Oliver Maiwald, Leiter Technology & Innovations bei Continental, Division Powertrain.

“Man muss die Zielsetzung verstehen. Dafür gibt es kein Patentrezept”, sagt Oliver Maiwald, Leiter Technology & Innovations bei Continental, Division Powertrain. Bild: Continental

AUTOMOBIL PRODUKTION: Herr Dr. Maiwald, Continental geht mit dem 48 Volt-System bereits im kommenden Jahr in Serie. Wo und mit wem starten Sie durch?
Als erster Zulieferer gehen wir 2016 mit zwei europäischen Automobilherstellern in Serie, zum einen mit einem 48 Volt-Diesel und zum anderen mit einem 48 Volt-Benziner. Es folgen dann Serienstarts in China und USA. Wir sehen unser System für beide klassischen Powertrain-Domänen als funktional und sinnvoll.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Welche Herausforderungen liegen in der Kombination des 48V Eco Drive mit einem Selbstzünder?
Wenn wir aktuell über 48 Volt sprechen, dann reden wir über ein System mit Riemen-Starter-Generator, das die klassische 12-Volt-Lichtmaschine ersetzt. Das ist der einfachste Anwendungsfall und von daher sehen wir grundsätzlich zunächst einmal keine großen Abweichungen zwischen einer Ottomotor- und einer Dieselmotor-Anwendung. Beim Diesel und beim Otto gibt es aber durchaus unterschiedliche Zielsetzungen. Bei der Systemauslegung muss man sich daher genau Gedanken machen und hinterfragen: Was will man erreichen? Kann man den Anforderungen auch über eine andere Elektromotorenleistung Rechnung tragen? Und wie sehen die Randbedingungen des Verbrennungsmotors aus? So kann man etwa über die Riementrieb-Auslegung ein gewisses Übersetzungsverhältnis hineinbringen. Dies hat dann natürlich Einfluss auf die Übertragung des Momentes. Man muss den Riemen sorgfältig auslegen und die Vorspannkraft anpassen. Hier bedarf es einer individuellen, sorgfältigen Auslegung je nach Anwendungsfall. Man muss die Zielsetzung verstehen. Und dafür gibt es eben kein Patentrezept.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Kernphilosophie des 2016 in Serie gehenden 48 Volt Eco Drives von Continental ist die kostengünstige Integrationsmöglichkeit in bereits bestehende Fahrzeugarchitekturen…
Das Thema 48 Volt hat ja erst in den letzten drei, vier Jahren in die Entwicklungsabteilungen Einzug gehalten, als die meisten heute aktuellen Motorgenerationen bereits im Einsatz waren. Wir rutschen quasi in dieses Thema hinein und machen natürlich all unsere Hausaufgaben, um unter den gegebenen Randbedingungen die bestmögliche Lösung zu finden. Einer der Vorteile der 48 Volt-Technologie ist ja, dass es sich verhältnismäßig leicht in eine bestehende Fahrzeugarchitektur integrieren lässt. So wird bei der 48 Volt-Architektur, die 2016 erstmalig in Serie gehen wird, einfach der Starter-Generator in den Riementrieb des Motors (Belt Starter Generator, BSG) integriert, die so genannte P0-Architektur. Bei nur geringem Aufwand realisiert diese Lösung im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) Einsparungen von durchschnittlich 13 Prozent. Im städtischen Verkehr sogar noch weit mehr: Hier sind rund 20 Prozent Einsparung möglich. Freilich ist es einfacher, wenn man einen Antriebsstrang neu designen kann, den Bauraum von Beginn an sinnvoll zu nutzen und so die Effizienz weiter zu steigern – etwa über eine andere Positionierung im Antriebsstrang.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Von welcher 48 Volt-Lösung sprechen wir nach Continental-Vokabular denn nach diesem Serienstart?
Ziel ist es in zukünftigen Generationen die Fahrzeugeffizienz weiter zu steigern. Bei einer nächsten Generation sprechen wir konkret von einem 48 V-System, welches zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe positioniert wird. Im Fachjargon als P2 Architektur bezeichnet und ab 2020 verfügbar Dieser Ansatz bietet mehr Möglichkeiten, wie etwa eine effektivere Bremsenergie-Rückgewinnung. Um zu rekuperieren muss man aktuell immer noch den Verbrennungsmotor mitschleppen. Wenn man aber die Möglichkeit hat, das 48 V-System an eine andere Position zu bringen, kann man diese Schleppverluste vermeiden. Somit kann man bei der Rekuperation mehr Energie erzeugen, welche dann für kraftstoffsparende Fahrstrategien zur Verfügung steht.

