Energie- und damit ressourceneffiziente Mobilität ist insbesondere durch Fahrzeuge mit teilelektrifizierten Antriebssystemen darstellbar. Dies gilt insbesondere bei Betrieb dieser Fahrzeuge mit synthetisch und damit regenerativ hergestellten Kraftstoffen. Die Möglichkeit, teilelektrifizierte Fahrzeuge im begrenzten Umfang lokal emissionsfrei zu betreiben, stellt eine wichtige Eigenschaft bei der Realisierung wirtschaftlich darstellbaren Verkehrs in Städten bei gleichzeitig großer Reichweite durch ausreichende Energiereserven an Bord des Fahrzeugs dar.
Bisherige Hybridkonzepte basieren auf parallel-, seriellen oder auch Mischformen (Powersplit-Hybriden). Bei all diesen Antriebssystemkonzepten fällt auf, dass die elektrifizierten Komponenten des Antriebssystems vor allem zur energetisch günstigen Veränderung der Betriebsrandbedingungen der Verbrennungskraftmaschine (z. B. serielle Hybride) oder zur Rückgewinnung kinetischer Energie im Fahrbetrieb genutzt werden.
Hybridisch angetriebene Fahrzeuge bieten darüber hinaus grundsätzlich das Potenzial, die im diskontinuierlichen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine immer wieder erforderlichen Heizphasen für die Verbrennungskraftmaschine und die funktionsprinzipbedingten Wärmeverluste durch thermische Rekuperation zu vermeiden.
Zusammen einer nahezu beliebig hohen Anzahl von Hybridvarianten wird der damit einhergehende Lösungsraum für elektrifizierte Antriebslösungen größer und komplexer. Es stellt sich daher die Frage, wie ein zukunftsrobustes Antriebssystem tatsächlich aussieht und welche Antriebsstrangtopologie im Sinne der Energieeffizienz das größte Potenzial hat.
Zukunftsvision
In der Profilregion Mobilitätssysteme Karlsruhe sind alle Forschungs- und Entwicklungskompetenzen für die Definition global und damit markt- und kundenspezifisch einsetzbarer Antriebssysteme vorhanden. Aus dem Schwerpunktthema E-Mobilität heraus wurde ein für die Profilregion Karlsruhe ideal abgestimmter teilelektrifizierter Antriebsstrang mit maximalem energetischen Wirkungsgrad dargestellt und seine Funktionen durch Anwendung des vernetzten XiL-Validierungsansatzes auf Prüfständen und in Simulationen für anwendungsrelevante Betriebsszenarien nachgewiesen. Die Methoden zur Identifizierung und Definition der effizientesten Antriebstechnologie stehen weltweit Forschungs- und Industriepartnern im Rahmen gemeinsamer Projekte zur Verfügung. Über den Technologiedemonstrator konnten erstmalig die Möglichkeiten zur Rekuperation der thermischen Energieanteile in teilelektrifizierten Antriebsstränge nachgewiesen werden. Die Energieeffizienz wie auch die Abgasqualität wurden damit deutlich verbessert.
Wissenschaftspartner
KIT Institut für Produktentwicklung (IPEK)
KIT Elektrotechnisches Institut (ETI)
Fraunhofer-Projektgruppe Neue Antriebssysteme (NAS)
HsKA Institut für Energieeffizente Mobilität der Hochschule Karlsruhe (IEEM)