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Wegweisende Innovationen bei Hybrid-Antriebssträngen

In einer gesamteuropäischen Zusammenarbeit entwickelte das Projekt ECOCHAMPS (European COmpetitiveness in Commercial Hybrid and AutoMotive PowertrainS) fünf Hybridfahrzeuge, die sich durch geringere CO2-Emissionen, einen effizienteren Betrieb und kleinere, leichtere Antriebsmaschinen auszeichnen.
Wegweisende Innovationen bei Hybrid-Antriebssträngen
Bei allem Augenmerk, das derzeit im Hinblick auf die städtische Mobilität der Zukunft auf Elektrofahrzeuge gelegt wird, sollten wir darüber nicht die Zukunftstauglichkeit ihrer hybriden Pendants vergessen – denn diese Zukunft ist längst eingetreten. Die beschränkte Reichweite und die mangelnde Ladeinfrastruktur stellen bei Elektrofahrzeugen nach wie vor ein Problem dar. Hybridfahrzeuge dürften sich bei Fahrten außerhalb der Stadtgrenzen daher wohl eher zum bevorzugten Verkehrsmittel entwickeln – dazu muss jedoch eine Voraussetzung erfüllt sein: die Entwicklung einer leicht integrierbaren, kosteneffizienten hybriden Antriebstechnologie.

Genau diesem Vorhaben nahm sich das Projekt ECOCHAMPS an. Seit Mai 2015 arbeitet das Konsortium aus 25 Partnern, darunter Hersteller leichter und schwerer Nutzfahrzeuge wie FIAT, Renault, Daimler, Iveco, MAN und DAF Trucks, an neuen Lösungen. Angestrebt werden bis zu 20 % mehr Wirkungsgrad im Anstriebsstrang, bis zu 20 % weniger Gewicht und Volumen und insgesamt kosteneffizientere Hybridfahrzeuge.

Das Projekt konnte seine Ergebnisse bereits in zwei PKW und drei Nutzfahrzeugen mit TRL 7 vorstellen. Entwickelt wurden unter anderem ein Modulsystem sowie ein Standardisierungsrahmen für hybride Antriebsstrangkomponenten und Nebenaggregate für Nutzfahrzeuge (verfügbar auf der Projektwebsite), eine Reihe elektrischer Komponenten für Hybridantriebsstränge und optimierte Antriebsstränge. Als Demonstrationsfahrzeuge dienten ein FIAT 500X, ein Renault Mégane, ein mittelschwerer LKW, ein Stadtbus und eine schwere Zugmaschine.

Guus Arts, Koordinator des Projekts im Auftrag von DAF Trucks, spricht über die erzielten Ergebnisse und ihre Relevanz für die Zukunft der Mobilität in Europa.

Welcher Ansatz sollte in Sachen Innovation bei Antriebssträngen verfolgt werden?

Heutige Antriebsstränge mit Verbrennungsmotoren sind bereits hocheffizient. Hier noch weitere Verbesserungen zu erzielen, ist ohne den Einsatz neuer Technologien, wie etwa einer elektrischen Maschinen im Falle von Hybrid-Antriebssträngen, kaum möglich.

Worin lägen die Vorteile solcher Hybrid-Antriebsstränge?

Hybrid-Antriebsstränge, wie sie vom ECOCHAMPS-Projekt entwickelt wurden, können grüne – und regional erzeugte – elektrische Energie nutzen, im städtischen Raum emissionsfrei betrieben werden und zugleich dennoch eine ausreichende Reichweite für längere Fahrten bieten. Zudem bieten sie gegenüber Fahrzeugen mit reinem Batterieantrieb einen besonderen Kostenvorteil, da eine speziell optimierte kleinere Batterie verbaut ist.

Erzählen Sie uns bitte mehr über die Technologie, die Sie entwickelt haben.

Die von ECOCHAMPS entwickelten Fahrzeuge zeichnen sich vor allem durch ein gemeinsames Merkmal aus: eine Kombination aus hocheffizienten Verbrennungsmotoren einerseits und optimal angepassten Elektromotoren und Batterien andererseits. Die drei schweren Nutzfahrzeuge aus dem Projekt nutzen darüber hinaus standardisierte Hybrid-/Elektrokomponenten, die weitestgehend auf der Technologie von Großserien-PKW aufbauen. Die vom Projekt entwickelten Standards ermöglichen außerdem eine kosteneffizientere Entwicklung von Hybrid-Komponenten und sind öffentlich zugänglich. Somit stehen sie der europäischen Automobilbranche sowie Normungsinstituten und deren technischen Komitees frei zur Verfügung.

Sie haben an fünf verschiedenen Demonstrationsfahrzeugen gearbeitet. Nach welchen Kriterien erfolgte die Auswahl?

Ein Hauptanliegen war die Vielseitigkeit der potenziellen Fahrzeuganwendungen. Dies sollte einen möglichst umfassenden Wissenstransfer zwischen den verschiedenen Marktsegmenten gewährleisten. Wir wollten außerdem demonstrieren, wie vielseitig sich ein Plug-in-Hybridantrieb nach den Anforderungen des Endnutzers spezifizieren und optimieren lässt.

Worin sehen Sie die bedeutendsten Ergebnisse dieser Demonstrationen?

Das sind mit Sicherheit der verbesserte Wirkungsgrad des Antriebsstrangs, die erweiterten Fahrzeugfunktionen und die geringeren Mehrkosten bei den Hybrid-Antriebssträngen. Letzteres war unter anderem möglich, da die Antriebsstränge grundsätzlich auf optimalen Spezifikationen aufbauen. Das umfasst nach Möglichkeit die Standardisierung und insbesondere die Nutzung von PKW-Technologien in schweren Nutzfahrzeugen.

Was erwarten Sie sich im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit und die Umweltauswirkungen?

Die Spezifikation von Plug-in-Hybriden sollte sich nach den Anforderungen der Endnutzer richten. Bei den Hybriden von ECOCHAMPS konnte eine allgemeine Leistungssteigerung erzielt werden, die den zu Projektstart festgelegten Kundenanforderungen entsprach. Danach sollten die Fahrzeuge die elektrische Reichweite, die für die gewünschten Fahrstrecken in städtischen Gebieten nötig ist, erfüllen und sich positiv auf die Luftqualität auswirken, und zwar zu möglichst niedrigen Kosten.

Bei einer fast ausschließlichen Nutzung im Stadtgebiet ist ein vollelektrisches Fahrzeug möglicherweise die bessere Alternative. Doch die Fahrzeuge, die im Rahmen des ECOCHAMPS-Projekts entstanden, bieten eine erhöhte Funktionalität, die den Endanwendern sowohl beim Betrieb in als auch außerhalb des städtischen Raums die nötige Flexibilität ermöglicht.

Wie sehen Ihre weiteren Pläne aus, insbesondere zur Kommerzialisierung?

Bei der Kommerzialisierung ist es immer schwierig, sich zeitlich festzulegen. Da die ECOCHAMPS-Antriebsstränge als TRL-7 entwickelt werden, kann das Projekt jedoch gewissermaßen als Sprungbrett zur Markteinführung betrachtet werden. Die Antriebsstrang-Konzepte könnten somit mittelfristig auf dem Markt erscheinen.

Die Erfahrungswerte aus dem Projekt gehen jedoch weit über die Technologiedemonstratoren hinaus. Die im Rahmen des Projekts gewonnenen Erkenntnisse und entwickelten Standards und Prozesse kommen bereits jetzt bei neuen Vorhaben zur Fahrzeugentwicklung zum Einsatz.

Quelle: Interview im Magazin Research*eu, Ausgabe 77

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