Nutzfahrzeuge Forschungs-Lkw Urban Lab 2: Diesel sparen

Renault Trucks hat mit seinem „Urban Lab 2“ genannten Forschungs-Lkw einen Minderverbrauch von 12,8 Prozent erreicht – verglichen mit einem Serienfahrzeug. Ein Überblick über das Projekt.

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Neun Monate Feinanpassung und sieben Monate Erprobung mit 4.500 Kilometern im öffentlichen Straßenverkehr und auf dem Rollenprüfstand liegen hinter dem Urban Lab 2 von Renault Trucks. Das Ergebnis: Der Kraftstoffverbrauch und die CO₂-Emissionen im Stadt- und Regionalverkehr sanken gegenüber einem vergleichbaren Serienfahrzeug um 12,8 Prozent – heruntergerechnet auf 100 Kilometer bedeutet das 3,5 Liter weniger Kraftstoff und ein um neun Kilogramm verringerter CO₂-Ausstoß. Möglich machen das diverse Optimierungen des Lkw: bei Aerodynamik, dem Antriebsstrang, den Reifen und der Konnektivität.

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Die Modifikationen im Detail

Aerodynamik: Um den Luftwiderstand des Aufbaus zu reduzieren, wurden die Verdampfer in das Aufbaudach integriert und das Kühlmodul in den Fahrzeugrahmen integriert. Hinzu kamen aerodynamische Anbauteile:

• Heckflügel und hochklappbare PVC-Textilverkleidungen,

• Trittstufen-Klappen,

• Radverkleidungen,

• Dachdeflektor,

• Spoiler und Seitendeflektoren am Fahrerhaus

Außerdem ersetzt ein Kamerasystem die klassischen Seitenspiegel. Die Modifikationen entstanden gemeinsam mit Lamberet, einem großen Hersteller von Kofferaufbauten für Kühlwagen-Nutzfahrzeuge.

Mikro-Hybridsystem: Die Ingenieure testeten mehrere Einsatzstrategien des gemeinsam mit dem Automobilzulieferer Valeo entwickelten Mikro-Hybrid-Systems, um beim Bremsen maximal zu rekuperieren. Außerdem wurden diverse Start-Stop-Strategien des Motors herausgearbeitet, um Zeit zu sparen und Vibrationen zu minimieren. Die Verbrauchstests des Mikro-Hybrid-Systems erfolgten auf dem Rollenprüfstand für drei Modi:

• ohne Mikro-Hybrid-System, Standardkonfiguration,

• mit Mikro-Hybrid-System, ohne Start & Stop,

• mit Mikro-Hybrid-System und Start & Stop

Das Ergebnis: ein relevanter Minderverbrauch insbesondere im Stadtverkehr.

Konnektivität: Die Navigationssoftware im Versuchs-Truck steuerte Benomad bei, ein Entwickler von Karten und Navigationssoftware. Das Navigationssystem war zusätzlich mit den Verkehrsleitsystemen verbunden – und konnte seine Geschwindigkeit so zum Beispiel an die Ampelschaltung anpassen: Wenn sich das Fahrzeug einer Ampel nähert, sendet diese Daten an das Fahrzeug. Das System berechnet dann, ob es ökonomischer ist, zu bremsen oder das Fahrzeug zu beschleunigen; immer im Abgleich mit der Verkehrssituation und den geltenden Regeln. So lassen sich Brems- und Beschleunigungsphasen reduzieren und Kraftstoff sparen.

Bereifung: Das Versuchsfahrzeug ist mit einem Reifen-Prototyp von Michelin ausgestattet, der den Rollwiderstand weiter reduzieren soll. Die Messungen des Reifenverhaltens führten die Ingenieure im Regionalverkehr und auf den Autobahnabschnitten des Prüfzyklus durch. Drei Folgetests mit dem Referenzfahrzeug und dem Versuchsfahrzeug dienten dazu, die Profile sowie die Temperatur- und Druckanstiege jedes Reifens zu messen.

