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19.10.2012 | Motorentechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Schwungradspeicher: Auf dem Weg in die Serie?

Autor:
Christiane Brünglinghaus

Bei Bahnen und Zügen ist die Rückgewinnung von Bremsenergie eine weit verbreitete Technik. Auch beim Pkw ließe sich auf diese Weise Energie einsparen – und zwar mit einem Schwungrad.

Mit dem Le-Mans-Rennwagen R18 E-tron Quattro hat Audi den Schwungradspeicher gerade wieder ins Bewusstsein gebracht, eine Technik, die auch für Serienfahrzeuge mit Elektroantrieb Potenzial birgt. Bei dem R18 E-tron Quattro wird an der Vorderachse Bewegungsenergie in den Bremsphasen zurückgewonnen. Sie wird elektrisch in einen Schwungradspeicher eingespeist und beim Beschleunigen ab einer Geschwindigkeit von 120 km/h wieder abgerufen.

Schwungradspeicher für die Serie

Geforscht wird bereits an Schwungradspeichern für die Serienproduktion. Daran arbeitet zum Beispiel die Technische Universität Graz im Elektromobilitätsprojekt CMO (Clean Motion Offensive) des oberösterreichischen Automobil-Clusters. Die Forschungsschwerpunkte konzentrieren sich dabei auf die mechanische Belastbarkeit des Rotors und der Lager und auf die Reduktion von Verlusten. Für die Steuerung der Leistungselektronik des Motor/Generators wird an der TU Graz das grundlegende Konzept erstellt. Alle Designs werden dabei in Relation zu den elektrischen beziehungsweise mechanischen Anforderungsprofilen betrachtet, die im realen Betrieb eines E-Fahrzeugs auftreten. Im oberösterreichischen Testträgerfahrzeug, das für das CMO-Projekt als fahrendes Labor dient, wird das Schwungradsystem getestet. Derzeit wird der Prototyp produziert, im Sommer soll es erste Praxistests geben.

Vorteile des Schwungradsystems

Der Vorteil des Schwungradspeichers ist, dass die Energie, die beim Bremsen freigesetzt wird, kurzzeitig gespeichert werden kann und beim Beschleunigen aus dem Stand oder aus der Kurve Spitzenenergien zur Verfügung stehen. Der Schwungradspeicher eignet sich von der Leistungsdichte her optimal für den Einsatz in Individualfahrzeugen - als hocheffizienter Kurzzeit-Energiespeicher sowie zur Abdeckung auftretender Leistungsspitzen (Boost-Funktion). Sein Einsatz verlängert die Lebensdauer einer E-Fahrzeug-Batterie deutlich und erhöht die Reichweite vor allem im Stop-And-Go-Verkehr.

Auch die Arbeiten von Ricardo haben gezeigt, dass die Speichertechnik mittels Schwungrad besonders für hochgradig zyklische Anwendung mit Bedarf nach hoher Leistungsdichte (wie im Motorsport, dem öffentlichen Personennahverkehr oder bei Sonderfahrzeugen) geeignet ist. Das Unternehmen hat einen mechanischen Hybridantrieb entwickelt, bei dem kinetische Energie durch ein Schwungrad gespeichert und über ein stufenloses Getriebe zurück in den Antriebsstrang geführt wird.

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