So funktioniert ein Range-Extender im Elektroauto

(22.09.2012)

Am 11.09.2012 fiel der Startschuss für die Automechanika in Frankfurt. Ein Schwerpunkt dieser Fachmesse war in diesem Jahr die Elektromobilität, in dessen Rahmen die Unternehmen Linde und Karabag das Elektroauto New 500E vorstellten, welches mit 28 kW Leistung eine Fahrtstrecke von etwa 100 km bewältigt. Für den Stadtverkehr mag dies ausreichend sein, aber garantiert nicht für Pendler.

Das Hybrid-Hilfssystem Range Extender unterstützt den Elektroantrieb bei Bedarf mittels eines Verbrennungsmotors. Das Hauptproblem hierbei ist der massive Energieverlust während der jeweiligen Wandlungsprozesse im Range-Extender-System, welche sich wie folgt gestalten:

Zunächst wird im Verbrennungsraum Kraftstoff in mechanische Energie umgewandelt. Ein Generator wandelt diese Energie in elektrische Energie um. Damit diese Energie in einer Batterie zwischengespeichert werden kann, findet eine Umwandlung in chemische Energie statt. Der Batteriestrom betreibt sodann den Elektromotor, welcher die anfänglich im Verbrennungsmotor erzeugte Energie letztendlich wieder mechanisch zum Antrieb weitergibt.

Der Range Extender verliert zwar bei jedem dieser Schritte Energie, fängt dadurch aber eine restlose Erschöpfung der Energiequelle auf. Beim Opel Ampera wird so die Fahrtstrecke von unter 100 km auf über 500 km verlängert.

Dass der Range Extender unverzichtbar ist, zeigt ein im Frühjahr 2012 durchgeführter Test mit dem Nissan Leaf mehr als deutlich. Dank der an der A1 eingerichteten Stromzapfsäulen wäre eine Fahrt von Köln nach Hamburg durchaus möglich gewesen, wenn nicht die Minusgrade dem Elektroauto einen Strich durch die Rechnung gemacht hätten. Die Eiseskälte lähmte die Batterie erheblich, die erste Zapfsäule war eingefroren und ein Erreichen der weiteren Zapfsäulen war nur durch Geschwindigkeitsdrosselung und Abstellen der Heizung möglich. Die vom Hersteller avisierten 175 km Reichweite wurden nicht einmal auf dem temperaturgeregelten Prüfstand des TÜV Süd erreicht. Dort kam er auf gerade einmal 126 km Reichweite, welche höchstens im Sommer – allerdings bei abgeschalteter Klimaanlage – erreichbar sind.

Die langen Ladezeiten umgeht der Stromriese RWE damit, dass statt Wechselstrom Gleichstrom in die Batterien fließt. So kann eine Elektroautobatterie schon in einer halben Stunde bis zu 80 % – je nach Außentemperatur – geladen sein.

Um dem Energieverlust und mangelnden Energiespeicherkapazitäten entgegenzuwirken, wird in sämtliche Richtungen geforscht. Hierfür stattete Schaeffler ein E-Mobil mit Allradantrieb auf der Basis eines Skoda Octavia Scout mit der Bezeichnung Active Drive mit einem aktiven Elektrodifferenzial aus. Statt mit einem Bremseingriff – wie mit dem ESP üblich – führt das eDifferenzial gezielt Kraft hinzu, um beim Fahren die Kraftübertragung auf den Boden zu verbessern. Zwar wird hierfür ein zweiter, für die Drehmomentverteilung zuständiger Elektromotor eingesetzt. Dennoch verbraucht der Active Drive mit dem eDifferenzial anstelle des ESP letztendlich weniger Gesamtenergie und erhöht dadurch Reichweite und Höchstgeschwindigkeit.

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