Frankfurt, Duitsland – Kleinere en elektrische motoren: het ziet er naar uit dat er in de komende jaren heel wat zal veranderen onder de motorkap. Kleinere motoren worden de standaard in plaats van zomaar een trend. Vandaag heeft zowat elk voertuig – een compacte auto, een SUV of een krachtige sportauto – een turbomotor. Voor de traditionele verbrandingsmotor – uitgerust met steeds meer innovatieve technologische snufjes – blijft wereldwijd een belangrijke rol weggelegd. Over vijf jaar zal 98 procent van alle nieuwe voertuigen nog altijd minstens gedeeltelijk op fossiele brandstof lopen. Dat is in het bijzonder het geval voor markten zoals China en de Verenigde Staten. “Moderne verbrandingstechnologie vormt de basis voor een efficiënte mobiliteit”, aldus Dr. Rolf Bulander, lid van de raad van bestuur van Robert Bosch GmbH en voorzitter van Bosch Mobility Solutions.
Tegelijkertijd zien we stilaan een overstap naar elektrische mobiliteit. Bosch verwacht dat tegen 2025 wereldwijd ongeveer 15 procent van alle nieuwe auto’s minstens over een hybride aandrijving zal beschikken. Bovendien zal in Europa meer dan een derde van alle nieuwe auto’s minstens gedeeltelijk elektrisch worden aangedreven. Bulander is ervan overtuigd dat elektrificatie “verbrandingsmotoren naar een hoger niveau zal tillen”. Voertuigen worden schoner en efficiënter – en de extra elektrificatie zal het rijplezier een boost geven.
Interne verbrandingsmotor als basis van een efficiënte mobiliteit
Moderne interne verbrandingsmotoren hebben de voorbije jaren op technisch vlak heel wat vooruitgang geboekt, zoals de cijfers voor Europa duidelijk bewijzen. Sinds 2000 is de CO2-uitstoot van auto’s in Europa met een vierde gedaald, hoewel de prestaties en het gewicht van de voertuigen in dezelfde periode toegenomen zijn. Bestuurders merken het aan de pomp: voor compacte benzineauto’s ligt het standaardverbruik per 100 kilometer vaak onder zeven liter, en voor dieselauto’s vaak onder vijf liter.
Maar zuinigheid alleen volstaat niet meer, de aandrijving moet ook schoner worden. Dat bewijst een blik op strenge emissienormen zoals Euro 6, China 4 of LEV in de Verenigde Staten. Om aandrijvingen even schoon als efficiënt te maken, is uiterst gesofisticeerde technologie nodig. Tijdens IAA 2015 bewijst Bosch met tal van innovatieve producten dat dit haalbaar is. Bosch voert de injectiedruk in dieselmotoren op tot 2.700 bar. De allernieuwste directe injectiesystemen voor benzinemotoren leveren momenteel 350 bar in plaats van 200 bar. Door de verhoogde druk wordt de brandstof fijner verneveld en verbrandt ze veel schoner.
Diesel: ingenieurs richten zich op de uitstoot in reële rijomstandigheden
Bosch besteedt ook bijzonder veel aandacht aan het verfijnen van de dieselmotor. “Diesel is een sleuteltechnologie om de doelstellingen op het vlak van CO2-uitstoot te halen. Vooral in Europa lukt dat niet zonder diesel”, zegt Bulander. In de komende vijf jaar kan een verdere verfijning van de motor alleen al helpen om zelfs de modernste dieselmotoren tot 15 procent zuiniger te maken. In reële rijomstandigheden is zelfs een nog lager brandstofverbruik haalbaar. Uitlopen (“coasting”) is daar een voorbeeld van. In die modus wordt de motor tijdelijk stilgelegd (zelfs bij hoge snelheid), waardoor hij geen brandstof verbruikt.
Ook op het vlak van de uitstoot stellen de ingenieurs bij Bosch zich niet tevreden met een verbetering op papier. De Europese Unie overweegt om vanaf 2017 tests voor de uitstoot in reële rijomstandigheden in te voeren. Voor dieselvoertuigen zal deze meetmethode zich vooral richten op de uitstoot van stikstofoxide en koolstofmonoxide. Ook nu al bestaan er een aantal voertuigmodellen met een bijzonder lage emissie, zelfs in situaties die niet opgenomen zijn in de huidige certificeringcycli, zoals bij snel optrekken of hoge snelheid. De opdracht is nu die technologie beter toegankelijk te maken en kostenefficiënte technologieën te ontwikkelen die voldoen aan de norm, ongeacht de rijomstandigheden.
Hybride: elektrificatie zal verbrandingsmotoren naar een hoger niveau tillen
Bij zware en grote voertuigen volstaat het niet meer om alleen de interne verbrandingsmotor te optimaliseren. De strenge CO2-doelen van de EU voor 2020 zullen er volgens Bosch toe leiden dat de bestuurder bij een SUV ook altijd voor een hybrideversie zal kunnen kiezen. Daar wil Bosch klaar voor zijn. Jaarlijks besteedt deze leverancier van technologie en diensten bijna 400 miljoen euro aan de ontwikkeling van systemen op het vlak van elektrische mobiliteit. Momenteel zijn er ongeveer 30 voertuigmodellen met elektrificatietechnologie van Bosch in productie: in de VS, in China en bij Duitse premiummerken. De onderdelen van Bosch zijn onder meer te vinden in de hybride sportwagens van Porsche en in de hybride modellen van Mercedes, maar ook in voertuigen zoals de BMW i3 met Range Extender. Vooral voor hybrides en plug-inhybrides ziet Bosch in de toekomst grote afzetmogelijkheden. In 2020 moeten er daarvan meer dan 10,5 miljoen van de band rollen.
