AutoRai

Saab BioPower Hybrid Concept: âs werelds eerste hybrideauto zonder fossiele brandstoffen

(3/31/2006)
Op de autoshow van Stockholm (30 maart tot en met 9 april 2006) introduceert Saab de innovatieve Saab BioPower Hybrid Concept. Bijzonder aan dit concept is, dat de auto geen fossiele CO uitstoot, terwijl hij wel verbeterde prestaties biedt. Bovendien heeft deze auto een aantal brandstofbesparende eigenschappen door de unieke combinatie van het gebruik van pure bio-ethanol en elektrische energie. De showauto, een Saab 9-3 Cabriolet, is daarmee de eerste hybrideauto die geen fossiele brandstoffen nodig heeft en is bovendien âs werelds eerste cabriolet met hybrideaandrijving. De Saab 9-3 BioPower Hybrid Concept is voorzien van een 2,0-liter turbomotor, die een imposant vermogen van 260 pk (191 kW) levert. Deze motor wordt bijgestaan door elektromotoren met een gecombineerd vermogen van 53 kW. Daarmee kan deze Saab 9-3 kortstondig een koppel genereren dat driemaal zo groot is als dat van zijn equivalent dat alleen op benzine loopt. Het is een sportieve combinatie die nog betere prestaties levert â zoals van Saab verwacht mag worden â en zuiniger met brandstof omspringt, waardoor hij een ruimere actieradius heeft.

Het modulaire hybridesysteem van Saab haalt zijn energie uit een onderhoudsvrij 300-volts accupakket. De aandrijving vindt plaats via een 15 kW sterke startmotor met geïntegreerde dynamo en een 38 kW sterke elektromotor â die achterin is gemonteerd en die de achterwielen aandrijft. Hierdoor beschikt de auto tevens over vierwielaandrijving. Het systeem is in de auto gemonteerd zonder dat er concessies zijn gedaan aan de binnenruimte of de bagagecapaciteit, zoals te zien is bij de onthulling van de Saab 9-3 Convertible in Stockholm.

De 2,0-liter BioPower-krachtbron is geheel van aluminium en is aangepast voor gebruik van pure E100 bio-ethanol, zodat er helemaal geen fossiele CO -emissie meer plaatsvindt. Deze krachtbron werkt samen met het elektrische aandrijfsysteem. Dit biedt een brandstofbesparende start-stopfunctionaliteit en een kortstondige koppelvergroting wanneer dat nodig is, terwijl er tevens een ânulmodusâ is, waarin de auto alleen op elektrische energie door het stadsverkeer rijdt en tevens remenergie regenereert.

Het prototype van de BioPower Hybrid Concept is een 9-3 Sport Sedan met automatische transmissie. Naar verwachting zal deze auto in slechts 6,9 seconden optrekken van 0 tot 100 km/uur, een behoorlijke verbetering ten opzichte van de 8,8 seconden die de conventionele benzineauto daarvoor nodig heeft. Nog indrukwekkender is de tussenacceleratie met de âkick-downâ van 80 naar 120 km/uur, die slechts 5,5 seconden in beslag neemt.

âHybrides zijn in de toekomst zeker interessant voor Saab. Dit project stelt ons in staat om het potentieel van de hybridetechnologie in combinatie met BioPower te onderzoeken en te evaluerenâ, aldus Jan Ãke Jonsson, Managing Director van Saab Automobile AB. âHoewel deze exacte hybridetoepassing nog niet in ons huidige productieplan past, is het project bijzonder waardevol omdat het onze expertise op dit gebied vergroot. Het toont ons hoe we de sportieve prestaties die met Saab worden geassocieerd, met hernieuwbare energiebronnen verder kunnen ontwikkelen en hoe we zuiniger met energie kunnen omgaan.â

De Saab BioPower Hybrid Concept is het eerste project dat als gezamenlijk investeringsprogramma van General Motors R&D (Research and Development) en de Zweedse regering wordt aangekondigd. De Zweedse regering heeft in het Zweedse Trollhättan een onderzoeks- en ontwikkelingscentrum geopend, dat zich richt op veiligheid, emissies en geavanceerde fabricagemethoden van autoâs. Dit centrum werkt samen met diverse Zweedse universiteiten, onderzoekslaboratoria en toeleveranciers.

Saab is een volledige dochteronderneming van General Motors en maakt zich sterk voor de beperking van uitlaatgasemissies en het verlagen van het brandstofverbruik. Daartoe heeft GM een geavanceerde aandrijftechnologie ontwikkeld, die in drie stappen zal worden ingevoerd. Het uiteindelijke doel is de introductie van voertuigen die door een waterstofcel worden aangedreven. Waterstofcellen produceren alleen water, waardoor de auto uit het milieudebat zal verdwijnen.

