Schaeffler ist Pionier für intelligentes Thermomanagement im Fahrzeug
Das Wärmemanagement ist der heimliche Star, wenn es darum geht, Fahrzeuge noch effizienter und verbraucherfreundlicher zu machen. Vom Elektroantrieb über den Hybrid bis zum Verbrennungsmotor: Schaeffler optimiert mit intelligentem Thermomanagement jede Antriebsart.
Wohlfühltemperatur für Fahrer und Fahrzeug
Egal, ob man im tiefsten Winter oder im heißen Hochsommer Auto fährt – die Klimaanlage sorgt immer für eine angenehme Temperatur im Fahrzeug. Am wohlsten fühlen sich die meisten Fahrer bei Temperaturen von etwas mehr als 20 Grad. Doch nicht nur die Insassen haben ihre individuelle Wohlfühltemperatur. Auch das Fahrzeug selbst bewegt sich am effizientesten in einem ganz gewissen Temperaturbereich.
Die Ingenieursdisziplin des Thermomanagements stellt diesen „Wohlfühlbereich“ für Fahrer und Fahrzeug her. Während der Fahrzeuginnenraum im Idealfall konstant auf der gewählten Temperatur gehalten werden soll, hat das Fahrzeug ganz andere Ansprüche. Der Verbrennungsmotor etwa arbeitet bei Temperaturen von etwa 100 Grad. Insbesondere moderne Downsizing-Motoren mit hoher spezifischer Leistung verlangen dem Kühlkreislauf eines Fahrzeugs vieles ab. Gleichzeitig machen es Effizienzmaßnahmen wie das Start-Stopp-System notwendig, besonders schnell auf Änderungen des Betriebszustandes zu reagieren. Oft heißt das, Wärmesenken innerhalb von weniger als einer Sekunde zu aktivieren. Um dies zu leisten, reagiert das Schaeffler Thermomanagement anhand der aktuellen Betriebszustände von Motor und Fahrzeug auf die demnächst anfallenden Energiemengen und steuert die Temperatur entsprechend vor. Allein diese Maßnahme führt zu einer CO2-Ersparnis von zirka 3,5 % im NEFZ.
Komplexe Anforderungen bei Hybridfahrzeugen
Mit der Elektrifizierung steigt die Komplexität für das Thermomanagement erheblich, weil zusätzliche Komponenten und Kühlkreisläufe, etwa für die Batterie und den Elektromotor, integriert werden müssen. Dies gilt insbesondere für Hybridfahrzeuge. In ihnen agiert der Verbrennungsmotor bei einer Temperatur von etwa 100 Grad, während die Batterie des Elektromotors zwischen 15 und 30 Grad betrieben wird.
Das führt dazu, dass Hybridfahrzeuge heute oft über mehrere Kühlkreisläufe verfügen. Schaeffler setzt deshalb auf ein dezentrales Thermomanagement im Antriebsstrang. Smarte Einzelaktoren (Smart Single Valves, SSV) werden dabei über eine zentrale Steuerung koordiniert. Die erste Generation des SSV kommt seit 2017 in einer neuen Generation von Drei- und Vierzylinder-Ottomotoren bei BMW zum Einsatz.
Thermomanagement vergrößert die elektrische Reichweite
Auch bei rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, beispielsweise bei Elektroautos, spielt das Thermomanagement eine große Rolle. Denn die Temperatur hat einen direkten Einfluss auf die Reichweite des Fahrzeugs. Das macht sich vor allem im Winter bemerkbar. Hier verbraucht die Heizung nahezu genau so viel Energie, um im Innenraum eine angenehme Temperatur zu erzeugen wie das Fahrzeug für den Vortrieb an sich. Je effizienter der Wärmehaushalt auf die einzelnen zur Verfügung stehenden Temperaturniveaus eines Elektrofahrzeugs zugreifen kann, desto weiter kommt man mit einer Batterieladung.
Im Straßenverkehr ist das Thermomanagement vor allem eine Komfort-Funktion, kann gleichzeitig mehr Reichweite generieren und trägt zu mehr Effizienz und einem geringeren CO2-Ausstoß bei. Im Motorsport hat das Thermomanagement eine andere Aufgabe: Hier wird es vor allem dazu verwendet, Höchstleistung in Motor und Getriebe zu generieren. Zusätzlich gilt es den Zielkonflikt zwischen Luftwiderstand und Kühlluftbedarf aufzulösen und somit die Rundenzeit zu verbessern. Damit lässt sich ein effizienteste Thermomanagement auch daran erkennen, wer als erstes über die Ziellinie fährt.