Elektro-Autos von BMW: 40 Jahre Erfahrung mit Elektromobilität

BMW i | 11.12.2012 von 4

Das Jahr 2012 bietet für die BMW Group nicht nur aus dynamischer Sicht einen runden Geburtstag: Neben 40 Jahren BMW M GmbH kann in diesem …

Das Jahr 2012 bietet für die BMW Group nicht nur aus dynamischer Sicht einen runden Geburtstag: Neben 40 Jahren BMW M GmbH kann in diesem Jahr auch auf 40 Jahre Elektromobilität unter dem Dach von BMW zurückgeblickt werden: Bei den Olympischen Spielen 1972 in München kamen zwei BMW 1602 Elektro als Begleitfahrzeuge diverser Langstreckenrennen zum Einsatz.

Da mit der damaligen Technik trotz insgesamt 350 Kilogramm schwerer Blei-Batterien nur Reichweiten im Bereich von 60 Kilometer realisierbar waren, war dieses Fahrzeug nie für eine Serienfertigung geplant – genau wie die folgenden Versuchsfahrzeuge. Inzwischen sieht die Situation nicht nur technologisch, sondern auch bezüglich der Erwartungen an saubere Mobilität im urbanen Raum etwas anders aus, weshalb mit dem BMW i3 Ende 2013 das erste in Großserie gebaute Elektroauto der BMW Group auf den Markt kommen wird.

Was sich zwischen der Premiere des BMW 1602 Elektro bei Olympia 1972 und dem Marktstart des BMW i3 Ende 2013 getan hat, klärt der folgende Pressetext von BMW:

BMW 1602 Elektro (1972)
Um die Nutzbarkeit eines elektrischen Antriebs im praktischen Fahrbetrieb zu untersuchen, baut BMW ab 1969 zwei Versuchsfahrzeuge auf Basis der BMW 02er Reihe auf. Dort, wo normalerweise das Schaltgetriebe sitzt, findet nun ein von Bosch entwickelter Gleichstrom-Nebenschlussmotor mit 32 kW Spitzenleistung Platz, der seine Kraft über Zwischengetriebe und Kardanwelle auf die Hinterräder überträgt. Ein thermostatgesteuerter Radiallüfter mit 140 W Leistung übernimmt die Kühlung.
Gespeist wird der 85 Kilogramm schwere Elektromotor von zwölf handelsüblichen Zwölf-Volt-Bleibatterien der Marke Varta, die auf einer Palette im Motorraum untergebracht sind. Der Batteriesatz wiegt nicht weniger als 350 Kilogramm, kann aber als Ganzes entnommen und durch ein frisch geladenes Paket ersetzt werden. Der BMW 1602 Elektro beschleunigt in acht Sekunden von null auf 50 km/h und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h. Die Reichweite in der Stadt beträgt etwa 30 Kilometer, bei konstant 50 km/h etwa 60 Kilometer. Zu Testzwecken setzt BMW die Versuchsträger bei den Olympischen Spielen 1972 in München ein. Dort kommen sie unter anderem als Begleitfahrzeuge beim Marathonlauf zum Einsatz. Schon damals arbeitet die E-Maschine auch als Generator, so dass die beim Bremsen erzeugte Energie in der Batterie gespeichert werden kann (Nutzbremse). Gleichwohl setzt sich schnell die Erkenntnis durch, dass die spezifischen Nachteile des Elektroantriebs nur durch Fortschritte auf dem Batteriesektor lösbar sind. Der BMW 1602 Elektro wird folglich nicht als Lösung, sondern nur als ein erster Entwicklungsansatz betrachtet.

