H2-Wankelmotor mit E-Maschine

Die HTM Hydro Technology Motors GmbH aus Bingen am Rhein, hat eine Antriebslösung für leichte Nutzfahrzeuge vorgestellt, die aus einem wasserstoffbetriebenem Rotationskolbenmotor und einer 48V-E-Maschine besteht. Die Idee zu diesem Konzept wurde von Maximilian Wack und Silas Hofmann während des Studiums an der TU Darmstadt entwickelt. Daraufhin gründeten die beiden das Unternehmen, um in enger Zusammenarbeit mit der Uni die Entwicklung weiter voranzutreiben. Das Ziel war eine Kommerzialisierungsreife zu erreichen. Daniel Mescheryakov und Jonas Kahl stießen später zum Gründerteam der HTM hinzu, um die Kompetenzen des Teams zu erweitern.

„Ziel der Entwicklung des Hybrid-Antriebs mit H2-Wankelmotor war es, den Dieselmotor in leichten Nutzfahrzeugen, ob On- oder Offroad, zu ersetzen. Dabei möchten wir dieselben praktischen Vorteile im Betrieb, wie eine lange Einsatzzeit mit schnellem Nachtanken, bei gleichbleibend hoher Leistungsabgabe erzielen“, so Gründer und CEO Maximilian Wack.

Gleichzeitig sollte laut Wack die Gesamtantriebseffizienz durch die Hybridisierung verbessert werden. Die Leistung könne aufgrund des modularen Aufbaus des Antriebssystems und seiner Komponenten sehr flexibel auf unterschiedliche Anwendungsfälle angepasst werden. „Dies verschafft uns große Vorteile bei der Integration in unterschiedliche Fahrzeuge mit teilweise sehr unterschiedlichen Anforderungen“, erklärt Wack. HTM hat zur Auslegung des Antriebssystems, seiner Komponenten und der Betriebsstrategie (zum Beispiel der Antriebssteuerung) ein eigenes Simulationstool entwickelt. Geplant ist einen Leistungsbereich von etwa 40–160 kW abzudecken. Ein Business-Case ist beispielsweise die Umrüstung von 3,5 t Transportfahrzeugen für den On-Road-Bereich.

Das Aggregat

Das Antriebssystem besteht aus zwei Maschinen, welche mechanisch mit dem Getriebeeingang des Fahrzeugs verbunden sind. HTM nutzt für die Hauptlast einen Wasserstoff-Rotationskolbenmotor mit Turboaufladung, direkter Wasserstoffeinblasung und Abgasrückführung. Um besonders hohe Drehmomente darstellen und auf dynamische Lastanforderungen reagieren zu können, wird die E-Maschine antreibend zugeschaltet. Die dafür benötigte Energie wird durch rekuperatives Bremsen und den zeitweisen Auflastbetrieb durch dieselbe E-Maschine gewonnen. „Zusammengefasst handelt es sich um einen Parallelhybridantrieb in P1-Konfiguration. Das heißt, der Verbrennungs- und Elektromotor sind mechanisch gekoppelt und bilden eine feste Antriebseinheit. Die Betriebsstrategie verfolgt die Aufgabe, die Drehmomente der beiden Antriebsmaschinen so zu verteilen, dass eine maximale Funktionalität und Effizienz erreicht wird“, so Wack.

Zusammenarbeit

Auf Verbrennungsmotorseite arbeitet HTM eng mit der Wankel SuperTec GmbH aus Cottbus zusammen, welche den Basismotor produziert. „Diesen Basismotor optimieren wir in Zusammenarbeit mit dem Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe (VKM) der Technischen Universität Darmstadt“, erklärt Wack. Was den E-Antrieb angeht, arbeitet HTM mit unterschiedlichen Herstellern zusammen. Dabei werden die beiden Antriebseinheiten durch ein eigens entwickeltes Kopplungsgetriebe mechanisch verbunden. Die Gesamteinheit ist so ausgelegt, dass sie ein ähnliches Drehmoment- und Drehzahl-Verhalten aufweist, wie ein Dieselmotor derselben Größenordnung. Das bestehende Fahrzeuggetriebe kann im Übrigen weiter genutzt werden.

Prototyp, Umrüstung

HTM ist aktuell im Aufbau eines ersten Prototyps im On-Road-Bereich auf Basis eines Mercedes-Benz Sprinter Kastenwagens. Die Umrüstung sei relativ einfach zu bewerkstelligen. Zusätzlich sind Umrüstkits für diverse Fahrzeugmodelle von verschiedenen Herstellern in Planung, welche Plug & Play an die Fahrzeugschnittstellen ansetzen. Eine Umrüstung soll in zwei Arbeitstagen möglich sein. Im Off-Road-Bereich ist laut Wack ein Pilotprojekt in Planung. Es handelt sich um ein Gepäckschleppfahrzeug, wie es an Flughäfen zum Einsatz kommt. „Grundsätzlich sind wir immer auf der Suche nach Projektpartnern, die Fahrzeuge zur Umrüstung zur Verfügung stellen und Interesse an einer Zusammenarbeit haben“, so Wack.

Den Beitrag finden Sie auch in der Print-Ausgabe 4-2023 der Krafthand-Truck.

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