Stromversorgung Freikolbenlineargenerator soll Elektroautos vorwärts bringen

Wissenschaftler des DLR wollen die Reichweite von Elektrofahrzeugen durch dein Einsatz eines Freikolbenlineargenerators deutlich erhöhen. Dieser Verbrennungsmotor erzeugt bei leeren Batterien Strom für den Antrieb eines Elektroautos und kann mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben werden. Dieser Strom treibt das Elektroauto an, wenn die Batterie leer ist.

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Die 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.

Gasfeder sorgt für Stabilität

Das Prinzip dieses Antriebs ist seit längerem bekannt. Durch den Einbau einer Gasfeder ist es DLR-Forschern nun gelungen, das System stabil zu betreiben. Die Herausforderung dabei war es den Forschern zufolge, eine besonders leistungsfähige Mechanik mit einer hochdynamischen Regelung zu entwickeln, die das komplexe Zusammenwirken der einzelnen Komponenten steuert.

Aus Bewegungsenergie mach Strom

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.

Unterschiedliche Kraftstoffe sind möglich

Im Vergleich zu konventionellen Antriebstechniken lassen sich beim Freikolbenlineargenerator das Verdichtungsverhältnis, die Kolbengeschwindigkeit und der Hubraum flexibel einstellen. Deshalb können unterschiedliche Kraftstoffe zum Einsatz kommen – von Benzin, Diesel und Erdgas bis hin zu Ethanol oder Wasserstoff. Durch seine variablen Eigenschaften lässt sich der DLR-Range-Extender je nach Geschwindigkeit und Fahrverhalten immer auf die optimale Betriebsstrategie ausrichten. (mz)

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