IAA 2011 16.09.2011, 12:07 Uhr

„Range Extender“ gibt Elektroautos nötigen Charme

Hybridantriebe sind im Kommen, wie die IAA in Frankfurt (15. bis 25. September) zeigt. Elektroautos, die Strom auch aus Verbrennungsmotor/Generatoreinheiten erhalten, gehöre die Zukunft, heißt es auf der IAA. Neben Autoherstellern entwickeln etliche Zulieferer die „Range Extender“ genannten Hilfsaggregate. Zulieferer wie Kolbenschmidt Pierburg und Mahle zeigen auf der Messe Lösungen, die gute Marktchancen versprechen.

Automobilexperten sehen „Range Extender“ generell als Wegbereiter für die breite Akzeptanz von Elektrofahrzeugen. Sie gehen davon aus, dass es dafür eine ganz neue Gattung sehr kleiner Ottomotoren geben werde. Da diese nur in seltenen Fällen auf die vorhandenen Produktionslinien der Autohersteller passen und eventuell die Stückzahlen zunächst nicht sehr hoch sind, bieten sich attraktive Möglichkeiten für Zulieferer.

Mahle hat einen Zweizylinder-Ottomotor mit 0,9 l Hubraum entwickelt, der einen in das Kurbelgehäuse integrierten Generator hat. Als Vergleichsmaß wurde die Leistungscharakteristik eines fiktiven Pkw der Kompaktklasse herangezogen. Daraus leiteten sich die Anforderungen für die Auslegung des Range Extenders für ein
serielles Hybridkonzept ab.

Das konzipierte Hybridauto soll bei elektrischem Betrieb ohne Unterstützung des Verbrennungsmotors mindestens 80 km Reichweite erzielen. – Damit seien im Mittel 70 % aller im Alltag gefahrenen Strecken abgedeckt.

Die konstante Reisegeschwindigkeit beträgt 120 km/h – eine max. Geschwindigkeit von 160 km/h ist möglich.

„Range Extender“ soll Anfahr-, Beschleunigungs- und Steigungsvermögen verbessern

Der konzipierte Hybrid soll ein mit dem Referenzfahrzeug vergleichbares beziehungsweise besseres Anfahr-, Beschleunigungs- und Steigungsvermögen erhalten.

Als optimal erachteten die Entwickler bei Mahle einen Reihen-Zweizylindermotor mit 30 kW Nennleistung aus 0,9 l Hubraum. In Kombination mit einem 55-kW-Permanentmagnet-Synchronmotor und einer 15-kWh-Lithium-Ionen-Batterie werden alle fahrdynamischen Anforderungen sicher erfüllt.

Da der Verbrennungsmotor keine mechanische Verbindung zu den Rädern hat, ergeben sich neue Möglichkeiten der Gestaltung und der Auslegung. Das Aggregat läuft hauptsächlich unter Volllast und hat zwei Hauptbetriebspunkte. Ist eine Batterieaufladung nötig, wird der Otto-motor mit 15 kW betrieben, soll das
Ladeniveau der Batterie selbst bei schneller Fahrt erhalten bleiben, mit 30 kW.

„Range Extender“ von Mahle nicht größer als das Handgepäck bei einer Flugzeugreise

Ein herausragendes Merkmal des Motors von Mahle sind seine kompakten Abmessungen. Mit 416 mm, 327 mm und 481 mm (Breite, Tiefe, Höhe) ist er nicht größer als das übliche Handgepäck bei einer Flugzeugreise. Des Weiteren passt er mit einer Masse von weniger als 70 kg (inklusive Generator) reibungslos in die Package- sowie Gewichtsverteilungskonzepte der Autohersteller. Ein weiteres Plus ist, dass der Motor nicht in gewohnter Weise eingebaut werden muss. Denkbar sind alle beliebigen Einbaulagen, von 0 Grad (stehend) bis 90 Grad (liegend).

Da die Zündpunkte des Zweizylinders bei 0 Grad und 180 Grad Kurbelwelle festgelegt wurden, hat Mahle auf eine Ausgleichswelle verzichten. Die je zwei Ventile pro Zylinder werden indirekt über Rollenkipphebel von einer obenliegenden Nockenwelle betätigt. Dies verringert die Höhe des Motorblocks und reduziert außerdem die Reibung im Ventiltrieb.

Kolbenschmidt Pierburg (KSPG) stellt auf der IAA einen gemeinsam mit der FEV Motorentechnik GmbH, Aachen, entwickelten Range Extender vor. Er ist laut KSPG universell einbaubar und ermöglicht einen positiven Skaleneffekt und eine Begrenzung des Entwicklungs- und Applikationsaufwands.

Kolbenschmidt Pierburg (KSPG) stellt ebenfalls seinen „Range Extender“ vor

Der Zweizylinder-Ottomotor in V-Bauweise mit 0,8 l Hubraum und 90 Grad V-Winkel hat eine stehende Kurbelwelle und zwei Generatoren mit Zahnradantrieb. Das Aggregat hat eine Leistung von 30 kW. Alle Komponenten sind bis auf den Kraftstofftank und den Kühler auf einem Tragrahmen montiert. Die stehende Kurbelwelle ermöglicht eine niedrige Bauhöhe, so dass das Modul platzsparend im Unterflurbereich eingebaut werden kann, beispielsweise in der Reserveradmulde.

Insgesamt erreicht der Range Extender von KSPG mit den Generatoren und allen dazu gehörigen Teilen ein Gewicht von gut 60 kg. Aufgrund seiner Konstruktion mit aktiver Schwingungskompensation und günstiger Aggregatelagerung soll der Verbrennungsmotor optimale Werte bei Geräusch, Vibration und Rauheit aufweisen.

Das Aggregat hat nur wenige Schnittstellen zum Fahrzeug, die Integration ist daher laut KSPG vergleichsweise unproblematisch und eine Montage oder Demontage geht zügig vonstatten. Der Range Extender kann durch das Baukastensystem auch als Ausstattungsoption geführt werden – sprich, das Auto kann ohne gravierende Änderungen mit oder ohne Range Extender angeboten werden.

Ein Beitrag von:

  • Jürgen Goroncy

  • Wolfgang Pester

    Ressortleiter Infrastruktur bei VDI nachrichten. Fachthemen: Automobile, Eisenbahn, Luft- und Raumfahrt.

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