LEGO und Chuzpe – Folge 2
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Auf der Grundlage seines Fachwissens im Bereich Elektrofahrzeuge, seiner Erfahrung in der Formel 1 und dank engagierter und leidenschaftlicher Teams aus den Bereichen Technik, Entwicklung und Qualitätssicherung hat Renault seinen innovativen Hybridantrieb E-TECH entwickelt. Weniger bekannt ist jedoch, dass dieser auf eine ebenso ungewöhnliche wie inspirierende Weise erfunden und weiterentwickelt wurde. Ahmed Ketfi-Cherif, Mechatronik-Systemarchitekt bei Renault, erinnert sich an die Zeit, als es galt, das Konzeptmodell aus LEGO in einen echten Antrieb umzusetzen.
VON EMMANUEL GENTY
Nachdem die Zeit der Zufriedenheit vorüber war, kam nun die Zeit der Herausforderung: dem zukünftigen E-TECH-Hybridantrieb Gestalt und Leben zu verleihen. Nicolas Fremau, der Konstrukteur des LEGO-Prototypenmodells, wandte sich daraufhin an mehrere Personen aus seinem beruflichen Umfeld, um zu überprüfen, ob das von ihm erdachte innovative kupplungslose System im Praxiseinsatz den Leistungserwartungen der Kunden gerecht werden würde. Dazu gehörte insbesondere Ahmed Ketfi-Cherif, ein Spezialist für Steuerungstechnik, der prüfen sollte, ob die Übergänge zwischen den verschiedenen geplanten Betriebsmodi (damals „Stadt“, „ Landstraße“ und „Autobahn“) mit einfachen Klauenkupplungen möglich waren.
Der Übergang vom LEGO-Abenteuer zur Realität war eine unermessliche Herausforderung. Auf menschlicher Ebene hat mir das sehr viel gegeben.
EIN BEDARF AN GLÄTTUNG
Im Mittelpunkt der Überlegungen steht also die Klauenkupplung. Dieses Bauteil ersetzt in einem kupplungslosen System sowohl ein Ritzel als auch einen Synchronring. Das Klauengetriebe ist ein Getriebe, das dank der geringeren Anzahl an Teilen, die im Inneren aneinander reiben, einen sehr guten Wirkungsgrad aufweist. Diese Technologie wird im Motorsport eingesetzt, wo die mangelnde Schaltgeschmeidigkeit kein Nachteil ist. Bei Serienmodellen hingegen müssen unbedingt geschmeidige Gangwechsel gewährleistet sein, da sonst die Kundschaft abwandern könnte.
„In der Formel 1 werden Klauenkupplungen üblicherweise für Rennmotoren verwendet. Bei einem Motor für den Massenmarkt war das jedoch etwas völlig Neues. Dieses Bauteil musste so vereinfacht werden, dass es auch für Herrn und Frau Jedermann nutzbar war“, erklärt Ahmed Ketfi-Cherif.
Das war keineswegs selbstverständlich, denn die in der Formel 1 verwendeten flachen Klauenkupplungen funktionieren zwar langfristig besser und sind a priori zuverlässiger als andere Klauenkupplungstypen, wie beispielsweise die „Dachkupplungen“, haben aber auch den Nachteil, dass sie möglicherweise nicht so gut ineinandergreifen. Es galt, einen Trick zu finden, der den Ablauf des Systems reibungsloser gestalten würde.
HSG: DIE KLUGE WAHL
Die Idee, die von Ahmed Ketfi-Cherif schnell gebilligt wurde, bestand darin, das in der Entwicklung befindliche E-TECH-Hybridsystem um einen zweiten Elektromotor zu ergänzen: „Seine Aufgabe ist es, die Synchronringe eines herkömmlichen Getriebes zu ersetzen, um das Einrasten der Kupplungszähne und damit den Gangwechsel zu erleichtern. Im Zusammenspiel mit dem Antriebsmotor ermöglicht er eine sehr präzise Regelung der Drehzahl des Getriebes, um ruckfrei zu schalten. “ Ahmed und Nicolas Fremau passen das LEGO-Modell an diese Lösung an und starten die Prüfstand- und Straßentests. Dabei stellen sie fest, dass dieser zweite Elektromotor vom Typ HSG (High-voltage Starter Generator, also Hochspannungs-Startergenerator) dem System weitere Vorteile bietet. Sein sofortiges Drehmoment sorgt nämlich für eine gleichmäßige Beschleunigung bei niedrigen Geschwindigkeiten und verhindert so jegliches Gefühl eines Drehmomentabbruchs beim Schalten. Ebenfalls bei niedrigen Geschwindigkeiten ermöglicht er dem System den Betrieb im „Serienhybrid“-Modus für mehr Komfort und Laufruhe. Da hierfür keine große gespeicherte Energie benötigt wird, konnte die Batteriekapazität reduziert und auf die Ladebuchse verzichtet werden.
„Der künftige E-TECH-Antrieb, der ursprünglich als Plug-in-Hybrid konzipiert war, wurde nun auch als ‚einfacher‘ Hybrid angeboten. Damit vervielfachten sich die Einsatzmöglichkeiten innerhalb der Modellreihe!“ Ahmed Ketfi-Cherif
ES FUNKTIONIERT WIRKLICH
Nach Abschluss dieser Tests waren die Entwicklungsteams des E-TECH-Antriebssystems zuversichtlich: Was bei LEGO und in der Simulation funktionierte, funktionierte auch „im echten Leben“. Und zwar „extrem gut“, wie Ahmed Ketfi-Cherif betont. Doch damit war noch nicht alles geregelt. Es galt noch, die Funktionsweise des Systems bei hohen Geschwindigkeiten zu optimieren und vor allem den passenden Rahmen zu finden, um E-TECH den Journalisten und der breiten Öffentlichkeit zu präsentieren.