Alternative Antriebe Hybrid-Zulieferer: Das Hightech-Geheimnis

Autor / Redakteur: Wolfgang Pester / Thomas Günnel

PSA Peugeot Citroen stellte die „Hybrid Air“-Technology vor – und ließ dem Entwicklungpartner Bosch die verdiente Aufmerksamkeit zukommen. Andere Unternehmen, zum Beispiel Porsche, nennt offiziell keine Hightech-Partner etwa beim Panamera S E-Hybrid. – Wir haben recherchiert und nennen Hightech-Lieferanten der noblen Hybrid-Sportlimousine, mit teils überraschendem Ergebnis.

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Viele Automobilhersteller nennen die Zulieferer ihrer Hybridmodelle nicht – stellen aber deren Techniken in ihren eigenen Fahrzeugen vor. Beim Porsche Panamera S E-Hybrid gelang ein Blick hinter den Vorhang.
Viele Automobilhersteller nennen die Zulieferer ihrer Hybridmodelle nicht – stellen aber deren Techniken in ihren eigenen Fahrzeugen vor. Beim Porsche Panamera S E-Hybrid gelang ein Blick hinter den Vorhang.
(Foto: Porsche)

Der Kunde soll den Blick fest auf das Produkt heften. Dabei dürfte doch die Bekanntgabe von Kooperationen mit namhaften Zulieferern im Bereich Elektro- und Hybrid-Technologie nicht stören. Wer die Hightech-Partner der Hersteller sind, ist für die meisten Neuwagenkäufer unklar. Für sie gilt in der überwiegenden Mehrzahl: Die Fahrzeuge kommen vom Autohersteller und Firmen wie Bosch liefern Kfz-Teile und Zubehör, Continental Reifen und ZF Getriebe. Dass dies längst der Vergangenheit angehört, zeigt jedes neu vorgestellte Auto. Denn die genannten Unternehmen entwickeln seit Jahrzehnten Hightech-Produkte, stehen damit weltweit in der Spitzengruppe der Zulieferer und befeuern mit ihren Innovationen die Elektro- und Hybridantriebe der Automobilhersteller. Doch der Einkäufer hat das Sagen, deshalb stellen die Hersteller neue Modelle ins Scheinwerferlicht ohne die Hightech-Partner zu nennen – aber die fahren dennoch aus dem Schatten.

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„Hybrid Air“-Technik

Bei der von PSA Peugeot Citroen präsentierten „Hybrid Air“-Technik bekennt sich anders als andere Autohersteller der französische Konzern bei der Vorstellung offen zu seinem Entwicklungspartner Bosch, mit dem diese Technik seit zwei Jahren gemeinsam entwickelt wird. Bei der „Hybrid Air“-Technologie ersetzt ein „Blasenspeicher“ mit Druckluft die Hochvoltbatterie und ein Hydraulikantriebssystem den Elektromotor. Der neuartige Hybridantrieb für Pkw gewinnt Bewegungsenergie zurück, etwa beim Bremsen, in dem die Hydraulikflüssigkeit eine mit Stickstoff (N2) gefüllte Gummiblase in einem Stahlbehälter (Blasenspeicher) zusammenpresst und so die Energie speichert.

Dehnt sich die Gummiblase aus, treibt der Druck (100 bis 350 bar) mittels Hydraulikflüssigkeit und Hydraulikmotor die Räder an. Stets schnell gespeichert und schnell wieder freigesetzt wird laut PSA mit der im sogenannten Blasenspeicher steckenden Energie bis zu 30 Prozent weniger Benzin im obligatorischen EU-Fahrzyklus verbraucht und bis zu 45 Prozent im reinen Stadtverkehr. Kleinwagen wie Citroen C3 und Peugeot 208 sollen mit 2,9 Liter je 100 Kilometer auskommen (69 Gramm CO2 je Kilometer).

Peugeot Hybrid-Air
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In Serie fährt „Hybrid Air“ laut Peugeot im Jahr 2016. Der Entwicklungspartner Bosch baut derzeit seine Kapazität in dem Bereich aus.

„Keine Angaben zu unseren Lieferanten“

Anders als bei den PSA fokussieren die Hersteller meist alles Interesse auf ihr neues Modell, bei Fragen zu den Entwicklungspartnern heißt es dann, „Wir machen keine Angaben zu unseren Liefe ranten“. So bei der Präsentation des Porsche Panamera S E-Hybrid. Der erste Plug-in-Hybrid in der Oberklasse und dann noch in einer Sportlimousine, da reizt es zu wissen, wer zu den Hightech-Partner zählt und wer nicht. Da werden Typenschilder und teils schnelle Antworten von Porsche-Ingenieuren zu Lieferanten aussagekräftig.

