Parallele hybride Konzepte werden zusätzlich zu mechanischen Getrieben installiert und erhöhen auf diese Weise Gewicht, Komplexität und Kosten eines Fahrzeugs. Trotz Massenproduktion sind elektrische Antriebskomponenten weiterhin um eine Größenordnung zu teuer für den Einsatz in Fahrzeugen. Des Weiteren führen die geringen Wirkungsgrade von Batterien und elektrischen Motoren zur Verringerung der Kraftstoffeinsparungen. Der Ersatz mechanischer Getriebe durch hydrostatische Getriebe mit hydropneumatischen Speichern stellt jedoch eine vielversprechende Lösung dar. Dieses serielle hydraulisch-hybride Fahrzeug (Hydrid) besitzt die gleiche Grundstruktur wie ein serieller elektrisch-hybrider Antriebsstrang. Zur Erhaltung der Leistungsfähigkeit ist vor allem eine hohe Leistungsdichte (Hydraulik) erforderlich, während auf eine hohe Energiedichte (Elektrik) verzichtet werden kann. Der vorgestellte Hydrid entkoppelt die Leistungsquelle und das Rad, an welchem die Zugkraft direkt erzeugt wird. Auf diese Weise kann das Fahrzeug sehr schnell auf Fahrerwünsche reagieren, jedoch bestehen auch hohe Anforderungen an die Radmotoren. Die direkte Ankopplung der hydraulischen Motoren an die Räder verhindert den Einsatz von Dämpfern und Schwungrädern, um das Drehmoment zu stabilisieren. Daher müssen die Motoren über dem Drehwinkel ein konstantes Drehmoment erzeugen. In den letzten Jahren wurde ein neues hydrostatisches Prinzip entwickelt, das diese Anforderungen erfüllt. Die Haupteigenschaften des 'Floating-Cup'-Prinzips sind: - Konstruktion mit 24 Kolben, - gespiegelter Aufbau zur Reduktion der hydrostatischen Lagerlast, - direkte Umwandlung von hydraulischem Druck in Drehmoment (und umgekehrt) mit sehr geringen Reibverlusten, - Abstimmung auf kostengünstige Massenproduktionstechnologien. Auf Basis des 'Floating-Cup'-Prinzips wurde ein hydraulischer Transformator entwickelt, um die Anforderungen von automotiven Getrieben zu erfüllen. Dieser ermöglicht einen Betrieb in vier Quadranten (vorwärts beziehungsweise rückwärts antreiben sowie vorwärts beziehungsweise rückwärts bremsen). Eine wesentliche Eigenschaft des Transformators ist die Fähigkeit zur Druckverstärkung, die vor allem zur Erfüllung der Anforderungen hinsichtlich Steigfähigkeit, Beschleunigungsleistung und Elastizität notwendig ist, wenn das erforderliche Antriebsmoment deutlich oberhalb der Werte für den New European Driving Cycle (NEDC) und den FTP-Zyklus liegt. Dieser neue Hydrid-Antriebsstrang reduziert den Kraftstoffverbrauch eines Mittelklasse Pkw um mehr als 50 %.
Emissionsarmer Hydraulik-Hybridantrieb für Personenwagen
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 111 , 5 ; 378-387
2009
8 Seiten, 9 Bilder, 1 Tabelle, 9 Quellen
Article (Journal)
German
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