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Technik PSA Hybrid-Air: So fährt das Luft-Auto

PSA treibt die Hybrid-Air-Technik voran. Ob das System realisiert wird, steht noch in den Sternen. Derzeit werden weitere Kooperationspartner gesucht. Eine erste Testfahrt deckt das Potential des Antriebskonzeptes auf.

04.07.2014 Press Inform

Ein Auto, das mit Luft fährt? Das galt im letzten Jahrhundert noch als Science Fiction. Geht es nach der PSA-Gruppe, soll dieser Wunschtraum in drei bis vier Jahren Realität werden. Hybrid Air heißt das System. Das Prinzip ist simpel: Stickstoff befindet sich im Wechselspiel mit einem Hydrauliköl. Wird das Gas komprimiert, lädt sich das System auf. Vergleichbar mit einer Feder, die sich spannt. Dehnt sich der Stickstoff wieder aus, wird die Energie auf die Vorderreifen übertragen und sorgen für einen Extra-Push. Eben ein Lufthybrid.

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Komplexe Technik

Die Umsetzung ist weniger simpel. Hauptantriebsquelle ist der PSA-Dreizylinder-Benziner mit 82 PS. Zentrales Element des Hybridteils ist ein leistungsverzeigtes Planetenradgetriebe ähnlich wie beim Prius Hybrid. Nur, dass bei der PSA-Version statt Elektromotoren zwei Hydraulikpumpen ihren Dienst verrichten. Zwei 20-Liter-Tanks, einer längs und der andere quer, fungieren als Stickstoffreservoir beziehungsweise Auffangbehälter für das Öl. Die Leistung des Hydraulikantriebs liegt bei rund 41 PS. Insgesamt treiben also 122 PS die PSA-Hybrid-Air-Vehikel an.

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Bremsen & Beschleunigen

Nimmt der Fahrer den Fuß vom Gas oder bremst, wird wie bei den Stromern rekuperiert. Nur dass nicht die Batterie aufgeladen, sondern der Stickstoff zusammengedrückt wird. Das geschieht mit Hilfe eines Hydrauliköls: Die Pumpen saugen die Flüssigkeit aus dem hinteren Tank und drücken es in den vorderen, längsgerichteten. Dadurch wird der Stickstoff zusammengepresst und der Druck in dem Stahlbehälter erhöht sich von 200 auf 350 bar. Will der Fahrer beschleunigen, steht die eben gewonnene Energie in Form des verdichteten Stickstoffs bereit. Der dehnt sich aus, drückt die Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank zu den Hydraulikpumpen und generiert für rund 400 Meter Schub. Das funktioniert deshalb, weil die Pumpen reversibel sind – also als Antrieb- und als Rekuperations-Motor funktionieren. Wenn möglich, gibt auch der Benziner überschüssige Energie ab, um den Luftspeicher zu laden.

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Zusätzliche Kühlung im Test

Obwohl sich rund 17 Liter Hydrauliköl im System befinden, werden nur acht Liter bewegt. Wichtig ist, dass es sich hier um eine geschlossene Anordnung handelt. Der Stickstoff und das Hydrauliköl vermengen sich nie. Allerdings erwärmt sich das Öl durch das ständige Zusammendrücken und Herauspressen. Bei zu viel Hitze leiden die Dichtungen. „Wir testen noch, ob eine zusätzliche Kühlung nötig ist“, sagt Thomas Widmann Brand-Manager bei PSA-Deutschland. Das Positive an der schnellen Bewegung der Flüssigkeit: Innerhalb von nur zehn Sekunden hat der Hybrid-Air wieder die volle Kraft. Das System schiebt aber auch dann das Fahrzeug an, wenn erst die Hälfte oder noch weniger der maximalen Leistungsfähigkeit vorhanden sind.

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Überzeugende Leistung bei wenig Leistung

Bis zu einer Geschwindigkeit von 60 Stundenkilometern befeuert der Lufthybrid das Fahrzeug alleine. Der Vortrieb reicht aber nur für die besagten 400 Meter. Geht es schneller voran, trägt der Verbrenner die Hauptlast der Mobilität. Die Hydraulikmotoren können den Dreizylinder mit einer Boostfunktion unterstützen. Im Sportmodus ist geplant, dass beide Antriebsquellen das Maximum aus sich herausholen. Bei der ersten Testfahrt in einem Peugeot 2008 überzeugte der Luft-Hybrid, solange man entspannt mit leichtem Gasfuß im Stadtverkehr mitrollte. War Leistung gefragt, fehlte der Punch. Das liegt zum einen an der Steuerungssoftware für die jeweiligen Fahrmodi. Die ist sehr komplex zu programmieren und befindet sich noch am Anfang der Testphase. Zum anderen „frisst“ das leistungsverzweigte Getriebe Leistung. Das aus dem Toyota Prius bekannte Gummiband-Gefühl stellt sich auch beim PSA-Air-Hybrid ein. Von den nominell anwesenden 122 PS merkt recht wenig. Das sollte sich mit einer besseren Softwareabstimmung ändern.

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Verbrauch 2,9 l/100 km, CO2-Ausstoß 69 g/km

Die Franzosen rechnen mit einem Verbrauch 2,9 l/100 km und einem CO2-Ausstoß von 69 Gramm pro Kilometer. Bei den Testfahrten war der Benziner rund 45 Prozent der Zeit inaktiv. Allerdings muss da die Zeit mit eingerechnet wird, während der das Auto an einer roten Ampel stand. Da schaltet auch jedes Fahrzeug mit Start-Stopp-Technik den Motor ab. Was auch nicht vergessen werden darf: Das System wiegt rund 100 Kilogramm und ist vorerst nur für Kompakt-, Kleinwagen und leichte Nutzfahrzeuge vorgesehen. Gerade bei Autos, wie dem Peugeot 2008 ist das ein nicht zu unterschätzender Balast. Ein Akku-Hybridsystem wiegt nicht viel mehr, würde aber mehr Reichweite generieren. „Bei den größeren Modellen, bleiben wir bei der Batterie-Variante“, sagt Thomas Widmann. Ob die kleinen Peugeots zu Luftikussen werden, steht noch in den Sternen. Frühestens 2017 soll es so weit sein. Die Franzosen haben das System mit Bosch entwickelt und suchen nach Partnern. „Wir sprechen mit mehreren Interessenten. Auch mit deutschen Herstellern“, sagt Christian Mecker, Vizepräsident Diesel-Systeme bei Bosch Frankreich. Denn eines macht PSA unmissverständlich klar: Das Hybrid-Air-System rechnet sich nur, wenn mehrere Partner auf den Luftzug aufspringen. Ohne entsprechende Skaleneffekte ist die Technik zu teuer.

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  • Hubert

    schön für die Werkstatt, wieder ein paar Teile mehr, die kaputt gehen können und dürfen…

  • MS

    Wäre da nicht ein Schwungrad einfacher und effizienter ?
    Ähnlich wie beim Porsche „Hybrid“ (nur nicht so überkandidelt) ?

    • Marcus

      Wenn ich es richtig verstanden habe, ist das Problem eines Schwungrades in einem Serienfahrzeug, dass 30.000 oder 40.000 oder 50.000 rpm akustisch schwer zu beherrschen sind (das surrt und dröhnt offenbar so unangenehm, dass es nur einem Rennfahrzeug akzeptabel ist). Sonst wäre ein Schwungrad ja eine tolle Sache …

  • Mist

    Hat das jemand beim Übersetzen nicht aufgepasst ?
    Balast ?

  • Michi

    BTW ich glaub die 8kg Batterie mussen ein tippfehler sein.

    Die aktuelle Generation Prius hat meines Wissens nach 38 Batteriemodule verbaut die ein Gesamtgewicht von ca. 50kg auf die wage bringe. (angaben ohne gewahr) Altere Baujahre hatten bis zu 90kg Batterien an Bord.

    • maxl

      Der aktuelle Prius ist auch ein PLUG IN, der recht weit und bis 80km/h rein mit Strom fährt.

      Aber stimmt schon, hab mich da wo vertan.
      75kg ist der Yaris Hybrid schwerer als sein 4 Zylinder Kollege ohne Hybridantrieb.

  • maxl

    Totale Sackgasse.
    Sehr anfällige Komponenten.
    Bringt bei längeren Bergaufpassagen rein gar nichts.
    Weil in 10 Sekunden voll, ist auch nur sehr wenig Puffer vorhanden.
    Auch für Kleinwagen nicht geeignet.

    Der Toyota Yaris Hybrid zeigts vor.
    Bei einem Toyota-Hybriden ohne PlugIn-Funktion wiegt das gesamte Hybridsystem nur 50kg.

