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Radmotoren zum Antrieb niederländischer Busse
Ein in den Niederlanden ansässiges Unternehmen namens e-Traktion hat einen neuen Hybridbus entwickelt, der radinterne Elektromotoren zur Verbesserung der Effizienz und ein GPS-System zur Reduzierung der Umweltverschmutzung in Ballungsgebieten einer Stadt verwendet. Der Bus ist ein Reihenhybrid: Ein Dieselgenerator lädt eine Batterie, die wiederum Strom für zwei Motoren liefert, einen in jedem Hinterrad. Der Bus kann vor allem dank seines Radantriebs doppelt so weit fahren wie ein konventioneller Bus mit einem Liter Diesel, sagt Arend Heinen, Ingenieur und Sprecher des Unternehmens. Das bedeutet eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs um 50 Prozent. Das Unternehmen hat Aufträge zur Nachrüstung von sieben kommerziellen Bussen mit seiner Technologie erhalten, wobei der erste im nächsten Monat fertiggestellt werden soll.
Hybrid-Pendler: Oben (oben) ist einer der Busse abgebildet, die e-Traction mit seinem Prototypen-Hybridsystem nachgerüstet hat. Jetzt rüstet das Unternehmen Busse für den gewerblichen Einsatz nach. Hinter der Radkappe (unten) befindet sich der Motor, der den neuen Hybrid möglich macht.
In-Wheel-Motoren gibt es schon seit einiger Zeit: Sie wurden in mehreren Concept Cars und experimentellen Kleinserienfahrzeugen eingesetzt. Aber mit Ausnahme von Elektrofahrrädern hat die Idee nie den Weg in ein Serienfahrzeug gefunden, sagt John Boesel, Präsident und CEO von Calstart , eine gemeinnützige Organisation mit Sitz in Pasedena, Kalifornien. Der Einsatz des e-Traction-Systems in kommerziellen Bussen wäre ein Schritt in Richtung einer breiteren Nutzung.
Wie bei anderen Hybridbussen, von denen Tausende bereits in den USA im Einsatz sind, spart das Design des e-Traction Kraftstoff, indem es Energie beim Bremsen aufnimmt und daraus Strom erzeugt, der später zum Beschleunigen verwendet werden kann. Die In-Rad-Motoren bieten zusätzliche Einsparungen, da Getriebe, Differential und zugehörige mechanische Teile entfallen. Das reduziert sowohl das Gesamtgewicht des Busses als auch Energieverluste durch Reibung. Hybridbusse erzielen im Vergleich zu herkömmlichen Bussen normalerweise eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs von etwa 25 bis 30 Prozent, aber das Design von e-Traction bietet eine Reduzierung von 50 Prozent. Unter bestimmten Bedingungen – bei niedrigen Geschwindigkeiten im häufigen Stop-and-Go-Verkehr – haben einige andere Hybridbusse ähnliche Verbesserungen beim Kraftstoffverbrauch erzielt. Die radinternen Motoren können auch die Traktion verbessern, indem sie eine präzise Steuerung jedes Rads ermöglichen, und sie ermöglichen eine größere Flexibilität bei der Fahrzeugkonstruktion, da die Räder nicht mechanisch mit einem Motor verbunden werden müssen.
Der Bus enthält auch ein GPS-basiertes System, das die Art und Weise ändert, wie der Bus in überlasteten Gebieten fährt. Im normalen Betrieb schaltet der Generator zyklisch ein und aus, um die Batterie in einem optimalen Ladezustand zu halten. Aber wenn das GPS-System erkennt, dass der Bus in einen Bereich der Stadt eingefahren ist, in dem normalerweise viel Verkehr herrscht, schaltet sich der Generator ab, um die Emissionen zu reduzieren. Die Batterie speichert genug Energie, um den Bus eine Stunde lang anzutreiben, ohne dass der Generator zum Aufladen läuft.
Die wichtigste Innovation von E-Traction liegt laut Heinen im Design des Radmotors. Typischerweise sind Elektromotoren so konstruiert, dass sie sich viel schneller drehen als die Geschwindigkeit der Räder, um die gewünschte Leistung zu erzeugen. Solche Motoren benötigen jedoch Zahnräder, um die Umdrehungen pro Minute zu verringern, was die Komplexität erhöht und die Effizienz verringert. Das Unternehmen hat diese Getriebe überflüssig gemacht, indem es einen Motor mit großem Durchmesser entwickelt hat, der das erforderliche Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen liefern kann.
In-Rad-Motoren hatten in der Vergangenheit nur begrenzten Erfolg. Dies liegt zum Teil daran, dass es schwierig war, Motoren zu koordinieren, die keine mechanische Verbindung miteinander haben. Ein Problem, das nach Angaben des Unternehmens durch die Entwicklung eines proprietären elektronischen Steuerungssystems gelöst wurde. Aber es könnte noch Probleme geben. Das Einsetzen der Motoren in die Räder stellt höhere Anforderungen an die Federung (sie muss stärker sein, um die viel schwereren Räder festzuhalten) und kann den Motor und die Elektronik anfälliger für Schäden machen, was beides die Zuverlässigkeit verringern kann. Zwischen Rad und Schlaglöchern ist wenig, sagt Bill Van Amburg, Senior Vice President bei Calstart. Dan Pederson, ein Forscher am Nationales Labor für erneuerbare Energien , sagt, dass der große In-Wheel-Motor wahrscheinlich sehr teuer ist, was das System ohne staatliche Subventionen schwer zu rechtfertigen machen könnte.
Heinen sagt, dass vier Jahre Test eines Prototypsystems das Unternehmen davon überzeugt haben, dass die Zuverlässigkeitsprobleme angegangen wurden und dass die Kosten für den Motor bei einer größeren Produktion sinken könnten. Neben Hybridbussen arbeitet e-Traction an hybriden Müllfahrzeugen und rüstet einen Mercedes G SUV nach, um in den Pkw-Markt einzusteigen.