsparung sogar noch stärker und schafft es, sowohl Kraftstoff-Verbrauch als auch Emissionen auf Null zu reduzieren. Dieser Modus kann vom Fahrer über eine Taste in der Mittelkonsole gewählt werden.

Bei Geschwindigkeiten unter Tempo 50 schaltet der „Null-Modus” den Verbrennungsmotor ab und stellt das Fahrzeug auf ausschließlichen Elektroantrieb mittels elektrischem Hinterachs-Antrieb um. In dieser Betriebsart reicht die Ladung der Batteriebank aus, um Entfernungen zwischen zehn und 20 Kilometern zurückzulegen. Der Verbrennungsmotor wird automatisch wieder zugeschaltet, sobald sich der Ladezustand der Batterie einem niedrigen Stand nähert oder die elektronische Öffnung der Drosselklappe eine Beschleunigung oberhalb einer Grenze von 50 Kilometern pro Stunde erfordert.

Wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, hat dies keinerlei Auswirkungen auf Nebenfunktionen wie Servolenkung, Klimaanlage und Beleuchtung, da diese von der Batterie elektrisch betrieben werden. Da dem Verbrennungsmotor unnötige Belastungen abgenommen werden, wird ein weiterer Beitrag zur Senkung des Kraftstoff-Verbrauchs geleistet und zudem die Reichweite des Fahrzeugs erhöht.

Zudem ist es auch noch möglich, die Zugkraft auf Straßen mit geringer Haftung zu optimieren, indem der Hinterrad-Antrieb zur Verbesserung des Fahrverhaltens und der Sicherheit zugeschaltet wird. Wird zum Beispiel die elektronische Antriebs-Schlupfregelung (TCS) an den Vorderrädern aktiviert, kann das Fahrzeug durch den Einsatz des Hinterrad-Antriebs noch besser ausbalanciert werden.

Die Armaturen des Saab BioPower Hybrid Concept sind genauso unauffällig montiert wie seine Hybridtechnik. Auf dem Haupt-Armaturenbrett leuchten Piktogramme auf, die anzeigen, wann das Fahrzeug mit Verbrennungsmotor und/oder elektrischem Strom betrieben wird. Eine zusätzliche Anzeige informiert über den Ladezustand der Batterie. Die Ladedruck-Anzeige des Turbos wird mit Hilfe von Baumpiktogrammen kalibriert, ein verspielter Hinweis auf die erneuerbare Energiequelle des Fahrzeugs.

Im Gesamtbetrieb ist das Saab BioPower Hybrid Concept auf verbesserte Leistung und das Einsparen wertvoller Energie ausgelegt. Das Konzeptfahrzeug bietet erhöhten Fahrspaß, während es dem Ziel einer umweltverträglichen Mobilität einen weiteren Schritt näher kommt.

Technische Daten Hybrid-Konzept-Fahrzeug Saab BioPower:

• Fahrzeugart: Konzept-Personenwagen auf Grundlage des Saab 9-3 Cabriolet
• Motor; Anordnung: Quermotor, Vorderrad-Antrieb, elektrischer Hinterrad-Antrieb
• Two-Mode-Hybrid-Getriebe:
• Elektrisch gesteuertes, stufenloses Getriebe (CVT), mechanische Sperre.
• Zwei integrierte Elektromotoren mit je 55 kW
• 2,0-Liter-BioPower-Turbomotor:
• Maximale Leistung (E100 Kraftstoff) 191 kW / 260 PS, 375 Nm.
• Kraftstoff-Flexibilität
• Hinterrad-Antriebseinheit (RDU): 38 kW Motor mit Antriebsdifferenzial zu den Hinterrädern
• Batterie: 300 Volt starke Lithium-Ionen Batterie, Lüfter gekühlt
• Leistung: 0 - 100 km/h / 62 mph (simuliert): 6,8 Sekunden

Weitere Informationen:

Saab ist eine 100%-ige Tochtergesellschaft von General Motors, die sich dafür engagiert, durch den Einsatz einer dreistufigen, hochentwickelten Antriebstechnologie Fahrzeug-Emissionen zu reduzieren und den Kraftstoff-Verbrauch zu verbessern. Das endgültige Ziel ist die Markteinführung von mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeugen, die nur noch Wasser ausstoßen und damit Fahrzeuge vollständig aus der Umweltdebatte lösen.

Kurz- und mittelfristig wird der Hybridantrieb die Kluft zwischen der Technologie von heute und den mit Wasserstoff-Kraftstoffzellen angetriebenen Fahrzeugen von morgen überbrücken.

GM bietet ein facettenreiches Hybridprogramm. Mit drei gesonderten Systemen soll mehr Kunden die Möglichkeit geboten werden, ein Hybridfahrzeug zu besitzen und von vermehrten Kraftstoff-Einsparungen zu profitieren.

Das Leichtlast-Two-Mode-Hybrid-System basiert auf dem Diesel-elektrischen Two-Mode-Hybrid-System, das GM seit 2003 für Linienbusse liefert. Derzeit werden mehr als 455 GM Busse mit Hybridantrieb in 38 Städten Nordamerikas betrieben.

Das Saturn Vue Green Line SUV (Sport Utility Vehicle) mit dem neuen, erschwinglicheren GM Hybridsystem bietet 20 Prozent Kraftstoff-Einsparungen. In den USA geht der Geländewagen noch in diesem Sommer in den Verkauf. Bereits seit 2004 verkauft GM seinen mit Leichtlast-Hybrid-System ausgestattete Chevrolet Silverado und GMC Sierra Pritschenwagen der Oberklasse mit verlängertem Führerhaus.

GM konzentriert sich ebenfalls auf mit alternativen Kraftstoffen, wie zum Beispiel E85 Bio-Ethanol, betriebene Fahrzeuge. Dabei werden neue Technologien eingesetzt, um den Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren und Getrieben zu verbessern, was zu einer weiteren Abnahme der Fahrzeug-Emissionen und höheren Kraftstoff-Einsparungen führt.

Bio-Ethanol-Kraftstoff wird kommerziell aus Ackerfrüchten hergestellt, wie zum Beispiel Zuckerrohr, Getreide und anderen Arten von Biomasse. Bei der Betrachtung der eingesparten CO₂-Emissionen muss die gesamte Kette – Rohstoff, Kraftstoffzufuhr und Fahrzeugverbrennung – berücksichtig werden. Abhängig von seiner Herkunft und dem Herstellungsprozess, kann der Einsatz von Bio-Ethanol die gesamten CO₂-Emissionen im Vergleich zu fossilen Benzin um bis zu 90 Prozent reduzieren. Diese Zahl rührt daher, dass die bei seiner Verbrennung frei werdenden Emissionen durch den Anteil an CO₂ ausgeglichen werden, der während der Wachstumsphase der energieliefernden Ackerfrüchte der Atmosphäre entnommen werden. Auf diese Weise verbleibt das in der Atmosphäre vorhandene CO₂ in einem natürlichen Zyklus, während die durch die Verwendung von fossilem Kraftstoff – wie beispielsweise Benzin oder Diesel – entstehenden CO₂-Emissionen der Atmosphäre neues CO₂ hinzufügen, das zuvor in den unterirdischen Öllagern eingeschlossen war.