Forschungsprojekt „DE4LoRa“: TU Darmstadt forscht an 800-Volt-Hybridfahrzeug

Forschungsprojekt "DE4LoRa": TU Darmstadt forscht an 800-Volt-Hybridfahrzeug

Copyright Abbildung(en): TU Darmstadt

Forschungsteams der TU Darmstadt entwickeln zusammen mit Industriepartnern einen Antrieb für ein Hybridfahrzeug, bestehend aus zwei Elektromotoren und einem emissionsminimierten Erdgasmotor. Das Vorhaben im Rahmen des Projekts namens „DE4LoRa“ wird mit rund 6,4 Millionen vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert, das gesamte Projektvolumen beträgt rund zehn Millionen Euro. So will das BMWi die Entwicklung effizienter und umweltfreundlicher Mobilität vorantreiben.

Zukünftige Fahrzeuge sollen zalltagstauglich und bezahlbar sein – dies kann mit verschiedensten Antrieben umgesetzt werden. Die TU Darmstadt forscht schon länger an neuen Lösungsansätzen und Antrieben, darunter auch das Projekt namens „DE4LoRa“. Es steht für „Doppel-E-Antrieb for Long Range“ und enthält ein prototypisches Antriebskonzept mit einem elektrischen Antrieb, der durch eine zusätzliche Hybridisierung hohe Reichweiten erreichen kann. Das neuartige Antriebskonzept soll nach erfolgreichen Prüfstandtests auch unter Realfahrbedingungen in zwei Versuchsfahrzeugen erprobt werden. Bilder vom Fahrzeug gibt es leider noch nicht, doch versprechen die Forschungsteams „ein stimmiges Gesamtkonzept mit höchster Effizienz“: „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“. Weiter sagt er: „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.“

Entwicklung eines Neuansatzes für Hybride

Für viele Nutzer, deren tägliche Fahrten selten 100 Kilometer überschreiten, sollen Hochvolthybride eine zukunftsfähige Lösung darstellen. Hochvolthybride, wie die populären Plug-In Hybride, sind bisher vor allem im oberen Preissegment zu finden, weil die reine Erweiterung des konventionellen um einen elektrischen Antrieb die Fahrzeuge verhältnismäßig teuer macht. Als Alternative haben sich rein batterieelektrische Antriebe etabliert. Bei Verwendung sehr großer Batteriekapazitäten sind dabei auch längere Strecken möglich. Für viele Nutzungsprofile und Randbedingungen bleiben bei beiden Konzepten Potentiale einer weiteren Minimierung des gesamtökologischen Fußabdrucks offen. Hier setzt „DE4LoRa“ an: Das Antriebskonzept vereine durch die einfach gehaltene Struktur des hybriden Doppel-E-Antriebes die Ziele einer hohen Effizienz mit geringen Kosten und einer hohen Reichweite. Die Antriebe werden dabei über ein spezielles Getriebekonzept verbunden, das als sogenanntes Dedicated Range-Extender Transmission (DRT) klassiert werden kann.

Auf Basis einer Spannung von 800 Volt werde ein vollwertiger hocheffizienter elektrischer Antrieb realisiert. Dies beginne mit einem Ladevorgang, für den ein bidirektionales Ladesystem entwickelt wird, das die Ladeverluste auf ein Minimum reduzieren soll. Dabei könne auf einen voluminösen Transformator im Fahrzeug verzichtet werden, ohne dass es Abstriche bei der elektrischen Sicherheit gibt. Auch der elektrische Fahrbetrieb ist durch die Mehrgängigkeit des Antriebsstrangs und zwei baugleiche E-Maschinen für eine Minimierung der Verluste konzipiert. Hier macht man sich laut eigener Angaben zu Nutze, dass ein kleiner E-Motor, der höher ausgelastet wird, effizienter sein kann als eine große Maschine (Downsizing-Effekt).

Je nach Lastanforderung und Geschwindigkeit ergebe sich in „DE4LoRa“ die Freiheit, entweder nur eine E-Maschine (für geringere Leistungen) oder beide mit insgesamt vier unterschiedlichen Getriebeübersetzungen zu nutzen. Dabei ist der Großteil der Alltagsfahrten mit einer moderaten Batteriekapazität vollumfänglich elektrisch möglich. Da der Verbrennungsmotor über vier parallele Gänge verfügt sowie seriell hinzugeschaltet werden kann, ist das Konzept trotz – verglichen mit batterieelektrischen Fahrzeugen – geringer Batteriekapazität durch seine Hybridisierung langstreckentauglich.

Konzipierung eines reinen Erdgasmotors

Hierfür konzipieren die Forschenden einen reinen Erdgasmotor (betrieben mit Compressed Natural Gas, CNG), der sich typbedingt durch geringere Treibhausgasemissionen auszeichnet als beispielsweise ein klassischer Benzinmotor und effizienter ist als ein Dual-Fuel-CNG-Motor, der sowohl Erdgas als auch Benzin verarbeiten können muss. 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.

