DLR-forskere afslører demonstrator af modsat stempelmotor som rækkeviddeforlænger til EV

DLR-forskere afslører demonstrator af modsat stempelmotor som rækkeviddeforlænger til EV

Forskere ved det tyske luft- og rumfartscenter (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) har udviklet en helt ny slags drivkoncept for at udvide rækkevidden af ​​elektrisk drevne køretøjer. Fristemplet lineær generator (Freikolbenlineargenerator; FKLG) er en forbrændingsmotor, der genererer elektricitet. Denne elektriske kraft driver elbilen, når dens batteri er fladt. I modsætning til konventionelle rækkeviddeforlængere kan der bruges forskellige brændstoffer i den fristemplede lineære generator.

Forskere ved DLR Institute of Vehicle Concepts i Stuttgart har demonstreret gennemførligheden af ​​denne teknologi på en testbænk, der er specielt udviklet til dette formål. Dette gør dem til de første i verden, der har haft succes med at idriftsætte denne form for energiomformer, der omfatter en intern forbrænding komponent, en lineær generator og en gasfjeder. 'Innovative løsninger som den fristemplede lineære generator vil bidrage til at gøre elektrisk drevet mobilitet til en hverdagsrealitet og demonstrere de videnskabelige styrker ved Baden-Württemberg som lokation,' sagde Rolf Schumacher, ministerdirektør i Finans- og Økonomiministeriet i Baden -Württemberg, ved den officielle indvielsesceremoni for dette projekt.

Ny strukturel tilgang med kraftfuld feedbackkontrol

Ingeniører har været opmærksomme på princippet om denne drivenhed i nogen tid. Gennem installationen af ​​en gasfjeder er det nu for første gang lykkedes DLR-forskere at drive dette system på en stabil måde. 'Udfordringen her var at udvikle en særlig kraftfuld mekanisme med en meget dynamisk styreenhed, der regulerer det komplekse samspil mellem de enkelte komponenter,' sagde Ulrich Wagner, DLRs direktør for Energi og Transport, da han beskrev denne innovation.

Den fristemplede lineære generator fungerer på samme måde som en konventionel forbrændingsmotor. Men i stedet for at omdanne stemplets lineære bevægelse til krumtapakslens rotationsbevægelse, genererer den elektricitet direkte. En brændstof-luftblanding antændes i forbrændingskammeret. Dette udvider sig og skubber stemplet mod gasfjedrene. Disse fjedre bremser stemplets bevægelse og skubber den tilbage. Den lineære generator omdanner stemplets kinetiske energi til elektricitet, og dette driver igen den elektriske motor. Styresystemet, der er udviklet af DLR-ingeniørerne, er f.eks. i stand til at styre stemplets bevægelse nøjagtigt inden for en tiendedel af en millimeter. Samtidig genkender den udsving i forbrændingsprocessen og kompenserer for dem.



Optimal driftsstrategi gennem variable egenskaber

I modsætning til konventionelle drivteknologier gør den fristemplede lineære generator det muligt at justere kompressionsforholdet, stempelhastigheden og kubikkapaciteten fleksibelt. Derfor kan der bruges forskellige brændstoffer – fra benzin, diesel og naturgas til ethanol eller brint. I kraft af dens alsidige egenskaber og afhængigt af køretøjets hastighed og køreegenskaber kan indstillingerne af DLR range extender altid tilpasses til at levere den optimale driftsstrategi. 'Vi kan derfor indstille motorens driftspunkt under kørsel for at sikre, at vi kan køre så effektivt som muligt og på den mest miljøvenlige måde,' opsummerede direktøren for DLR Institute of Vehicle Concepts, Horst E. Friedrich. Samtidig fungerer den fristemplede lineære generator med færre komponenter. For eksempel kan visse krumtapaksel- og knastakselkomponenter, der normalt er væsentlige i en konventionel forbrændingsmotor, helt undværes.

Gør elbiler mere fleksible

Usædvanligt effektive rækkeviddeforlængere, såsom fristemplet lineær generator, er mere end blot nødstrømsenheder. Den fristemplede lineære generator gør det muligt at udstyre elektriske køretøjer med et meget mindre batteri, mens den stadig får det optimale udbytte af elektrisk drevet mobilitet. Korte strækninger på op til 50 kilometer, f.eks. i byen, kan tilbagelægges kun ved brug af elektrisk strøm; ved længere distancer tager rækkeviddeforlængeren over. Det giver den vante ro i sindet og autonomi for en forbrændingsmotor. Som en broteknologi gør den elektriske køretøjer til en attraktiv mulighed for den brede offentlighed.

Teknologioverførsel til industrien

”Med vores funktionelle demonstrator har vi for første gang vist, at vores fristemplede lineære generatorprincip kan implementeres. I det næste trin skal vi arbejde sammen med industrien for at udvikle denne teknologi og bygge en prototype,” forklarede Friedrich. For at opnå dette har DLR indgået en teknologioverførselskontrakt med Universal Motor Corporation GmbH og vil yde videnskabelig støtte under det videre arbejde. En af de kommende opgaver er at optimere vægten og størrelsen af ​​den fristemplede lineære generator på en sådan måde, at en eller flere af samlingerne kan placeres i undervognsområdet på et køretøj. På denne måde tyder de første skøn på, at en yderligere rækkevidde på omkring 600 kilometer kunne opnås uden at øge bilens vægt.