Der MAHLE Range Extender

Mit der Gesetzgebung in Richtung weiterer Verminderung der CO2-Emissionen und weiter steigenden Kraftstoffpreisen gewinnt das Interesse an Fahrzeugen mit Elektroantrieb weiter an Bedeutung. Rein elektrisch betriebene Fahrzeuge brauchen jedoch große, schwere und teure Batteriepakete, um einen akzeptablen Betriebsbereich und eine gute Fahrzeugdynamik zu erreichen, was zu Kompromissen bei der Auslegung des Fahrzeugs führt. In den letzten Jahren hat daher die Automobilindustrie zunehmend nach Alternativen und neuen Technologien für Elektrofahrzeuge mit Hybridantrieb gesucht.

Eine Möglichkeit, die bestehenden Restriktionen der Batterietechnologie zu überwinden, ist die Anwendung eines seriellen Hybridkonzepts. Dabei wird z.B. die Energie eines flüssigen Kraftstoffs (wie Benzin) während der Fahrt in elektrische Energie umgewandelt, was es ermöglicht, die notwendige Speicherkapazität der Batterien zu reduzieren und trotzdem einen ausreichenden Betriebsbereich zu gewährleisten. Ein solcher Reichweitenverlängerer (oder 'Range Extender') ist dabei einfach gesprochen die Kopplung eines kleinen Verbrennungsmotors mit einem Generator, der dazu benutzt wird, das Batteriepaket wieder aufzuladen.

MAHLE Powertrain erkannte den möglichen Nutzen der Anwendung von Range Extendern und entschied sich für Konstruktion und Entwicklung einer eigenen Range Extender Einheit. Von Beginn an war es wichtig, die funktionalen Anforderungen eines Range Extenders auf Basis entsprechend definierter Randbedingung umzusetzen. Auf der Grundlage eines typischen Fahrzeugs der C-Klasse wurden folgende Ziele definiert:

  • Maximale, konstante Fahrgeschwindigkeit = 120 km/h
  • Maximale Spitzengeschwindigkeit > 160 km/h
  • Rein elektrischer Betriebsbereich > 65 km
  • Zusätzliches Fahrzeuggewicht < 400 kg
  • 20% Steigungsfähigkeit
  • Fahrdynamik vergleichbar zum Basisfahrzeug

Zunächst wurde eine detaillierte Studie durchgeführt, um die Größe der elektrischen Traktionsmotoren und des Batteriepaketes zu bestimmen, die für die Fahrleistungsziele erforderlich sind. Der bekannte Artemis-Fahrzyklus wurde verwendet, um Modellrechnungen auf der Basis realer Fahrbedingungen durchzuführen. Aus dieser Analyse und unter Berücksichtigung des Ladeverlaufs ergab sich als Ergebnis die Notwendigkeit einer Leistungsabgabe des Range Extenders von ca. 30 kW.

Ein breites Spektrum verschiedener Antriebskonfigurationen wurde untersucht und hinsichtlich der Schlüsseleigenschaften wie Kosten, Gewicht, Bauraum und Geräuschverhalten bewertet. Dieser detaillierte Vergleich endete mit der Auswahl eines Hubkolbenmotors (Ottomotor mit 2 Zylindern in Reihenanordnung und einem Hubraum VH = 0,9 l). Um Kosten, Gewicht und Bauraum zu optimieren, wurde der Generator voll in die Einheit integriert.

Mehr Informationen finden Sie unter folgenden Links:

Animierte Ansicht des MAHLE Range Extender Motors