Zur Person
Dr. Oliver Maiwald studierte Maschinenbau in Stuttgart und promovierte an der TU Karlsruhe. Seine beruflichen Stationen führten ihn über die IAV und die Hochschule Heilbronn zum Entwicklungsdienstleister Bertrandt in die Powertrain-Entwicklung. Bis Ende 2013 war Maiwald bei Delphi Diesel Systems tätig. Seit 1. Januar 2014 ist er Senior Vice President, Technology & Innovations in der Division Powertrain bei Continental in Regensburg.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Lassen sich die Vorteile in Prozentpunkten benennen, wenn man von vornherein eine Auslegung unter Vermeidung dieser Schleppverluste wählt?
Wir haben relativ viele Fahrzeuge mit 48 Volt ausgestattet, Demonstrator-Fahrzeuge. Im NEFZ, der jetzt homologiert ist, sehen wir mit der heutigen Architektur rund 13 Prozent Kraftstoffersparnis. Bei der nächsten Generation ohne verbrennungsmotorische Schleppverluste gehen wir noch einmal von fünf Prozent mehr aus. Parallel dazu arbeitet Continental an einer dritten Integrationsstufe, die noch weiter geht. Der vollständig zwischen Motor und Getriebe integrierte Starter-Generator, Inline-Starter-Generator, ISG, wird voraussichtlich ab 2020 einsatzbereit sein. Gegenüber der zweiten Integrationsstufe bietet diese Vollintegration in der P2-ISG Anordnung das Potenzial für nochmals weitere zwei bis drei Prozent Kraftstoffersparnis, weil beispielsweise die Reibverluste durch den Riemen entfallen.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Ein Diesel hat eine andere Schwungmasse und Schleppmomente. Funktioniert die Premium-Start-Funktion daher auch beim Diesel?
Auch der Dieselmotor wird diese Premium-Startfunktion haben. Sie haben eine zig-fach größere Leistung, um den Verbrennungsmotor anzuschleppen. Diese anderen Massenverhältnisse, wie Sie sagen, auch das Thema Verdichtungsverhältnis, kommen beim Dieselmotor erschwerend hinzu. Ja, das wird noch eine Herausforderung sein. Aktuell haben wir diese 200 Millisekunden der Otto-Anwendung noch nicht ganz erreicht. Wir gehen aber davon aus, dass wir da herankommen.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Wie erreichen Sie das?
Mit unserem Riemensstartergenerator (RSG) haben wir eine Art modularen Ansatz. Das heißt, beim Dieselmotor verbauen wir tendenziell eine etwas größere Maschine. Der zweite Unterschied führt mich zur Riementriebs-Auslegung. Insbesondere zum Übersetzungsverhältnis. Wenn die sehr aggressiv gewählt ist, kann ein Elektromotor schon dafür sorgen, Schwingungen zu induzieren. Mit unserem Wissen um dieses Riementriebs-Layout finden wir aber einen sehr guten Kompromiss, so dass wir aktuell keine zusätzliche Hardware integrieren müssen. Dies erledigen wir über eine angepasst Maschinen- und Riementriebsauslegung. Und einen Punkt, den ich noch erwähnen möchte: Bei 48 Volt reden wir aktuell über eine Riementriebsintegration des RSG. Wir haben hier eine sehr gute Zusammenarbeit mit der Firma Schaeffler, die einen Riemenentkopplungsspanner im Portfolio haben. Der wirkt entsprechend dämpfend.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Thema Stückzahlen: Ottomotoren sind weltweit im Kommen, der Diesel ist vorwiegend in Europa stark.
Der Diesel ist auch in Indien sehr populär und hat dort Anteile im Bereich von 50 Prozent. Aber grundsätzlich: Wenn man über Diesel redet, kann man schon sagen, dass er ein europäisches Thema ist. Rund 53 Prozent Dieselanteil im europäischen Pkw-Gesamtmarkt. In absoluten Stückzahlen reden wir ungefähr von vier bis 4,5 Millionen Dieselfahrzeugen. Diese Anzahl wird auch so über die nächsten Jahre bleiben. Der Markt wird über die zwei Regionen Europa und Indien dominiert. Aber der gesamte Fahrzeugmarkt wird wachsen. Im Jahr 2020 rechnen wir ungefähr mit 100 bis 103 Millionen und 2025 mit ungefähr 113 Millionen Fahrzeugen. Der Anteil vom Dieselmotor wird somit schrumpfen, aber im absoluten Volumen gehen wir davon aus, dass es keine großartigen Ausreißer nach oben oder nach unten geben wird.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Wird der Dieselmotor im Zeitalter nach Euro 6 denn überhaupt noch ein attraktives und bezahlbares Triebwerk sein können? Oder wird er womöglich durch aufwändige Abgasreinigung zum teuren Exoten für das Topsegment werden?
Es geht gar nicht ohne Dieselmotor, weil er aufgrund seiner Effizienz für die Flottenziele wichtig ist. Wir steuern zielgerichtet auf die 95 Gramm CO2 zu. Das heißt, wir brauchen schlicht einen Dieselanteil. Ich kann nicht in fünf Jahren alles komplett ändern. Wie Sie wissen, haben wir im letzten Jahr die Firma Emitec eingegliedert. Dies auch, weil wir hier weiter einen massiven Markt sehen. Die Anforderungen in Richtung Abgasnachbehandlung steigen, und dem können wir entsprechen. Wir haben unsere Kompetenzen in der Abgasnachbehandlung und bei Einspritzsystemen. Systemoptimierung lautet das Stichwort.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Abgasnachbehandlung ist gerade dieser Tage mit Blick auf den Diesel ein spannendes Thema. Was bringt Ihnen dabei das Know-how von Emitec?
Durch Emitec haben wir zum Beispiel einen elektrisch beheizbaren Katalysator im Portfolio. Wir trimmen die Systeme auf maximale Rekuperationsfähigkeit. Es wäre doch schade, wenn man eine Bremsung nicht zumindest teilweise rekuperieren könnte, nur weil die Batterie voll ist. Daher benötigt man elektrische Verbraucher, die Energie aus der Batterie nehmen. Hier kommt der elektrisch heizbare Katalysator als interessante Maßnahme zum Tragen. Ein Katalysator hat einen gewissen Wohlfühlbereich. Über die Beheizung ertüchtigen wir ihn beim Motorstart die Emissionen zu reduzieren. Dies funktioniert beim Ottomotor sehr gut, aber auch beim Dieselmotor. Beim Diesel sind darüber hinaus Stickoxide die ganz große Herausforderung. Mit Blick darauf sehen wir einen ganz charmanten Ansatz in der Integration eines 48-Volt-Heizkatalysators.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Gibt es beim Thema Rekuperation und Betriebszustände im Vergleich zwischen Otto und Diesel Unterschiede?
Nein. Weshalb nicht? Weil über neue Hybridfunktionen, über entsprechendes Segeln der Verbrennungsmotor ja gar nicht so aktiv ist. Vielmehr ist entscheidend, welche Philosophie, welche Betriebsstrategie ich wähle, damit ich meine Ziele für diesen Antriebsstrang erreiche. Da gibt es natürlich Ausprägungen, allein schon innerhalb einer ottomotorischen Anwendung, aber auch zwischen einem Otto- und einem Dieselmotor. Beim Otto redet man in aller Regel über das Thema CO2, beim Diesel kommen noch die Abgasemissionen zum Tragen. Hier gilt es mit einer abgestimmten Software-lastigen Betriebsstrategie den besten Kompromiss zu finden. Das heißt, wie setze ich diese 48-Volt-Energie, die ich ja möglichst viel rekuperieren will, entsprechend ein? Da gibt es Unterschiede. Die sind aber nicht so gravierend, als dass wir zwei komplette Entwicklungsschienen fahren müssten.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Thema Akustik: Bietet auch der Diesel mit 48 Volt-System die Akustikvorteile wie ein Benziner mit 48 Volt-System?
Der leise, vibrationsarme Motorstart ist auch beim Diesel gegeben. Fahrer, die so einen Diesel gefahren sind, sind total begeistert. Das Thema leiser und vibrationsarmer Start geht einher mit dem Thema Kundenakzeptanz. Beim maximalen Schaltdruckpegel reden wir von ungefähr minus acht bis zehn Dezibel, die wir mit Hilfe des 48 Volt-Systems reduzieren können. Das ist ein Wort. Gleichzeit ändert sich das Frequenzband. Das ist nach unseren Analysen viel homogener, während man bei einem 12-Volt-Ritzelstarter ausgeprägte Frequenzbereiche hat.