Prüfstand und Straßenverkehr

Auf dem Rollenprüfstand wurden die Fahr- und Temperaturbedingungen simuliert, kontrolliert und reproduziert. Die Simulationen dienten dazu, die Messwerte in Korrelation zu bringen. Parallel dazu wurden Tests mit einem Referenzfahrzeug durchgeführt, dessen geometrische Eigenschaften sowie dessen Antriebsstrang dem Versuchsfahrzeug ähnelten – einem D Wide 19-Tonner mit 280 PS und Kühlaufbau von Lamberet. Alle der im Rahmen des Projekts entwickelten Technologien wurden unabhängig voneinander bewertet.

Der Zyklus auf öffentlichen Straßen setzte sich aus zwölf Kilometern Stadtverkehr, 50 Kilometern Regionalverkehr und 57 Kilometern Autobahnfahrt zusammen. Für einen statistisch repräsentativen Prüfzyklus griffen die Ingenieure von Renault Trucks auf eine Datenbank mit über 8.000 gemessenen Kilometern zurück.

Die Prüfabläufe

Die veränderte Aerodynamik wurde besonders auf der Autobahnstrecke des Prüfzyklus deutlich. Die Messungen wurden am frühen Morgen durchgeführt, um Windböen zu vermeiden. Die Windgeschwindigkeit wurde an drei verschiedenen Stellen gemessen, um sicherzustellen, dass das Referenzfahrzeug sowie der Urban Lab 2 den gleichen Wetterbedingungen ausgesetzt waren. Das Prüfprotokoll wurde insgesamt siebenmal wiederholt, um zuverlässige Ergebnisse zu garantieren. Auf Grundlage der erhaltenen Ergebnisse wurde durch Simulation eine Korrelation hergestellt, um den Nutzen für den gesamten Zyklus zu ermitteln. Die Differenz des Leergewichts und des Stromverbrauchs zwischen den beiden Fahrzeugen wurde bei den Simulationen berücksichtigt.

Die Entwicklung des Reifen-Rollwiderstands im Verlauf des Zyklus lieferte ein Simulationsmodell basierend auf den real gemessenen Daten zum Reifenverhalten. So lässt sich der Verbrauchsunterschied genauer bestimmen, als bei der Standardmethode – die einen festen und optimalen Rollwiderstandskoeffizienten (ISO-Wert) berücksichtigt.

Um die Auswirkungen des vernetzten Navigationssystems nachzuweisen, nahmen die Projektpartner zunächst Messungen während der Simulation von Stadtfahrten vor. So konnten sie den realen Verkehr und die Ampeln definieren. Um zuverlässige Statistiken zu erhalten, waren mehrere Simulationen für diverse Verkehrssituationen und Abfahrtszeiten nötig. Danach folgten Tests auf einer abgeschlossenen Strecke und auf öffentlichen Straßen in Bordeaux.

Vor der Erprobung auf der Straße wurden der Urban Lab 2 und das Referenzfahrzeug auf dem Rollenprüfstand eingefahren und diverse Messungen vorgenommen. Außerdem prüften die Ingenieure detailliert die Leistung der Antriebsstränge beider Fahrzeuge, um sicher zu sein, zwei repräsentative Fahrzeuge einzusetzen.

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Forschungs-Projekt „EDIT“

Die Basis für den Forschungs-Truck ist das im Jahr 2016 gestartete Kooperationsprojekt EDIT (Efficient Distribution Truck). Hier sind neben Renault Trucks sechs weitere Kooperationspartner vereint: Valeo, Lamberet, Michelin, Benomad, das Nationale Institut für angewandte Wissenschaften in Lyon (INSA Lyon) und das angeschlossene Labor für mechanische Systeme (LamCoS), das Französische Institut für Transportwissenschaften und -technologien, Raumplanung, Entwicklung und Netzwerke (IFSTTAR) und zugehörige französische Labor für Transporttechnik (LICIT).

Das Projekt hatte zum Ziel, den Verbrauch eines temperaturgeführten Lkw (Kühllastwagen) im Stadt- und Regionalverkehr um 13 Prozent zu senken. Aus diesem Projekt ist das Versuchsfahrzeug Urban Lab 2 entstanden.

Obwohl das Projekt EDIT sehr erfolgreich war, kommt das Versuchsfahrzeug Urban Lab 2 laut Renault in dieser Form nicht auf den Markt. Die Technologien die im Versuch den Kraftstoffverbrauch am deutlichsten gesenkt haben, könnten sich künftig aber durchaus in Serienfahrzeugen wiederfinden.

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