Transfluid will Hybridumbauten vereinfachen

Die Hybridgetriebe der HM-Serie sind so konzipiert, dass sie zwischen einem Verbrennungsmotor mit SAE-Standardschwungrad und -gehäuse und einem Getriebe mit SAE-Eingang passen. (Foto: KHL-Mitarbeiter)

Die Vielfalt der Antriebsstrangkonstruktionen in der Industrie und im Schiffsbau stellt die Umstellung von reinem Diesel- auf Diesel-Elektroantrieb in der Vergangenheit vor Herausforderungen. Transfluid, Spezialist für industrielle Getriebe, wollte dies ändern und entwickelte eine Lösung, die den Prozess vereinfachen soll.

Das Unternehmen verfügt bereits über Erfahrung in der Herstellung von Kraftübertragungs- und -ausrüstung sowie Elektromotoren/Generatoren und entwickelte gemeinsam mit Herstellern von Batterien und Motorsteuerungen die HM-Hybridgetriebeserie. Dabei handelt es sich um ein Hybridmodul in verschiedenen Ausführungen, das zwischen einem Verbrennungsmotor mit SAE-Standardschwungrad und -gehäuse sowie einem Getriebe mit SAE-Eingang integriert werden kann. Laut Transfluid ist das Ergebnis eine standardisiertere Lösung.

„Wir liefern das Hybridmodul, den Controller, die Batterien, das Batteriemanagementsystem – alles, was Sie für den Bau eines Hybridfahrzeugs benötigen“, sagte Chris Campbell, Geschäftsführer von Transfluid. „Wenn Sie ein kleiner Maschinenbauer sind und nicht über die Ressourcen für die Entwicklung eines Hybridsystems verfügen, zeigen wir Ihnen, wie Sie das schnell und einfach realisieren können.“

Mit der Reihe vorentwickelter, „pseudo-maßgeschneiderter“ Lösungen des Unternehmens kann dieser Weg in nur sechs Monaten abgeschlossen sein.

Ausfallsicheres Design

Viele bestehende Umrüstsysteme verfügen über eine elektrische Maschine (einen Motorgenerator) an einem Verteiler, der direkt am Schwungrad des Motors montiert ist, so Campbell. Fällt das System aus, bleibt das Fahrzeug oder Schiff entweder stehen oder es bleibt nur noch der Motor übrig.

Beim HM-Getriebesystem dient die Eingangsseite als hydraulisch oder pneumatisch gesteuerte Kupplung. Nach dem Auskuppeln wird der Motor vom Antriebsstrang getrennt, sodass das Fahrzeug oder Schiff emissionsfrei und geräuscharm vom Elektromotor angetrieben werden kann. Bei laufendem Motor wird die Kupplung eingekuppelt, und der Elektromotor fungiert als Generator, der die Batterien bei Bedarf auflädt. Diese Trennung schützt vor unerwarteten Systemausfällen.

„Wenn unser Stromnetz ausfällt, haben wir immer noch einen Diesel“, sagte Campbell. „Wenn der Diesel ausfällt, haben wir immer noch Strom.“

Das HM-Getriebesystem war Teil der Neumotorisierung des Western Flyer, eines legendären 23,5 Meter langen Holzboots, das in einem Roman von John Steinbeck verewigt wurde. (Foto: Transfluid)

Verbrennungs- und Elektromotor können auch gleichzeitig betrieben werden, um den Booster-Betrieb zu aktivieren. Dieser liefert dem Antriebsstrang beim Beschleunigen zusätzliches Drehmoment. Laut Transfluid ermöglicht dies OEMs, den Verbrennungsmotor optimal an die jeweilige Anwendung anzupassen.

Begrenzter Immobilienbedarf

Die elektrische Maschine kann in mehreren Positionen montiert werden, um eine optimale Passform für den Motorraum zu gewährleisten, sei es in neu gebauten Fahrzeugen und Booten oder zur Nachrüstung bestehender Geräte.

Für den Einbau sei nur wenig Platz erforderlich, so Campbell. Zwischen Motor und Getriebe sei nur ein kurzer Abstand von wenigen hundert Millimetern nötig.

