Forschung zu Hybridantrieb aus Elektro- und Erdgasmotoren

Forschungsteams der TU Darmstadt entwickeln zusammen mit Industriepartnern einen Antrieb für ein Hybridfahrzeug bestehend aus zwei E-Motoren und einem emissionsminimierten Erdgasmotor. Das unter dem Namen DE4LoRa firmierende Projekt sieht auch eine Erprobung des Antriebs unter Realbedingungen vor.

DE4LoRa steht für „Doppel-E-Antrieb for Long Range“ und sieht zunächst die Entwicklung eines prototypischen Antriebskonzepts in der oben genannten Zusammensetzung vor. Nach erfolgreichen Prüfstandtests soll das System aber auch unter realen Bedingungen in zwei Versuchsfahrzeugen erprobt werden.

„Für viele Nutzer, deren tägliche Fahrten selten 100 Kilometer überschreiten, sind Hochvolthybride eine zukunftsfähige Lösung“, sagt Professor Dr.-Ing. Stephan Rinderknecht, Spezialist für mechatronische Systeme im Maschinenbau an der TU Darmstadt und einer der Initiatoren von DE4LoRa. „Sie bieten lokal emissionsfreies elektrisches Fahren auf Alltagsstrecken und gleichzeitig volle Langstreckentauglichkeit. Die technische Grundlage in Form einer neuen Referenzarchitektur entwickeln und erproben wir mit DE4LoRa.“

Das Antriebskonzept soll durch seine einfach gehaltene Struktur einen hohe Effizienz und Reichweite bei im Vergleich zu klassischen PHEV geringen Kosten bieten. Die einzelnen Elektro- und Erdgasmotoren werden dabei über ein spezielles Getriebekonzept verbunden – eine sogenanntes Dedicated Range-Extender Transmission (DRT) – und bilden auf Basis einer Spannung von 800 Volt „einen vollwertiger hocheffizienten elektrischen Antrieb“.

Für den Ladevorgang entwickeln die Forscher ein bidirektionales Ladesystem, das die Ladeverluste auf ein Minimum reduzieren soll. Auch der elektrische Fahrbetrieb sei durch die Mehrgängigkeit des Antriebsstrangs und zwei baugleiche E-Maschinen für eine Minimierung der Verluste konzipiert. Hier mache man sich zu Nutze, dass ein kleiner E-Motor, der höher ausgelastet wird, effizienter sein kann als eine große Maschine, heißt es in einer begleitenden Mitteilung. Präzise Leistungswerte zu den Motoren nennt das Forscherteam derweil nicht.

Der reine Erdgasmotor im Hybridsystem ist eine Eigenkreation, soll sich typbedingt durch geringe Treibhausgasemissionen auszeichnen und effizienter arbeiten als ein Dual-Fuel-CNG-Motor. „Durch intelligente Nutzung der beiden E-Maschinen muss der DE4LoRa-Gasmotor nicht allen dynamischen Veränderungen folgen und kann so öfter in hocheffizienten und schadstoffarmen Betriebsbereichen laufen – in einem sogenannten phlegmatisierten Betrieb. Das spart weiteren Kraftstoff, ermöglicht einen weniger komplexen Aufbau und eine kleinere Dimensionierung, was die Kosten senkt. Bei zukünftiger Verwendung von auf regenerativer Basis hergestellten synthetischen Gasen kann der Antrieb auch auf Langstrecken CO2-neutral genutzt werden“, führt das Projektteam aus. Durch den neuartigen Ansatz zeige DE4LoRa Hybridpotenzial auch für kleinere Fahrzeugsegmente auf.

Als Verbundkoordinator des Projekts agiert Vitesco Technologies. Die TU Darmstadt ist mit jeweils zwei Instituten des Fachbereichs Maschinenbau (Institut für Mechatronische Systeme und Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe) und des Fachbereichs Elektrotechnik und Informationstechnik (Institut für Elektrische Energiewandlung und Institut für Leistungselektronik und Antriebsregelung) beteiligt. Die weiteren Industriepartner sind APS-technology GmbH, AVL Software and Functions GmbH, BMZ Germany GmbH, COMPREDICT GmbH, Hyundai Motor Europe Technical Center GmbH, Isar Getriebetechnik GmbH & Co. KG und die Windschiegl Maschinenbau GmbH.

Das Projektvolumen beläuft sich auf rund zehn Millionen Euro. Dazu steuert das BMWi rund 6,4 Millionen Euro Fördermittel bei.
tu-darmstadt.de