BMW LS Elektro (1975)
Im Juni 1975 startet BMW ein neues Projekt, das in der Folgezeit nie kommuniziert wird. Auf Basis eines ausrangierten BMW LS entsteht ein Versuchsträger, der im Dezember 1976 erste Fahrtests absolviert. Anders als im BMW 1602 kommt ein neuer Gleichstrom-Reihenschlussmotor von Bosch zum Einsatz, zehn Varta Blei-Akkus mit Aquamatik (zentrale Wassernachfüllung und Entgasung) sollen ebenfalls neue Erkenntnisse liefern.
Erstmals ist ein Ladegerät samt Ladekabel und automatischer Endabschaltung an Bord, über das die Batterien an einer herkömmlichen Schuko-Steckdose binnen 14 Stunden aufgela-den werden können. Obwohl die hydraulischen Trommelbremsen des Serienfahrzeugs übernommen werden, arbeitet die elektrische Nutzbremse stets vorrangig. Reduktions- und Ausgleichsgetriebe sind in einem kompakten Block zusammengefasst und mit dem Elekt-romotor verschraubt. Front- und Heckscheibenheizung sowie ein elektrisches Bauknecht Speicherheizgerät sorgen für die Temperierung des Innenraums.

BMW 325iX (1987–1990)
Im Rahmen des Forschungsprojekts „Elektroauto mit Hochenergiebatterie“ (seit 1981) gehen ab 1987 acht von Allrad- auf Frontantrieb umgerüstete Fahrzeuge vom Typ BMW 325iX an den Start. Sie dienen als Versuchsträger für eine neuartige und wartungsfreie Natrium-Schwefel-Batterie (NaS), die von Asea Brown Boveri (ABB) eigens für den Einsatz in einem Elektrofahrzeug entwickelt wurde. Die gegenüber herkömmlichen Bleibatterien dreifach höhere Energiedichte stellt einen echten Fortschritt dar, denn erstmals gibt es eine realistische Perspektive, die spezifischen Nachteile des Elektroantriebs wie Batteriegewicht und Platzbedarf zu verringern. Daneben werden sämtliche Komponenten des Elektroantriebs erprobt und weiterentwickelt. Zu diesem Zweck errichtet BMW einen speziellen Prüfstand mit integriertem Leistungsrechner.
Ebenfalls neu ist ein elektronisches Antriebsmanagement, das die Aufladung an der Steckdose, den Energiefluss zwischen Motor und Batterie sowie den Thermohaushalt des Systems regelt und kontrolliert. Die komplette Steuerungselektronik ist in einem kompakten Komponententräger neben dem Motor platziert. Mit dem elektrisch angetriebenen BMW 3er entschließt sich die Projektleitung zum ersten Mal für eine externe Erprobung im Alltagseinsatz. So beweist ein BMW 3er touring seine Praxistauglichkeit im Zustelldienst der Bundespost, andere Versuchsfahrzeuge bewähren sich als Stadtautomobile bei Landesbehörden und Kommunen. Nicht zuletzt deshalb sind die Testwagen mit einer Diesel-Warmwasseraufbereitung für die Innenraumheizung ausgerüstet.

