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Kooperationsprojekt: Forschungsfahrzeug mit Erdgas-Hybridantrieb

Nach zweijähriger Forschung und Entwicklung stellt die Universität Stuttgart ein Fahrzeug mit Erdgas-Hybridantrieb vor. In einem Opel Astra Caravan hat ein Forschungsteam unter der Leitung der Adam Opel GmbH systematisch das CO2-Reduktionspotenzial eines hubraumkleinen Erdgas-Turbomotors und des Elektroantriebs kombiniert. Weitere Partner in dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Projekt waren die Robert Bosch GmbH, das Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart sowie das Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS). Das Forschungsfahrzeug soll eine CO2-Emission von unter 90 Gramm pro Kilometer aufweisen.

Das Forschungsfahrzeug verfügt über ein Start-Stopp-System, eine Rückgewinnung der Bremsenergie und einen von der Universität Stuttgart entwickelten, vorausschauenden Hybridkoordinator. Dieser nutzt die im Fahrzeug vorhandenen Sensoren und ein GPS-Signal zur Erkennung von Fahrstreckenprofilen und speichert diese ab. Bei wiederholtem Fahren auf einer Strecke wird diese Information zur Optimierung des Energiemanagements genutzt. Das lernende System basiert auf Sensoren, die in jedem modernen Serienfahrzeug ohnehin vorhanden sind. Auf diese Weise können mit geringem Kostenaufwand erhebliche Verbesserungen erreicht werden.

Der Dreizylindermotor des Astra-Forschungsfahrzeugs kombiniert niedriges Gewicht und geringe innere Reibung mit der hohen Klopffestigkeit von Erdgas oder Biogas. Der 1,0-Liter -Erdgasmotor basiert auf dem Opel-Familie-0-Motor. Durch eine am IVK / FKFS entwickelte Turboaufladung mit Abgasrückführung und einer speziellen Hybrid-Applikation wurde die Leistung des Motors von 44 auf 71 Kilowatt und das Drehmoment von 80 auf 160 Newtonmeter gesteigert. Die Erdgastanks sind im Unterboden des Fahrzeugs angeordnet.

Die Universität Stuttgart entwickelte eine spezielle Motorabstimmung, um das Erdgas-Turbotriebwerk und den von Bosch bereitgestellten Elektromotor in Hybrid-Konfiguration zu betreiben. Letzterer ermöglicht dank 35 Kilowatt Leistung und 160 Newtonmeter Drehmoment auch den rein elektrischen Fahrbetrieb sowie eine Drehmoment-Unterstützung in der Beschleunigungsphase des Fahrzeugs. Eine zusätzliche Kupplung zwischen Motor und E-Maschine ermöglicht elektrisches Anfahren und Rückwärtsfahren sowie den Boostbetrieb und die Bremsenergie-Rückgewinnung. Das Automatisierte Fünfgang-Schaltgetriebe kommt in verschiedenen Opel-Fahrzeugen zum Einsatz. Die Leistungselektronik wurde von Bosch entwickelt. Eine von GM für Brensstoffzellen-Fahrzeuge entwickelte Nickelmetallhydrid-Batterie mit integriertem Batteriemanagement, einer Nennspannung von 255V und einer Kapazität von 7 Ah stellt die notwendige elektrische Energie zur Verfügung.

Das modulare Softwarekonzept wurde so ausgelegt, dass das Hybridsystem auf einfache Weise mit vorhandenen Serienkomponenten gekoppelt werden kann. Damit wird die Entwicklungszeit für Hybridfahrzeuge auf der Basis von Modellen mit konventionellem Antrieb erheblich verkürzt. Die Software wurde parallel zum Aufbau des Fahrzeug-Prototyps unter Einsatz eines Hardware-in-the-Loop-Prüfstands und im FKFS-Fahrsimulator entwickelt. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte