Interurban Vehicle: DLR entwickelt autonomen Plug-in-Hybrid mit Brennstoffzelle

Elektrisch, automatisiert und leicht: Das Interurban Vehicle des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR ist eine futuristische Studie. Mit Brennstoffzelle und Batterie kommt das Fahrzeug auf 1.000 Kilometer Reichweite, fährt autonom und nutzt neue Freiheiten bei der Innenraumgestaltung.

Das DLR arbeitet an den Fahrzeugen der Zukunft

Insgesamt 20 DLR-Institute arbeiten an Technologien für Straßenfahrzeuge der übernächsten Generation. Eins davon ist das IUV, das am DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte in Stuttgart entsteht. Es ist fünf Meter lang, zwei Meter breit und hat Platz für fünf Personen. Das DLR hat das Fahrzeug für sein Projekt als rollfähigen Demonstrator gebaut.

Das In­ter­ur­ban Ve­hic­le ist ein Plug-in-Hybrid mit Brennstoffzelle, Wasserstofftank und Batterie. Die Karosserie nutzt unterschiedliche Leichtbau-Ansätze, so dass das Fahrzeug inklusive Energiespeichern weniger als 1,6 Tonnen wiegt. Diese leichte Struktur sorgt für einen niedrigen Verbrauch und die hohe Reichweite. Die Rohkarosserie wiegt nur 250 Kilogramm, laut DLR ein Viertel weniger als in diesem Fahrzeugsegment üblich.

Hohe Sicherheit trotz Leichtbau

Die Karosserie besteht zum Großteil aus faserverstärkten Kunststoffen. Teilweise auch aus Aluminium oder Sandwich-Materialien, besonders die Teile, die im Fall eines Crashs viel Energie absorbieren müssen. Sandwich-Materialien bestehen beispielsweise aus einer Decklage aus Faserverbundstoffen und einem leichten Kern aus Kunststoffschaum oder Balsaholz. Sie sind besonders leicht und besitzen gleichzeitig sehr gute Crash-Eigenschaften.

Das Team des DLR hat einzelne Bauteile als Prototypen gebaut und in Crash-Versuchen getestet. Beispielsweise den Seitenschweller unterhalb der Seitentüren: Er schützt den Wasserstofftank im Fahrzeugboden und die Passagiere bei einem seitlichen Aufprall. Denn das IUV hat keine Mittelsäule, die normalerweise Boden und Dach verbindet und einen Aufprall abfedern kann. Die fehlende Mittelsäule ermöglicht die großen Schiebetüren und ein bequemes Ein- und Aussteigen.

Ein anderer Ansatz im Leichtbau ist die Funktionsintegration, bei der Strukturen immer mehrere Funktionen haben. Etwa die Bodenstruktur des In­ter­ur­ban Ve­hic­le: Sie trägt nicht nur alle Aufbauten, sondern kann auch Strom und Daten leiten. So fallen zusätzliche Kabelleitungen weg, was Gewicht spart.

Wasserstoff-Antrieb und intelligentes Energiemanagement

Das In­ter­ur­ban Ve­hic­le hat eine Brennstoffzelle mit 45 kW, einen 700 Bar Wasserstoff-Drucktank sowie eine Batterie mit 48 kWh an Bord. Das „Auftanken“ mit Wasserstoff dauert deshalb nicht länger als das Tanken mit Benzin. Die Batterie kann auch extern geladen werden und befindet sich im vorderen Teil des Fahrzeugs, die Brennstoffzelle im Heck. Der Wasserstofftank liegt im Unterboden und fasst 7,5 Kilogramm Wasserstoff. Die Elektromotoren des IUV leisten zusammen 136 kW, die Höchstgeschwindigkeit beträgt 180 km/h.

Ein wichtiges Thema für die Ingenieure am DLR ist das Energiemanagement des Fahrzeugs. Alle Prozesse für die Stromversorgung, Heizung und Kühlung müssen effizient ablaufen, um Einbußen bei der Reichweite oder anderen Funktionen wie Klimatisierung oder Infotainment zu vermeiden. Für das IUV betrachtete das Team unter anderem Metallhydrid-Speicher: Diese erzeugen aus der Druckdifferenz zwischen dem Wasserstofftank (700 Bar) und der Brennstoffzelle (5 Bar) zusätzliche Kälte für die Klimaanlage.

Neue Freiheiten im Innenraum

Das Interurban Vehicle fährt autonom auf Level 4, also im Normalfall komplett ohne menschliches Zutun. Die Innenraumgestaltung wird dadurch deutlich freier und flexibler. Das DLR-Team hat verschiedene Möglichkeiten auf ihre Machbarkeit geprüft. Eine davon ist eine flexible Sitzanordnung: Die Vordersitze lassen sich nach hinten drehen, so dass die Insassen auch mit Blick in den Fond sitzen können. Es gibt keine Trennung der Sitzreihen mehr wie heute noch üblich.

Weitere Fahrzeugkonzepte des DLR

Der Demonstrator des Interurban Vehicle hilft den Ingenieuren am DLR, zentrale Bauteile und Technologien zu entwickeln und zu testen. Er zeigt auch, welche Aspekte das Team mit Partnern aus Industrie und Forschung weiterentwickeln und umsetzen kann. Neben dem IUV arbeitet das DLR am Urban Modular Vehicle (UMV), einem modularen Stadtauto, sowie am Safe Light Regional Vehicle (SLRV) für Pendelstrecken, Carsharing und als Zubringerfahrzeug.

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