Op de korte en middellange termijn is hybrideaandrijving een tussenoplossing die een brug slaat tussen de huidige technologie en de met waterstof aangedreven autoâs van de toekomst. GM richt zich tevens op de introductie van alternatieve brandstoffen en nieuwe technieken die het rendement van verbrandingsmotoren en transmissies verbeteren, zodat de uitlaatgasemissies en het brandstofverbruik omlaag gaan.

BioPower-aandrijving
De Saab 9-5 2.0t BioPower is nu al een enorm verkoopsucces in Zweden, waar het op dit moment de bestverkochte âflexibeleâ brandstofauto op de markt is. De auto maakt gebruik van een snelgroeiend netwerk van tankstations die E85 verkopen, een brandstof die voor 85 procent uit bio-ethanol en voor 15 procent uit benzine bestaat.

De Saab BioPower Hybrid Concept gaat een stap verder doordat de motor op pure E100 bio-ethanol loopt. Hiervoor werd de huidige aluminium 16-kleps 2.0 turbomotor van de Saab 9-3 doorontwikkeld. De krachtbron levert nu een vermogen van 260 pk en een maximumkoppel van 375 Nm. Dit betekent een toename van resp. 24 en 25 procent ten opzichte van de benzineversie. De motor is voorzien van een startmotor met geïntegreerde dynamo die de laadstroom levert voor het 300-volts accupakket, dat onder de vloer van de kofferbak is gemonteerd.

De nieuwe krachtbron behoudt zijn flexibele brandstofmogelijkheden en is voorzien van Saabs directe âSIDIâ-injectie (Spark Injected Direct Injection). Dit systeem zorgt voor optimale verbranding van de E100-brandstof en voor dezelfde, uitstekende koudestarteigenschappen als die van de normale benzinemotor. Variabele in- en uitlaattiming geven een optimale ademhaling, terwijl duurzamere kleppen en klepzittingen samen met bio-ethanolbestendige materialen in het brandstofsysteem zorgen dat de krachtbron niets aan levensduur hoeft in te boeten.

De compacte 42-volts ISG-startmotor/dynamo (Integrated Starter Generator) is in het vliegwiel tussen de motor en de transmissie ingebouwd en vormt de basis van het energiebesparende start-stopsysteem van de BioPower Hybrid Concept. De ISG vervult een multifunctionele rol als startmotor, dynamo en 15 kW sterke aandrijfondersteuning van de krachtbron, terwijl het ook resterende trillingen van de krukas elimineert.

Om de brandstofbesparing te optimaliseren zijn er nog een tal van andere maatregelen genomen. Zo worden hulpsystemen als de waterpomp, de airconditioning en de stuurbekrachtiging niet meer door een riem aangedreven. Ze worden nu elektrisch aangedreven via het hybridesysteem.

De Saab BioPower Hybride Concept is uitgerust met een vijftrapsautomaat met sequentiële Saab Sentronic-schakeling. De elektrische aandrijving van de achterwielen biedt daarnaast de mogelijkheid tot vierwielaandrijving.

Hybride-booster
Behalve de ISG heeft de Saab BioPower Concept een tweede hybridesysteem, waarvan de besturingstrategie is gericht op efficiënt energiemanagement door het terugwinnen, opslaan en hergebruiken van energie die bij een conventionele benzinemotor verloren gaat. Het ontwikkelingsteam heeft de expertise van General Motors op het gebied van hybrideaandrijving aangewend voor de ontwikkeling van de start-stopfunctionaliteit, de elektrische achterwielaandrijving en de regeneratie van remenergie. Het systeem heeft omvormers voor de omzetting van wisselstroom naar gelijkstroom en voor de omzettingen tussen de 12-, 42- en 300-volts systemen. Verder bestaat het systeem uit slechts drie basiscomponenten: twee elektromotoren en een accupakket.

De elektrische energie is opgeslagen in een 300-volts lithium-ion accupakket met 42 cellen. De prestaties van de accuâs worden nauwkeurig in de gaten gehouden en beheerd door een elektronische besturingseenheid, waar de elektrische stroom van de motor doorheen wordt geleid. Het accupakket is onder de vloer van de kofferruimte ondergebracht zonder dat dit ten koste gaat van de bagageruimte, zoals te zien is bij de auto op de autoshow van Stockholm.

De accuâs bedienen een compacte, 38 kW sterke elektromotor die zich tussen de achterwielen bevindt. Deze motor drijft de wielen aan via een differentieel en twee aandrijfassen. Bij lage snelheden kan deze âRDUâ-aandrijfunit (Rear Drive Unit) kortstondig 666 Nm extra koppel genereren.