Spitzentechniker auf beiden Seiten

Dabei ist festzuhalten, dass es generell um echte Zusammenarbeit zwischen den Ingenieuren von Automobilherstellern und den Unternehmen der Zulieferindustrie geht. Auf beiden Seiten arbeiten bereichsgleiche Spitzentechniker, die um das Markenspezifische und das zu liefernde Machbare hart ringen. Bei Porsche treten dabei Kosten sicher hinter die gewollten markenspezifischen Eigenschaften des Modells zurück, „die Erhöhung von Leistung und Wirtschaftlichkeit“ bleibt dabei oberstes Ziel, so Dr. Michael Steiner, Chef der Gesamtfahrzeugentwicklung bei Porsche. Deutlich wird dies auf der elektrischen Antriebsseite des Porsche S E-Hybrid, dort „haben wir eine neue Tür aufgestoßen“, sagt Steiner. Der Porsche-Fahrer kann 70 Kilowatt zusätzliche Leistung abrufen, die die permanent erregte Synchronmaschine des Hybridmoduls liefert. Das Hybridmodul ist Teil des Wandler-Achtgangautomatikgetriebes. Wer baut es und den flüssigkeitsgekühlten 70-Kilowatt-Elektromotor? Porsche nicht.

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Hybridmodul von ZF Friedrichshafen

Von den Zulieferern die Elektromotoren im Angebot haben, wie Bosch, Continental und ZF, ist es der „Getriebebauer“ aus Friedrichshafen, der von Porsche den Zuschlag beim Panamera S E-Hybrid bekam. ZF liefert beispielsweise auch die Achtgangautomatikgetriebe mit integriertem Hybridmodul und 40-Kilowatt-Elektromotoren für die ActiveHybrids von BMW. Übrigens ist ZF ebenso im neuen Volkswagen Jetta Hybrid vertreten, wo die Bodenseer das Hybridmodul beisteuern, bestehend aus Elektromotor, Kupplung mit Aktuator und Torsionsdämpfer, das als Herzstück des Hybridantriebes mit Benzinmotor und Doppelkupplungsgetriebe den effizienten Vortrieb sichert. Wer jetzt meint, im Porsche S E-Hybrid arbeitet die wohlbekannte ZF-Achtgangautomatik ausgerüstet mit dem 70-Kilowatt-Hybridmodul, der irrt. Aber eben nicht ganz.

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Zwar kommt die Automatik „Tiptronic S“ weiter vom japanischen Getriebespezialisten Aisin – und überzeugt in den Vollhybriden Cayenne S Hybrid und Panamera S Hybrid. Doch das neue Hybridmodul mit gesteigerter Leistung liefert ZF. Es konnte trotz höherer Rekuperationsanteile und der leistungsgesteigerten E-Maschine ohne Bauteilmodifikationen in die Automatik des Panamera S E-Hybrid übernommen werden. Bei der Frage, wer denn Hybridmodul und Getriebe komplettiert, heißt es wieder: „Wir machen keine Angaben zu unseren Lieferanten“.

Elektromotoren-Herstellung als ein Kerngeschäft

Da deutsche Hersteller längst die Elektromotoren-Herstellung als ein Kerngeschäft der Wertschöpfung in der Elektromobilität fokussiert haben, arbeiten Bosch und Daimler im Hildesheimer Gemeinschaftsunternehmen EM-Motive an der Produktion von Elektromotoren, Volkswagen fertigt im Werk Kassel E-Maschinen – Audi will selbst auch, einzig BMW ist vor allen anderen früh eingestiegen und produziert längst E-Maschinen, die in diesem Jahr die startenden Elektroautos i3 und i8 antreiben werden.

Vorteile für Lithium-Ionen-Batteriesysteme

Zur weiteren Schlüsseltechnik des Panamera Plug-in gehört die Hochvoltbatterie – sie kommt von Bosch aus dem Werk Hildesheim. Dort wird mit Zellen des ehemaligen koreanischen Joint-Venture-Partners Samsung das flüssigkeitsgekühlte Lithium-Ionen-Batteriesystem produziert. Seine acht Module mit je 13 Lithium-Ionen-Akkuzellen zu je 24,5 Ampere-Stunden und insgesamt 384 Volt Nennspannung übernehmen die Stromversorgung. Vom Energieinhalt werden für den Fahrbetrieb 7,5 der nominellen 9,4 Kilowattstunden genutzt, das reicht laut Porsche für eine reine Elektrofahrt zwischen 18 und 36 Kilometer. Für insgesamt zehn Sekunden kann eine Höchstleistung von 120 Kilowatt abgegeben werden, deutlich mehr, als der E-Motor bei maximaler Last abfordert.

Das sind Werte, die die bis dato genutzten 288-Volt-Nickel-Metallhydrid-Akkus (1,7 Kilowattstunden) nicht zu liefern im Stande sind. Das leistungsstärkere Lithium-Ionen-Batteriesystem (129 Kilogramm) mit seinen zusätzlichen Komponenten und dem etwas größeren Bauraumbedarf kommt für den 70-Kilowatt-E-Motor (310 Newtonmeter Drehmoment) auf ein Leistungsgewicht von 0,54 Kilogramm je Kilowatt und verbessert sich gegenüber dem 34-Kilowatt-Elektroantrieb (300 Newtonmeter) des Cayenne S Hybridantriebs um 100 Prozent.

