H2 ICE DemoCar - Leichtes Nutzfahrzeug mit Wasserstoffmotor und Hybrid-Antriebsstrang; individueller Schlussbericht Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme tme

Abstract

Die Projektpartner Ford, Bosch, MAHLE, Umicore, Institut für Fahrzeugtechnik (IFS, Universität Stuttgart), Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS), Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme (tme, RWTH Aachen), DHL, PUREM by Eberspächer und Shell haben im Rahmen des „H2 ICE Democar“ Projekts zwei voll funktionsfähige Fahrzeugdemonstratoren auf Basis leichter Nutzfahrzeuge entwickelt. Für die Demonstrationsfahrzeuge mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor basiertem Hybridantriebsstrang wurden die Schlüsselmerkmale identifiziert. Das innovative Antriebskonzept minimiert die Abgasemissionen des Motors durch ein mageres Brennverfahren und ermöglicht einen CO2-neutralen Betrieb mit hoher Reichweite, schneller Betankung und „zero-impact“-Abgasemissionen. Ein Benzin-Serienmotor wurde für den mageren Betrieb mit Wasserstoff angepasst. Neben dem Wasserstoffmotor wurden ein H2 spezifisches Abgasnachbehandlungssystem sowie ein H2 Tanksystem in das Zielfahrzeug integriert. Die auf Komponenten-, Motoren- und Rollenprüfständen gewonnenen Testergebnisse werden durch 1D- und 3D-Simulationen bestätigt. Die Projektergebnisse unterstreichen das hohe Potenzial der gewählten technischen Lösung, die zu einer CO2-neutralen Mobilität mit „zero-impact“-Emissionen beitragen kann. The project partners Ford, Bosch, MAHLE, Umicore, Institute of Automotive Engineering (IFS, University of Stuttgart), Research Institute for Automotive Engineering and Powertrain Systems Stuttgart (FKFS), Chair of Thermodynamics of Mobile Energy Conversion Systems (tme, RWTH Aachen University), DHL, PUREM by Eberspächer and Shell have developed two fully operational light commercial vehicle demonstrators in the framework of the “H2 ICE Democar” project. For the demonstrator vehicles the key features have been identified for the H2 engine hybrid powertrain operation. The innovative powertrain concept minimizes engine out emissions by a lean combustion system and enables CO2-neutral operation with long driving range, fast refueling, and “zero-impact” tailpipe exhaust emissions. A gasoline baseline engine has been adapted to lean hydrogen operation. In addition to the H2 engine, a dedicated exhaust gas treatment system and a H2 storage system have been integrated in the target vehicle. All investigation results on component, engine and vehicles level have been supported by 1D and 3D simulations. The project results underline the high potential of this technical solution which can contribute to well-to-wheel and life cycle CO2 neutral mobility solutions achieving “zero-impact” emissions.