Tijdens het remmen doet de RDU dienst als dynamo, zodat de remenergie wordt geregenereerd. De RDU wint de bewegingsenergie die anders tijdens het remmen verloren zou gaan, terug en zet deze om in laadstroom voor de accuâs. Ook wanneer de bestuurder het gas loslaat, zorgt de RDU voor extra lading doordat deze de energie van de roterende aandrijfassen in laadstroom omzet zonder dat dit leidt tot een merkbare verandering van de mate van vertraging.

De tweede elektromotor is de ISG-startmotor met geïntegreerde dynamo. Deze motor is in het vliegwiel tussen de motor en de transmissie ingebouwd. Desgevraagd levert de motor 15 kW extra vermogen en 120 Nm extra koppel, dat samen met het koppel van de verbrandingsmotor naar de voorwielen wordt geleid.

Voordelen
De geavanceerde elektronische besturing van de hybridecomponenten is volledig afgestemd op de eigenschappen van de BioPower-krachtbron, zodat ze naadloos samenwerken en maximaal energie besparen.

Tijdens veranderende rijomstandigheden worden beide elektromotoren geactiveerd om de vermogensafgifte van de motor te verhogen, de acceleratie vanuit stilstand sterk te verbeteren en in de hogere versnellingen vlotter te accelereren, zodat er sneller en veiliger kan worden ingehaald. Het vermogen kan kortstondig met maar liefst 28 procent worden verhoogd zonder dat dit ten koste gaat van het brandstofverbruik.

Elektromotoren hebben het voordeel dat ze al vanuit stilstand het maximumkoppel kunnen leveren. De Saab BioPower Hybrid Concept profiteert hiervan en heeft daardoor beduidend meer trekkracht beschikbaar vanuit stationair toerental tot ongeveer 1.500 t.p.m. In dit stadium wordt het beschikbare aandrijfkoppel zelfs verdrievoudigd!

Het automatische start-stopsysteem is in staat tot een brandstofbesparing van vijf tot zeven procent. Dit systeem zet de motor onmiddellijk uit zodra de motor stationair draait, zodat er brandstof wordt bespaard. Zodra de bestuurder het rempedaal loslaat wordt de motor direct weer gestart dankzij de krachtige ISG-elektromotor. Deze operatie vindt plaats zonder dat de bestuurder er iets voor hoeft te doen.

In druk verkeer wordt de brandstofbesparing nog verder vergroot dankzij de ânulmodusâ van het Saab BioPower Hybrid Concept. In deze modus is het brandstofverbruik nihil, net als de uitstoot van schadelijke gassen. De bestuurder kan de ânulmodusâ inschakelen via een knop in de middenconsole. De verbrandingsmotor wordt dan bij snelheden onder de 50 km/uur automatisch uitgeschakeld, waarbij de auto overgaat op elektrische aandrijving via de RDU (achterwielaandrijving). In deze modus beschikt de auto over een actieradius van 10 tot 20 kilometer. De verbrandingsmotor wordt soepel ingeschakeld als de accuâs ontladen raken of als de gasklepopening om een acceleratie tot boven de 50 km/uur vraagt.

Als de verbrandingsmotor is uitgeschakeld, blijven alle systemen â de stuurbekrachtiging, de airconditioning en de verlichting â gewoon werken omdat ze nu permanent elektrisch worden aangedreven via het accusysteem. Door het verwijderen van overbodige belastingen op de motor wordt nog meer brandstof bespaard, waardoor de actieradius van de Saab 9-3 BioPower Hybrid Concept op een standaard 62-litertank een zeer ruime 800 kilometer bedraagt.

Ten slotte kan de tractie bij gladheid worden geoptimaliseerd door de toevoeging van vierwielaandrijving, zodat ook de stuureigenschappen en veiligheid worden verbeterd. Als de elektronische tractiecontrole (TCS) bijvoorbeeld een gebrek aan grip bij de voorwielen constateert, kan de auto in balans worden gebracht door de achterwielaandrijving bij te schakelen.

Het instrumentarium van de Saab BioPower Hybrid Concept is net zo discreet als de installatie van het hybridesysteem zelf. In het dashboard lichten icoontjes op die aangeven of de auto door de verbrandingsmotor, de elektromotoren of beide wordt aangedreven. Een extra meter geeft de conditie van het accupakket weer. Bij elektrische aandrijving zal de naald gestaag zakken, terwijl hij weer klimt wanneer de verbrandingsmotor voor laadstroom zorgt. De turboboostmeter is gekalibreerd met behulp van drie icoontjes, die op een speelse manier verwijzen naar de vernieuwbare energiebronnen waarvan de auto gebruikt maakt.

De Saab BioPower Hybrid Concept is ontworpen voor verbeterde prestaties en waardevolle energiebesparingen. Het concept kan het rijplezier verbeteren terwijl het weer een extra stap zet in het streven naar duurzame mobiliteit.

BedrijfsautoRAI.nl