„Wir benötigen die passende Position zwischen Schwungradgehäuse und Getriebekopf, um das Hybridmodul einbauen zu können“, sagte Campbell. „Dann brauchen wir auch Platz, um die Batterien in das System einzubauen, da sie Teil des Hybridsystems sind.“

Alle Vorgänge werden von einem proprietären elektronischen Controller gesteuert, der über das CAN-Bus-Protokoll mit der Ausrüstung kommuniziert und so eine einfache Plug-and-Play-Lösung ermöglicht, fügte Transfluid hinzu.

Geschichte schreiben

Eine der vielleicht bekanntesten und historisch bedeutendsten Anwendungen des HM-Getriebesystems war die Neumotorisierung des Western Flyer, eines legendären 77 Fuß langen Holzboots aus dem Jahr 1937, das vor allem dadurch bekannt wurde, dass John Steinbeck es 1940 für eine Forschungsexpedition in den Golf von Kalifornien charterte und dies später in seinem Buch „The Log from the Sea of Cortez“ dokumentierte.

Das Boot wurde kürzlich von der Western Flyer Foundation restauriert und als Fischereiforschungsschiff wieder in Betrieb genommen. Obwohl die Stiftung ursprünglich eine vollständige Elektroelektrifizierung des Bootes plante, entschied sie sich letztendlich für einen Diesel-Hybridantrieb, der größtenteils mit Diesel betrieben wird, aber für Forschungszwecke kurzzeitig in den Elektrobetrieb wechseln kann.

Für den Elektroantrieb sorgen zwei 100-PS-Elektromaschinen, die dem Flyer ermöglichen, im Elektromodus die volle Geschwindigkeit zu erreichen. (Foto: Transfluid)

Das System besteht aus einem 425 PS starken John Deere 6135 Reihensechszylinder-Turbodieselmotor, gekoppelt mit einem Transfluid HM3350 Hybridmodul, das vom Antriebskomponentenhändler Palmer Johnson Power Systems bereitgestellt und unterstützt wird. Palmer Johnson lieferte auch das Twin Disc MGX516 Schiffsgetriebe. Für den Elektroantrieb sorgen zwei 100 PS starke Elektromotoren, die dem Flyer ermöglichen, im Elektromodus die volle Geschwindigkeit zu erreichen und geräuschlosen Standby-Betrieb durchzuführen.

Das HM3350-Modul verfügt außerdem über drei zusätzliche Zapfwellenköpfe zum Antrieb der Lenkpumpe sowie eine kupplungsfähige Pumpe zum Betrieb der Forschungsausrüstung. Kopfverlängerungen für die Zapfwellenköpfe ermöglichen eine nahtlose Integration mit dem Tier-4-Dieselmotor und der Schiffsausrüstung. Transfluid lieferte die Antriebssteuerung, das CANBUS-Kommunikationssystem und alle Komponenten für die komplette Hybridversorgung. Der Bediener kann per Knopfdruck im laufenden Betrieb vom Diesel- in den Elektrobetrieb wechseln und die Hydraulik von der Steuerbrücke aus ein- und ausschalten.

Zur Energiespeicherung sorgen 115-kWh-Lithium-Eisenphosphat-Batterien für Autonomie im Elektromodus und versorgen die Haussysteme mit Strom.

Das Boot, dessen Jungfernfahrt für Ende 2023 geplant ist, kann außerdem während der Fahrt im Dieselbetrieb mit der Kraft des Motors oder im Liegen mit Landstrom aufgeladen werden.

Foto: Transfluid

Eine Premiere für Kroatien

Ein weiterer historischer Schritt: Transfluid wurde mit seinem HM-Hybridantriebssystem für den ersten Hybridkatamaran einer kroatischen Werft ausgewählt. Der 15 Meter lange Aluminiumkatamaran wurde von der Lokrum Public Reserve Authority in Dubrovnik in Auftrag gegeben und wird bis zu 50 Passagiere über die Adria zwischen Trsteno und Lokrum transportieren.

Das Hybridantriebssystem HM2000 von Transfluid umfasst zwei 20-kW-Motoren und zwei 100-Ah-Batterien, die eine leise und umweltfreundliche Navigation mit Geschwindigkeiten von bis zu 18 Knoten ermöglichen. Der spezielle Traktionsbatteriespeicher und der Regenerationsmodus ermöglichen die Stromversorgung der Bordsysteme während der Fahrt mit dem Verbrennungsmotor.

Laut Transfluid reduziert diese fortschrittliche Lösung nicht nur die Luftschadstoffe, sondern trägt auch zu einer verbesserten Energieeffizienz bei und verringert so die Gesamtumweltbelastung des Katamarans.