BMW E1 und E2 (1991–1993)
Ermutigt durch die positiven Erfahrungen mit der neuen NaS-Batterie wird die BMW Technik GmbH mit der Entwicklung eines eigenständigen Elektromobils beauftragt. Ziel ist es, die Vor- und Nachteile des Elektroantriebs im praktischen Einsatz zu erkunden. Zu den Vorgaben zählen alltagsgerechte Fahrleistungen, eine akzeptable Reichweite, genügend Platz für vier Personen plus Gepäck sowie hohe Sicherheitsstandards bei möglichst geringem Gewicht. Das Ergebnis wird der Öffentlichkeit nach nur zehn Monaten Entwicklungszeit auf der IAA 1991 in Frankfurt präsentiert: Es ist der BMW E1, ein Citymobil mit kompakten Maßen von L/B/H 3.460/1.648/1.500 Millimeter, langem Radstand (2.325 mm) und einem variablen Innenraum.
Noch heute, 20 Jahre später, lesen sich viele Details wie die Beschreibung aktueller Technik. So weist die konsequent auf Leichtbau getrimmte Karosserie eine hochstabile Struktur aus Aluminium-Strangpressprofilen und eine Außenhaut aus überwiegend recyclingfähigem Kunststoff auf. Front- und Heckklappe bestehen aus Alu.
Die 200 Kilogramm schwere Hochenergiebatterie befindet sich in einem Sicherheitsrahmen unter den Rücksitzen, während der eigens entwickelte Elektromotor samt Getriebe in die Hinterachse integriert ist. Ein neues Elektronik-Konzept mit zwei Hauptmodulen übernimmt die intelligente Steuerung aller elektrischen Komponenten, deren Abwärme für die Innenraumheizung genutzt wird. An der Steckdose sind die Batterien nach nur sechs Stunden wiederaufgeladen, an einer speziellen Ladesäule benötigt der Vorgang nur noch zwei Stunden. Mit Reichweiten von bis zu 160 Kilometer in der Stadt deckt der BMW E1 auch den Einzugsbereich von Ballungszentren ab.
In einer zweiten Entwicklungsstufe, die 1993 ebenfalls auf der IAA vorgestellt wird, ist der BMW E1 mit einem neuen Energiespeicher auf Basis von Natrium-Nickelchlorid (NaNiCl2) ausgerüstet. Die „Zebra“-Batterie stellt einen weiteren Schritt nach vorn dar, weil nicht nur die Haltbarkeit, sondern auch Reichweite und Fahrleistungen verbessert werden können. Zudem ist der Antrieb des BMW E1 so effizient ausgelegt, dass die beim Verzögern generierte Energie automatisch in die Batterie zurückgespeist wird. Schon ein Jahr zuvor hatte BMW auf der Los Angeles Motor Show den E2 präsentiert. Die Studie auf Basis des ersten BMW E1 war in Dimensionierung und Leistung speziell auf den US-amerikanischen Markt zugeschnitten.

BMW 325 / BMW electric (1992–1997)
Auf Basis der dritten Generation des BMW 3er entstehen ab Anfang der 1990er Jahre rund 25 Versuchsträger, mit denen neue Komponenten getestet und optimiert werden, um die elektrische Antriebstechnik weiter in Richtung Serienreife zu entwickeln. Die erste Generation dieser Prototypen nimmt mit acht Fahrzeugen am weltweit größten öffentlichen Feldversuch auf der Insel Rügen teil. Dabei handelt es sich um ein gemeinschaftliches Forschungsprojekt verschiedener Hersteller, das vom Bundesministerium für Forschung und Technologie unterstützt wird. Sechs weitere Versuchsfahrzeuge werden in den Fuhrpark der bayerischen Staatsregierung integriert. Probleme im Umgang mit den Natrium-Schwefel-Batterien führen 1993 zur Umrüstung auf die aus dem BMW E1 bekannten Natrium-Nickelchlorid-Speicher. Ein BMW 325 der Rügen-Flotte wird mit einer Nickel-Cadmium-Batterie (NiCd) ausgerüstet. Im Rahmen der Entwicklung werden bis zu 45 kW starke Elektromotoren eingesetzt, die inklusive Getriebe nur noch 65 Kilogramm wiegen. Fortschritte sind auch bei der Speichertechnik zu verzeichnen: Per Schnellladung erreichen die Batterien nach nur 40 Minuten 75 Prozent ihrer Kapazität. Schließlich gelingt es den Ingenieuren, im Fahrbetrieb bis zu 20 Prozent der elektrischen Energie durch Rekuperation zurückzugewinnen.
Die Erprobung verschiedener Motoren, Getriebe und Energiespeicher liefert zwischen 1992 und 1996 große und detaillierte Datenmengen und damit wichtige Aufschlüsse für die weitere Entwicklung. So entstehen zwischen 1995 und 1997 zehn weitere Versuchsträger der zweiten Generation, die erhebliche Verbesserungen in Sachen Fahrleistungen und Reichweite aufweisen. Die auffällig gelb lackierten „BMW electric“ werden überwiegend von den BMW Fachbereichen eingesetzt.

