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Elektromobilität Freikolbenlineargenerator des DLR bringt Elektroautos deutlich weiter

| Autor/ Redakteur: Thomas Kuther / Stéphane Itasse

Wissenschaftler des DLR wollen die Reichweite von Elektrofahrzeugen deutlich erhöhen – mit dem Freikolbenlineargenerator, einem Verbrennungsmotor, der bei leeren Batterien Strom für den Antrieb eines Elektroautos erzeugt und mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben werden kann.

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Der Freikolbenlineargenerator (FKLG): ein neuartiger Range-Extender für Elektrofahrzeuge
Der Freikolbenlineargenerator (FKLG): ein neuartiger Range-Extender für Elektrofahrzeuge
(Bild: DLR)

Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart haben ein grundsätzlich neues Antriebskonzept entwickelt, um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu vergrößern: Der Freikolbenlineargenerator ist ein Verbrennungsmotor, der Strom erzeugt. Dieser Strom treibt das Elektroauto an, wenn die Batterie leer ist. Im Gegensatz zu konventionellen Range-Extendern können im Freikolbenlineargenerator unterschiedliche Kraftstoffe zum Einsatz kommen.

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Die Stuttgarter Forscher vom DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte haben die Machbarkeit dieser Technologie auf einem eigens dafür entwickelten Prüfstand nachgewiesen. Sie sind damit weltweit die ersten, denen es gelungen ist, einen solchen Energiewandler bestehend aus Verbrennungsteil, Lineargenerator und Gasfeder erfolgreich in Betrieb zu nehmen.

Freikolbenlineargenerator macht Elektroautos alltagstauglich

„Innovative Lösungen wie der Freikolbenlineargenerator helfen dabei, Elektromobilität alltagstauglich zu machen, und zeugen von der wissenschaftlichen Stärke des Standorts Baden-Württemberg“, erläutert Rolf Schumacher, Ministerialdirektor im Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg anlässlich der öffentlichen Vorstellung des Projekts.

„Das Prinzip dieses Antriebs ist seit längerem bekannt. Durch den Einbau einer Gasfeder ist es DLR-Forschern nun erstmals gelungen, das System stabil zu betreiben. Die Herausforderung dabei war, eine besonders leistungsfähige Mechanik mit einer hochdynamischen Regelung zu entwickeln, die das komplexe Zusammenwirken der einzelnen Komponenten steuert“, beschreibt Prof. Ulrich Wagner, DLR-Vorstand für Energie und Verkehr, die Neuerung.

Freikolbenlineargenerator wandelt die Bewegungsenergie der Kolben in Strom um

Der Freikolbenlineargenerator arbeitet ähnlich wie ein herkömmlicher Verbrennungsmotor. Er wandelt jedoch die lineare Bewegung der Kolben nicht erst in eine Drehbewegung der Kurbelwelle um, sondern erzeugt direkt Strom. Im Verbrennungsraum wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet, das sich ausdehnt und die Kolben in Richtung der Gasfedern schiebt. Diese bremsen die Kolben ab und drücken sie zurück. Der Lineargenerator wandelt die Bewegungsenergie der Kolben in Strom um, der den Elektromotor versorgt. Die von den DLR-Ingenieuren entwickelte Regelung steuert beispielsweise bis auf ein Zehntel eines Millimeters genau die Bewegung der Kolben. Gleichzeitig erkennt sie Schwankungen im Verbrennungsprozess und gleicht diese aus.

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