DAS ZIEL

Das nachhaltigste Auto zu entwickeln

Wir verfolgen das klare Ziel, mit dem Generation ONE das nachhaltigste Fahrzeug seiner Klasse zu entwickeln. Kernkomponente ist der hybride wasserstoffbetriebene Antriebsstrang. Eingebettet ist dieser in ein robustes Leichtbau-Chassis für die Fahrzeugklasse L5e.

Power Unit

Unsere Power-Unit setzt sich im Wesentlichen aus dem Wasserstoffverbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine zusammen.

Der Verbrennungsmotor ist ein besonders leichter Rotationskolbenmotor mit Direkteinblasung. Er ist speziell für die Verbrennung von Wasserstoff hervorragend geeignet. Wie sie unter unserer Wasserstoff-Rubrik nachlesen können, kommt es bei der Wasserstoffverbrennung zu keinerlei CO₂-Emissionen. Hauptemittent ist klimaneutraler Wasserdampf! Je nach Betriebssituation entstehende Stickoxide werden durch spezielle Katalysatoren und unsere Betriebsstrategie minimiert.

 

Die elektrische Maschine kann abhängig von der individuellen Betriebssituation als effizienter Generator, aber auch als drehmomentstarke Antriebsmaschine eingesetzt werden. So werden die unterschiedlichen in unserer Animation dargestellten Fahrmodi ermöglicht. Die Drehmomente werden schließlich von einem automatisierten Schaltgetriebe auf die Antriebsachse und somit auf die Straße übertragen.

 

Betriebsstrategie

Die Betriebsstrategie für die Power Unit des Generation ONE wurde an der Technischen Universität Darmstadt entwickelt. Sie sorgt für eine optimale Ausnutzung der Potenziale von Wasserstoffverbrennungsmotor, E-Maschine und Energiespeichern hinsichtlich des Verbrauches und des Emissionsverhaltens.

Das Anfahren kann allein von der elektrischen Maschine übernommen werden. Der Verbrennungsmotor kann dabei zunächst ausgeschaltet bleiben. Somit wird keine wertvolle Energie in der Anfahrkupplung in ungenutzte Wärme gewandelt, wie es bei konventionellen Fahrzeugen der Fall ist. Ist eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, wird der Verbrennungsmotor zugeschaltet.

Hier wird primär der Wasserstoffverbrennungsmotor als Antriebsmaschine genutzt. Abhängig vom aktuellen Ladezustand der Batterie, den hinterlegten Effizienzkennfeldern der Komponenten und des Fahrerwunsches variiert die Betriebsstrategie den Einsatz der elektrischen Maschine zwischen den zwei Fällen „Auflasten“ und „Boosten“.

  • Beim „Auflasten“ wird die elektrische Maschine als Generator verwendet und vom Wasserstoffverbrennungsmotor zusätzlich angetrieben. Die Batterie wird geladen. Der Verbrennungsmotor wird dadurch in Betriebspunkten höherer Effizienz betrieben.
  • Beim „Boosten“ kann kurzzeitig die Kraft beider Motoren addiert werden. Die elektrische Maschine wird hierbei also als zusätzlicher Motor genutzt und unterstützt den Verbrennungsmotor. Die Batterie wird entladen.

Beim rekuperativen Bremsen wird die elektrische Maschine als generatorische Bremse eingesetzt. Die bei herkömmlichen Fahrzeugen in den Bremsen in ungenutzte Wärme gewandelte Energie wird somit zum Aufladen der Batterie genutzt. So kann sie beim anschließenden elektrischen Anfahren oder „Boosten“ wieder verwendet werden. Ab einer gewissen Stärke der vom Fahrer geforderten Bremswirkung wird natürlich auch beim Generation ONE auf die mechanischen Bremsen an den Rädern zurückgegriffen. Grundsätzlich besteht zu jedem Zeitpunkt eine feste mechanisch/hydraulische Verbindung zwischen dem Bremspedal und der mechanischen Bremse. All dies ermöglicht ein effizienter elektromechanischer Bremskraftverstärker.

Energiespeicher

Weitere zentrale Komponenten sind die verschiedenen im Fahrzeug integrierten Energiespeichereinheiten.

Der Hauptspeicher ist der Wasserstoff-Hochdrucktank. Dieser genügt höchsten Sicherheitsansprüchen und fasst ausreichend Wasserstoff für eine Reichweite von 300 bis 400 Kilometern. Befüllt wird er nach dem herkömmlichen System in rund drei Minuten an einer Wasserstofftankstelle. Somit wird der gewohnte Komfort gewährleistet und lange Wartezeiten, wie sie bei reinen Elektrofahrzeugen üblich sind, bleiben unseren Kunden erspart.

Die zweite Speichereinheit ist eine kompakte, im Fahrzeugboden integrierte 48V LTO Batterie. Sie dient lediglich als temporärer Energiezwischenspeicher. LTO (Lithium Titanat Oxid) ist eine Batteriezellentechnologie, die maximale Lade-/Entladeraten bei gleichzeitig geringsten Kapazitäten und größter Robustheit ermöglicht. Für unser System ist sie dadurch bestens geeignet. Im Vergleich zu einem rein batterieelektrischen Kleinfahrzeug umfasst unsere Batterie schlussendlich weit weniger als 1/20 der Baugröße. Unserem Leitmotiv von einem hinsichtlich der Nachhaltigkeit optimierten Leichtfahrzeug bleiben wird somit treu.

H2-Bordnetz

Vom Hochdrucktank aus zur Power Unit wird der Wasserstoff durch unser Bordnetz aus Hochdruckleitungen, Ventilen und Reglern befördert. 

Dabei sind im Fahrzeug spezielle Sicherheitsvorkehrungen – sogenannte TPRDs (thermal pressure relief devices) – vorgesehen. Dabei handelt es sich um höchst zuverlässige und über sehr lange Zeit erprobte Bauteile aus der allgemeinen Wasserstoffindustrie. Im Falle eines Unfalls oder unvorhergesehenen Systemzustandes sorgen sie für eine sichere Ausblasung des Wasserstoffs aus dem Fahrzeug. Aufgrund der hervorragenden Diffusionseigenschaften von Wasserstoff ist es im Ernstfall somit einfach zu garantieren, dass sich innerhalb von Sekundenbruchteilen kein entzündlicher Stoff mehr in der Nähe des Fahrzeugs befindet. Entgegen der häufig negativen Vorurteile gegenüber Wasserstofffahrzeugen bestehen durch die beschriebene Technologie heute keine erhöhten Gefahren für die Insassen.

Chassis

Bei der Gestaltung unseres Fahrzeugchassis setzen wir auf den robusten und aufgrund seiner guten Rezyklierbarkeit nachhaltigen Werkstoff Stahl. Durch die einfache, aber akribisch hinsichtlich der Belastungsgerechtheit optimierte Rahmengeometrie können wir geringe Querschnittsdicken verwenden. Somit wird eine fertigungstechnisch günstig umsetzbare und zugleich hohen Sicherheitsansprüchen genügende Leichtbau-Struktur ermöglicht.

HTM Hydro Technology Motors Gmbh