MINI E (seit 2008)
Mit dem 2008 erstmals präsentierten Mini E bringt die BMW Group eine Flotte von über 600 rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen für die private Nutzung im Alltagsverkehr zum Einsatz. Das E-Mobil wird im Rahmen eines breit angelegten Pilotprojekts an ausgewählte Privat- und Firmenkunden zunächst in den USA und dann auch in Europa ausgeliefert. Mit dem MINI E erreicht die Entwicklung von Lithium-Ionen-Akkus für Automobile eine neue Stufe, denn Leistungsfähigkeit, Speicherkapazität und Abmessung stehen bereits in einem sehr günstigen Verhältnis. Erstmals wird den Kunden eine Spezial-Ladestation, die sogenannte Wallbox, zur Verfügung gestellt, an der die Energiespeicher binnen zweieinhalb Stunden vollständig gefüllt werden können. Fahrleistungen, Reichweite und Alltagstauglichkeit des MINI E tragen in den Folgejahren dazu bei, Interesse und Akzeptanz für elektrische Antriebskonzepte weiter zu steigern.
Die Auswertung der im Alltag gewonnenen Erkenntnisse fließt unmittelbar in den Entwicklungsprozess von Serienfahrzeugen ein, zumal die BMW Group ein Megacity Vehicle (MCV) für großstädtische Ballungsräume bereits klar projektiert hat.

BMW ActiveE (seit 2010)
Nur ein gutes Jahr nach Vorstellung des Mini E vollzieht die BMW Group mit der Weltpremiere des BMW Concept ActiveE Anfang 2010 einen weiteren Schritt in Richtung emissionsfreies Serienfahrzeug. Denn im BMW ActiveE, der auf dem BMW 1er Coupé basiert, werden bereits die Antriebskomponenten und Energiespeicher des zukünftigen Megacity Vehicle (MCV) im Vorserienstadium erprobt. Zu diesem Zweck geht 2011 eine Testflotte von über 1.000 Fahrzeugen an den Start. Mit einer Leistung von 125 kW und einem maximalen Drehmoment von 250 Newtonmetern beschleunigt der BMW ActiveE in nur neun Sekunden von null auf 100 km/h. Dabei ermöglicht der neu konzipierte Lithium-Ionen-Akku eine Reichweite von rund 160 Kilometer im Alltagsbetrieb. In der Zwischenzeit kündigt die BMW Group an, das MCV unter der neuen Submarke BMW i von 2013 an auf den Markt zu bringen. Im BMW ActiveE sind die elektrischen Vorserien-Komponenten in teils identischer, teils ähnlicher Auslegung integriert, ohne das Raumangebot des kompakten BMW 1er Coupé einzuschränken. Elektromotor, Getriebe und Leistungselektronik sind dabei vollständige Eigenentwicklungen der BMW Group.

Den technischen Fortschritt, den die BMW Group in wenigen Jahren erzielt hat, zeigt ein Vergleich mit dem MINI E: Im künftigen BMW i3 nimmt der Elektroantrieb bei gleicher Leistung rund 40 Prozent weniger Raum ein als im Erprobungsträger von 2008.

  • Kr1s

    Ha!
    Erster Frontantriebs-Dreier bereits 1987! ;)
    Chris

  • BMW_550i

    Danke Benny für diesen Bericht! Sehr schöne Bilder und tolle, sehr interessante Technik, die BMW da eingesetzt hat!

    Grüße 550i

    PS.: Man beachte den negativen Sturz des 1602 :D

  • Mathias

    Das Marktgeschrei von BMW kann wieder einmal als schlechter Scherz bezeichnet werden.
    Dieser Konzern tut ja gerade so, als hätte man 40 Jahre lang Elektroautos gebaut.
    Zwischen den einzelnen Versuchsträgern, denn mehr steckt nicht dahinter, liegen mehrheitlich Jahre oder sogar Jahrzehnte.
    Das wäre so, als würde ich behaupten, 40 Jahre studiert zu haben, um dann wenns hochkommt 5 Jahre Vorlesungen und Seminare besucht zu haben.
    Wer dieser Unternehmenspropaganda glaubt, dem ist wirklich nicht mehr zu helfen.

    • r8v8

      so ist es. dann haben ´fast alle hersteller jahrzehntelange erfarung mit dem e-antrieb, denn die hat es vom anfang der automobilegeschichte gegeben. da kannst du jeden hersteller nehmen, irgendwann hatte der mal ein paar versuchsträger oder sogar autos an endkunden verkauft.

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