OEM&Lieferant Ausgabe 1/2019

15 der Rumpfgruppe angebauter Leistungselekt- ronik darstellt. Der kompaktere eBooster kann sowohl motor- als auch fahrzeugfest montiert werden. BorgWarners eTurbo hingegen ist ideal für Anwendungen, die über Bauraum für einen größeren Turbolader verfügen. Die Leistung von 3 kW permanent und 6 kW (eBooster) beziehungsweise 7 kW (eTurbo) im Peak wurde gewählt, um bei herkömmlichen Motoren bis 3 l Hubraum deutliche Vorteile im Ansprechverhalten zu erzielen. Vergleich Bei gleicher Antriebsleistung des jeweiligen elektrischen Motors erzeugt der eBooster im Teillastbereich aufgrund höherer Wirkungs- grade des Verdichters mehr Luftzufuhr für den Verbrennungsmotor. Im Bereich höherer Lasten hingegen wird der eTurbo bei besseren Wirkungsgraden betrieben und erreicht ent- sprechend mehr Luftzufuhr. Unter höherer Belastung ist der eBooster in aller Regel im Bypass – hier übernimmt der Turbolader vollständig die Verdichtungsarbeit. Allerdings profitiert das Ansprechverhalten von dem zusätzlichen Abgasmassenstrom bei niedrigen Drehzahlen, der früh das Drehzahl- niveau des Turboladers erhöht. BorgWarners Konzepte wirken sich auch unterschiedlich auf das Beschleuni­ gungsverhalten aus (Abb. 3). Eine Simulation vergleicht einen aufgeladenen 2,0-l-Vierzy- linder-Motor und einen 1,5-l-Vierzylinder mit elektrisch unterstützter Aufladung bei einem Ampelstart. Aufgrund der höheren Effizienz der eingesetzten Technik beschleunigt das Fahrzeug mit eBooster anfangs besser. Bei einer Volllastbeschleunigung von 0 bis 100 km/h spielt der Teillastbereich eine untergeordnete Rolle, die bessere Pumpleis- tung des eTurbo wirkt sich bei höheren Dreh- zahlen daher mehr aus. Die Fahrzeuge mit elektrisch unterstützter Aufladung schlagen im Anfahren das konventionell aufgeladene Fahrzeug trotz Downsizing des Motors in beiden Fällen. Untersucht wurden auch die Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch. Ein simulierter Vergleich zeigt ein konventionell aufgeladenes Fahrzeug mit 2,0-l-Vierzylinder-Ottomotor und ein 48-V-Hybridfahrzeug mit 1,5-l-Ot- tomotor sowie einem 15-kW-Elektromotor – einmal mit eBooster und einmal mit eTurbo. Ebenfalls einbezogen wurden ein 48-V-Hy- brid mit 15-kW-Elektromotor ohne elekt- risch unterstütztes Aufladesystem und ein 2,7-l-Saugmotor. Für eine bessere Vergleich- BorgWarner www.borgwarner.com Webseite Dr. Hermann Breitbach Vice President Global Engineering and Innovation BorgWarner Turbo Systems Kirchheimbolanden www.borgwarner.com barkeit wurden Getriebeübersetzungen und Schaltpunkte angepasst, sowie die Hybrid- strategien fallweise ausgelegt. Als Grundlage dient ein WLTP-Zyklus mit einem 1600 kg schweren Fahrzeug. Durch Downsizing mit 48-V-Hybridtechnik und kürzer übersetzten Antriebsstrang konnte eine Kraftstoffeinsparung von über 15 g CO 2 /km erreicht werden. Dank eBooster werden durch zusätzliches Downsizing wei- tere 4 g, beim eTurbo weitere 2 g CO 2 /km realisiert. Fazit Aufgrund der Verbreitung des 48-V-Bord- netzes sowie Fortschritten bei Leistungs- elektronik und Elektromotortechnik ist die elektrisch unterstützte Aufladung gleicher- maßen technisch wie kommerziell realisier- bar. Der BorgWarner eBooster ist seit 2017 in Serienanwendung, der eTurbo befindet sich in der Entwicklung. Dem zweistufigen Konzept eBooster steht das einstufige System eTurbo gegenüber. Die unterschiedliche Wirkungsweise entsteht durch die eingesetzten Verdichterräder. Das eBooster-Konzept bedeutet durch separate Komponenten zusätzlichen Aufwand. Dem- gegenüber steht aufgrund der höheren Dreh- zahlen beim eTurbo ein größerer Aufwand bei Leistungselektronik, Motor und Lagerung, sodass Gesamtkomplexität und Kosten ähn- lich sind. Der Bauraumbedarf der Konzepte ist hingegen sehr unterschiedlich. Eine Rege- neration elektrischer Energie erlaubt nur der eTurbo, sinnvoll bei hohen Lasten und Dreh- zahlen. Die eBooster-Technik unterstützt Downsizing und Verbrauchsreduzierung, indem das Ansprechverhalten des Motors bei niedrigen Drehzahlen optimiert wird. Der eTurbo dagegen bringt mehr Fahrspaß im kompletten Betriebsbereich und arbei- tet besser bei hohen Motorlasten, während gleichzeitig auch ein gewisses Downsizing ermöglicht wird. Beim eTurbo ist die Leistungselektronik direkt an die Rumpf- gruppe angebaut. Vergleich zwischen eBooster und eTurbo beim Anfahrverhalten.