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BMW fertigt Hochvoltbatterien selbst

Neben Bosch fertigt derzeit noch BMW eigene Hochvoltbatterien in Deutschland. Für die Münchner gehören die Lithium-Ionen-Akkusysteme ebenso zum Kerngeschäft wie die Elektromotoren. Sie kaufen die Lithium-Ionen-Zellen von Samsung, konfigurieren und produzieren das Hochvoltbatteriesystem selbst. Andere, wie Daimler, Continental und Volkswagen, arbeiten mit unterschiedlichen Partnern an Hochvoltakkus, wohl Audi hatte letztes Jahr bekundet, in Ingolstadt die Energiespeicher herzustellen.

Strom-Management kommt von Bosch

Das managen der „Ströme“ obliegt beim Porsche Plug-in Bosch. Die Leistungselektronik aus Pulswechselrichter (PWR) und Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) produzieren die Stuttgarter. Ihr PWR wandelt die Gleichspannung der Hochvoltbatterie in eine dreiphasige Wechselspannung für die E-Maschine um. Im generatorischen Betrieb – Rekuperation beziehungsweise Laden während der Autobahnfahrt (30 Minuten reichen für 80 Prozent Füllgrad) – wird der Ablauf umgekehrt. Der DC/DC-Wandler versorgt das 14-Volt-Bordnetz mit Energie aus dem Hochvoltnetz.

Hybridfahrzeug und die Heidelberger Druckmaschinen AG

Eine Überraschung der besonderen Art gibt es auch beim „sparsamsten“ Porsche. Es ist nicht das spezielle Design des Universalladegeräts und des Ladedocks, das ist Porsche-like. Wohl aber der Lieferant der Elektronik, die das „Stromtanken“ vielfältig überwacht: die Heidelberger Druckmaschinen AG. Ihre Applikation sichert, dass an der Haushaltssteckdose (zehn Ampere) die leere Batterie in 3,8 Stunden vollständig geladen ist. Ist das Ladedock mit einer 380-Volt-Stromleitung (16 Ampere) verbunden reduziert sich das „Volltanken“ nach ganzer Entladung auf 2,3 Stunden. Dafür wird als Ladekabel das universell einsetzbare Porsche Universalladegerät (AC) eingesetzt, dessen Bauteile alle Anforderungen der weltweiten Stromnetze und Spannungen abdecken. Die Ladeleistung des On-Board-Ladegerätes selbst beträgt 3,6 Kilowatt.

Rein elektrisch bis zu 135 km/h schnell

Bei Porsche und den Zuliefern können die Beteiligten zufrieden sein. Der Panamera S E-Hybrid – ab Juli für 110.409 Euro zu haben – ist ein echter Porsche, wie erste Fahrten belegen. Die Kombination aus Elektro- und Kompressor-aufgeladenem 3,0-Liter-V6-Benzinmotor – 245 Kilowatt/333 PS; 440 Newtonmeter – bieten im System eine Leistung von 306 Kilowatt/416 PS und ein Drehmoment von 590 Newtonmeter zwischen 1.250 und 4.000 Umdrehungen je Minute.

So ertüchtigt prescht die Luxuslimousine mit einem zulässigem Gesamtgewicht von fast 2,6 Tonnen (Zuladung 485 Kilogramm) im Spurt in 5,5 Sekunden von Null auf 100 km/h – wer will und kann auf 270 km/h. Das Frappierende an dem sportlichen Plug-in ist sein Kraftstoffverbrauch. Nicht die theoretischen 3,1 Liter je 100 Kilometern (71 Gramm CO2 je Kilometer) im EU-Zyklus NEFZ „insgesamt“ – die Messung startet mit voller Batterie. Sondern dass seine Hybridtechnik eine elektrische Reichweite von maximal 36 Kilometern ermöglicht und das er selbst im Elektromodus als erstes Hybridauto überhaupt maximal 135 km/h erreicht.

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Reale Verbrauchswerte neben Laborbedingungen

Porsche lässt seine Käufer nicht im Ungewissen bei den Verbrauchsangaben. Denn dem Wert unter Laborbedingungen setzen die Zuffenhausener einem solchen aus der Praxis zur Seite. In der „Stuttgart-Runde“ wurde der Panamera S E-Hybrid 65 Kilometer im Stadtverkehr, über Landstraßen und auf Autobahn gefahren und der reale Benzinverbrauch ermittelt: 4,4 Liter je 100 Kilometer.

Der S E-Hybrid zeigt, was Ingenieure von Herstellern und Zulieferern mit der Plug-in-Hybrid-Technik bewirken können. Und zu welchem Preis? Im Fall Porsche mit einem vergleichsweise „kleinen“ Aufschlag. Der Panamera S mit 3,0-Liter-V6-Motor mit 309 Kilowatt/420 PS und 520 Newtonmetern Drehmoment und gleichfalls Heckantrieb kostet 101.841 Euro; lediglich 8.568 Euro mehr sind für den S E-Hybrid zu zahlen. Da dieser im NEFZ exakt 5,6 Liter weniger verbraucht, ist dem Panamera S E-Hybrid viel Erfolg zu wünschen.

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