    • Georg

      Sorry, das „Hybridsystem“ sind beide Antriebssysteme zusammen, da hybrid ja „von zweierlei Herkunft“ heißt. Sie meinen wohl, der Elektroteil wiegt 50kg. Bei 50kg ist aber für einen Akku nicht viel übrig…

    • maxl

      Der Akku hat 8kg.
      42 Kg die Motor-Geratoreinheit.
      Gemeint habe ich natürlich die Hybrid-Komponenten

    • Michi

      Wo bitte sehen sie in diesem System sehr anfällig Komponenten? Alles bis auf die elektronische Steuerung in diesem System ist Stand der Technik, viel einfacher geht es Eigentlich nicht mehr.
      2 Druckbehälter, Einhydraulikmotor und ein oder zwei Ventile. Alles einfache Mechanische Bauteile, und ein ausgezeichneter Wirkungsgrad.
      Auch wenn ein Akku leichter ein würde, aus Umwelt technischen gründen ist das doch sehr fragwürdig.
      Moderne Hochleistung-Akkus sind voll mit seltenen Erden die aus Bergwerken kommen die ganze Regionen zerstören, um die halbe Welt Geschick werden, und dann nur noch schwer Entsorgt werden können.

      Dieses System hilft bei der Beschleunigung zurück auf Stadt-Geschwindigkeit, danach zum relativ Energie-unaufwendigem Geschwindigkeit halten wird der Benzin Motor Verwendet.

      Ich finde es ist eine simple mechanische Lösung und ich könnte mir gut vorstellen ein Fahrzeug mit dieser Technik zu kaufen ganz im Gegensatz zu einem Elekto-Hybrid welches sich sicher nie in meiner Garage wieder finden wird.

    • Marcus

      Sorry, bei aller (ehrlichen) Sympathie für das Toyota (oder auch Honda, Ford) Hybridsystem: So leicht sind die Hybridkomponenten in Summe nicht. Ich denke auch 50 kg wiegt ca. der Akku, wobei die nächsten Generationen mit Lithium Akkus vielleicht auf 20 kg kommen werden. E-Maschinen und Leistungselektronik wiegen sicher etwas mehr. Der Auris Benziner wiegt 1250 kg, der Auris Hybrid wiegt 1370 kg. Damit ist das Toyota-System netto 120 kg schwer/leicht. Die nächste Toyota-Hybrid-Generation steht aber auch schon vor der Türe …

    • maxl

      Der Yaris hat 75KG mehr mit dem Hybridantrieb im Vergleich zum 4 Zylinder Yaris(1,33 VVTI)

      Der Prius ist ein PlugIN Hybrid.
      Beim Auris Hybrid muß man auch auf die Ausstattung schauen, die beim Hybridmodell vollständig ist.
      Also muß man den voll ausgestatteten nicht Hybrid-Auris mit 1,33 Benziner zum Vergleich heranziehen.

    • Marcus

      Der Yaris hat, da haben Sie recht, etwas leichtere schwächere Elektrokomponenten im Hybrid-Verbund, er ist ja schließlich auch leichter. Ich bin ihn einmal Probe gefahren: Er fährt sich zwar ganz ähnlich, ist aber auf meinen Testkilometern nicht einmal 0,2 L sparsamer als der Auris Hybrid gewesen. Die Leistung, die Toyota beim Yaris Hybrid geschafft hat, ist m.M.n. die, dass sie so eine Auto um 18 statt um 24 hinstellen können (inkl. Klimaautomatik und Tempomat). Für mich ist das Platzangebot im Yaris aber doch so viel kleiner als im „Kompaktklasse“-Auris, dass er als einziges Familienauto nicht in Frage kommt.
      Dafür bin ich aber schon äußert gespannt auf die kommenden Hybrid-Generationen von Toyota, Honda und Ford. die sollen tatsächlich auch im Realverbrauch noch 0,5 bis 1 L sparsamer sein!

    • maxl

      Zu den sehr anfälligen Komponenten im Peugeot:

      Hochdruck-Hydraulik mit 350bar
      Hochdruck-Speicher mit Gummimembranen(wie Ausgleichgsgefäß bei der Heizung)
      Hochdruck-Hydraulikpumpen
      Viel teueres, hochbelastetes ÖL das jährlich zu wechseln sein wird

      Bin gespannt, ob Peugeot auf diese Komponenten auch 8 Jahre Garantie gibt, wie Toyota und VW auf die Hybridkomponenten.
      (ist gar nicht möglich, weil Gummi gar nicht so lange dicht bleibt und bei Hochdrucksystemen nach 6 Jahren getauscht werden MÜSSEN, wenn man ein Pickerl haben will)

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