AUTOMOBIL PRODUKTION: Reden wir über weitere Stufe der Möglichkeiten von 48 Volt. Das Stichwort dazu lautet eHorizon, also das Einbeziehen weiterer Daten in die Fahrstrategie. Wann kommt dies?
Ab 2018 werden wir das Thema bringen. Da gibt es auch unterschiedlichste Ausprägungen. Aber ein ganz entscheidender Punkt ist dabei das Thema Prädiktion. Verkehrsfluss, Eis, Baustellen, temporäre Beschränkungen – diese Informationen sind Beispiele, die wir einbringen in eine Konnektivität von Daten. Die nehmen wir und passen die Betriebsstrategie konsequent an. Das zweite Beispiel sind die Innenstädte und Emissionsgrenzen, und damit die Frage: wie fahre ich mit meinem System in limitierte Zonen? Habe ich viele Möglichkeit zu rekuperieren? Dann ergibt es womöglich keinen Sinn, mit einer vollen Batterie von der Autobahn abzufahren. Komme ich hingegen aus dem Tal, dann muss ich mir Gedanken machen, wie ich möglichst durch die Stadt fahre, ohne viel Emissionen zu verursachen. Intelligent gemacht, nutzen wir diese Informationen zusätzlich, ohne dass sie für den Kunden bemerkbar sind und holen so noch einmal mindestens zwei bis drei Prozent. Wir helfen dem Fahrer, die Betriebsstrategie anzupassen. Und je höher der Elektrifizierungsgrad, desto größer ist dabei natürlich der Spielraum. Sie sehen: 48 Volt ist als Gesamtsystem zu betrachten: Und es spielen die Themen Kundenakzeptanz, Kosten und natürlich die Performance hinein. Um dies in eine Balance zu bringen, arbeiten wir bei Continental divisionsübergreifend am Thema 48 Volt.

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Das Interview führte Götz Fuchslocher