Die TU Darmstadt ist mit rund 2,7 Millionen Euro Fördermitteln der größte Partner des Forschungsprojekts und 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. Das Management des laufenden Projektes liegt in den Händen des Verbundkoordinators Vitesco Technologies. Das Unternehmen ist zugleich einer der acht fachlichen Industriepartner. Weitere 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 Windschiegl Maschinenbau GmbH.

Quelle: TU Darmstadt

Über den Autor

Felix Katz liebt alles, was vier Räder und einen oder gleich mehrere Motoren hat. Nicht nur Verbrenner, sondern vor allem Elektroautos haben es ihm angetan. Als freiberuflicher Autojournalist stromert er nicht nur fast jeden Tag umher, sondern arbeitet seit über zehn Jahren für viele renommierte (Fach-)Medien und begleitet den Mobilitätswandel seit Tag eins mit.

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Was zum Teufel habe ich da gelesen?! Stammt dieser Text von 1990?
 „Für viele Nutzer, deren tägliche Fahrten selten 100 Kilometer überschreiten, sind Hochvolthybride eine zukunftsfähige Lösung“
Fuer das gibt es schon effiziente und kostenguenstige BEV Loesungen, ist das noch nicht bei denen angekommen? Oder geht es etwa wieder nur darum um Steuergelder abzugreifen?

1+

Fuer das gibt es schon effiziente und kostenguenstige BEV Loesungen, ist das noch nicht bei denen angekommen? 

scheint so

Eine eher kleine Batterie und ein Range Extender (REX) ist wohl ein sinnvoller Ansatz für Fahrzeuge, die meist kurze Distanzen, dazwischen aber auch lange fahren können müssen. Auf jeden Fall besser, als dauernd eine viel zu grosse Batterie für die wenigen Fälle mitschleppen zu müssen
Ob es sinnvoll ist, heute noch an einem Erdgas-REX zu forschen, ist eine andere Frage. Da kann man auch gleich Wasserstoff nehmen, den man entweder in einer Brennstoffzelle direkt in Strom umwandeln kann oder auch in einem Verbrennungsmotor oder einer Gasturbine verbrennen kann.

das hat doch nichts mit Forschung zu tun.
Diese Infaltionäre Verwendung des Wortes Forschung ist erschreckend.

nach etwas forschen bedeutet doch, ich probiere diverse Sachen in diversen Kombinationen aus um schau mal was da raus kommt. Das was hier betrieben wird ist doch ein vorgegebenes Ziel zu erreichen durch rumprobieren mit vorgegebenen Materialien….

so ein Schwachsinn und Steuergeldverschwendung

Für einen „Getriebefetischisten“ auf dem „100-km-Niveau“ vom Format eines Herrn Rinderknecht muß die Kombination von 3 Motoren mit mehreren Getrieben und div. Gängen ja ein Traum sein … und wenn der dann noch aus Steuermitteln gefördert wird … 🙁

Im Gegensatz zu dem einfach/robust/langlebigen Konzept – wie es das BEV ist – hat ein 2-Antriebs-Hybrid mit div. Kupplungs- und Getriebe-Tralalla einen viel zu hohen Kosten-, Inspektions- und Wartungsaufwand!

Nichts an einem 20.000€ Verschleißteil ist langlebig oder nachhaltig. Die Akkus sind allesamt nach 15 Jahren ein Fall für den Schredder. Wenn es auch nur ein heute verkauftes BEV mit Originalakku zum H-Kennzeichen schafft, fresse ich 10 Besen.

Last edited 21 Tage zuvor by Dagobert

Gute Nacht. Die wenigen Nutzer, deren tägliche Fahrten 100 km überschreiten, die könnten sich einen gebrauchten e-up für 16.000 € kaufen so lange es nicht den ID.3 Pure gibt, der nach Förderung 20.000€ kostet. Oder später ID.1 und ID.2. Mit allen genannten Wagen fährst du auch im Winter bei -10° und Gegenwind über 100 km ganz locker runter ohne fossile Energien zu verschwenden.

Da hat die Erdgas-Lobby einen Politiker mit Fördertopf gefunden, um die Leute von BEV abzulenken.

Erdgas erzeugt beim Verbrennen CO2 oder wenn es als synthetisches Gas mit Ökostrom erzeugt wird, dann braucht es etwa die dreifache Menge an PV- und / oder Windkraftanlagen.

Wir müssen froh sein, wenn wir genug Ökostrom bei uns und weltweit für alle BEV sowie für die vielen Häuser und Fabriken erzeugen können. Synthetische Kraftstoffe werden die Ausnahmen bleiben müssen.

Das immer noch an Antriebskonzepten geforscht wird die fossile Brennstoffe verwenden ist eine Verschwendung von Steuergeldern. Ich weis nicht, was die Deutsche Regierung an der Notwendigkeit aus der Fossilen Verbrennung möglichst schnell auszusteigen nicht begriffen hat?

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