“Elektrificatie en interne verbrandingsmotoren sluiten elkaar niet uit, maar zijn net complementair”, weet Bulander. Dit wordt bewezen door het nieuwe Boost Recuperation System van Bosch, dat in 2017 op de markt komt. De instaphybride op basis van 48 volt zorgt bij compacte voertuigen in de rijcyclus voor een CO2-daling van ongeveer 6 procent. Die brandstofbesparing is vooral het gevolg van de efficiënte terugwinning van remenergie en kan zelfs nog stijgen via de uitloopfunctie, waarbij de motor ook bij hoge snelheden ten volle gebruik maakt van het start/stopsysteem. Dat brandstof besparen ook bij de instaphybride hand in hand gaat met rijplezier, maakt de boostfunctie van de hybride van 48 volt duidelijk. Wanneer de bestuurder gas geeft, ondersteunt de elektrische motor de interne verbrandingsmotor namelijk met 150 newtonmeter extra koppel.
Elektrische mobiliteit: krachtige accu, zuinige verwarming
Oplossingen met een hoog voltage zijn zelfs nog dynamischer, aangezien bij elektrische motoren het volledige koppel al bij het starten beschikbaar is. Om de komende jaren een groot aantal elektrische auto’s op de weg te krijgen, moeten ze beduidend goedkoper worden. Accutechnologie zal daarbij bepalend zijn: “We verwachten dat accu’s tegen 2020 twee keer zoveel energiedichtheid zullen leveren, maar dan wel voor de helft van de huidige prijs” vertelt Bulander. Voor onderzoek naar de volgende generatie lithium-ionbatterijen hebben Bosch, GS Yuasa en Mitsubishi Corporation hun krachten gebundeld in de joint venture Lithium Energy and Power. Zo brengt GS Yuasa ervaring mee in de celoptimalisering om een accu met een hogere energiedichtheid te ontwikkelen. Bosch levert dan weer zijn expertise op het vlak van complex accubeheer en systeemintegratie.
Maar een grotere accu is niet de enige manier om het bereik van een elektrisch voertuig te vergroten. Ook airconditioning en verwarming kunnen het bereik namelijk flink naar beneden halen. Bosch komt daarom met een slim warmtebeheersysteem. Omdat dit warmtebeheersysteem veel efficiënter is dan vorige versies, kan het bereik van het voertuig tot 25 procent toenemen. “We willen de verschillende motoronderdelen ook onderling laten communiceren”, licht Bulander toe. Een systeem van regelbare pompen en kleppen slaat koude en hitte op bij de bron – bijvoorbeeld in de vermogenselektronica. De warmte kan dan onder andere dienen om de passagiersruimte te verwarmen. Met zo’n geïntegreerd warmtebeheersysteem daalt de energie die ‘s winters nodig is voor de verwarming met tot 60 procent.
Elektrische auto’s zijn goed, maar geconnecteerde elektrische auto’s zijn beter
Daarnaast zal de toenemende internetconnectiviteit het dagelijkse gebruik van elektrische voertuigen praktischer maken. “Elektrische auto’s zijn goed, maar geconnecteerde elektrische auto’s zijn beter”, zegt Bulander. Dat onderstreept de nieuwe smartphoneapp van Bosch Software Innovations. De software- en systeemdivisie van de Bosch Groep heeft een app ontwikkeld die het aanzienlijk eenvoudiger maakt om laadpalen van verschillende providers te reserveren en om voor het elektriciteitsverbruik te betalen. Tot nu toe was er voor iedere provider een afzonderlijke klantenkaart nodig. Om een elektrische auto om het even waar in Duitsland op te laden, heeft een bestuurder voortaan alleen nog een smartphone met de app en een PayPal-account nodig.
Maar de connectiviteit bij elektrische voertuigen gaat zelfs nog verder. Alleen geconnecteerde voertuigen kunnen namelijk optimaal gebruikmaken van het potentieel van de elektrificatie. “Bits en bytes maken auto’s efficiënter”, zegt Bulander. Een voorbeeld hiervan is de geconnecteerde elektronische horizon. Deze Bosch-technologie zal in realtime belangrijke verkeersinformatie over mobiele bouwplaatsen, files en ongevallen leveren. Daarvan profiteren alle voertuigen, of ze nu elektrisch zijn of een interne verbrandingsmotor hebben. Want op basis van de uiterst nauwkeurige gegevens kunnen bestaande functies zoals uitlopen via het start/stopsysteem nog worden verbeterd. Plug-inhybrides kunnen het systeem bovendien gebruiken om een voorspellende rijstrategie te ontwikkelen. Dergelijke technologieën zorgen er zelfs bij heel efficiënte aandrijvingen voor dat de CO2-uitstoot met nog eens meer dan 10 procent daalt.
