Bosch Engineering und Ligier Automotive bauen Hochleistungs-Fahrzeug mit Wasserstoffmotor

In einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt haben Bosch Engineering und Ligier Automotive ein Hochleistungsfahrzeug mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor als Demonstrator aufgebaut. Mit 25 Jahren Erfahrung als spezialisierter Entwicklungspartner verantwortete Bosch Engineering das Gesamtfahrzeugkonzept und hat maßgeblich die Entwicklung des Motor- und Tankkonzepts sowie eines umfassenden mehrstufigen Wasserstoff-Sicherheitssystems umgesetzt. Als Spezialist für den Rennsport bringt Ligier Automotive langjähriges Know-how in der Fahrzeugtechnik, der Motorkonstruktion und der Erprobung ein. Im Projekt war Ligier Automotive für die Gesamtdynamik des Fahrzeugs, die Konstruktion des Monocoques und die Anpassung des Chassis des bestehenden Ligier JS2 R verantwortlich. Zudem optimierte das Unternehmen die mechanischen Komponenten für den Wasserstoffbetrieb und übernahm deren Integration in das neue Fahrzeug.

Im Rahmen des 100. Jubiläums der 24 Stunden von Le Mans im Juni 2023 feierte der Ligier JS2 RH2 Premiere und wurde seither umfangreich getestet und optimiert.

Der Ligier JS2 RH2 mit Wasserstoffmotor basiert auf dem Ligier JS2 R, einem Rennwagen, der ursprünglich für einen 3,7-l-Benzinmotor ausgelegt war. Im Zuge der Entwicklung zum H2-Demonstrator musste das Fahrzeug weitreichend modifiziert werden.

Der 3,0-l-V6-Motor mit Biturbo-Aufladung leistet bereits 420 Kilowatt. Er basiert auf einem Serien-Benzinaggregat, das die Experten von Bosch Engineering auf die Verwendung von Wasserstoff umgerüstet haben. Angepasst wurden insbesondere die Zündung und das gesamte Einblassystem. Durch systematische Applikation konnten eine hohe Leistung von 443 kW, ein Drehmoment von 650 Nm und ein sehr gutes Ansprechverhalten des Motors im Transientbetrieb erreicht werden. Das Motorkonzept gewährleistet sowohl eine sehr magere, besonders stickoxidarme Verbrennung bis in die Teillast, als auch eine sehr hohe spezifische Leistung. Eine weitere Herausforderung bei der Motorentwicklung war die stabile Verbrennung ohne Vorentflammungen bei hohen Lasten und Motordrehzahlen von über 7000/min.

Bei der Systementwicklung des Ligier JS2 RH2 wurde besonders hoher Wert auf die Auslegung der Hochdrucktanks und die funktionale Sicherheit gelegt.

Die H2-Tanks sind auf einen Systemdruck von 700 bar ausgelegt und aus Carbon gefertigt. Um das bestmögliche Package der Tanks zu finden, wurden 1-D-Fahrzeugsimulationen mit Fahrten auf Rennstrecken durchgeführt. Als bestmögliches Package hat sich ein Konzept mit drei Tanks ergeben: einer hinter der Fahrgastzelle und zwei seitlich in den Fahrzeugschwellern links und rechts.

Das mehrstufige Wasserstoff-Sicherheitskonzept des Fahrzeugs besteht aus einer Kombination aktiver und passiv wirkender Maßnahmen.

Ein komplexes Leitungssystem verbindet die drei Tanks mit den H2-Einblaskomponenten des Motors. Die Steuerung des Tanksystems und der Zuleitungen erfolgt, durch die von Bosch speziell für H2-Anwendungen entwickelte Hydrogen Storage Control Unit (HSCU). Über den CAN-Bus des Fahrzeugs kommuniziert sie mit den übrigen elektronischen Komponenten des E/E-Systems.

Zudem schließt das Wasserstoff-Sicherheitskonzept sowohl das Speichersystem mit den Hochdrucktanks als auch die Druckregler und Zuleitungen zum Motor und das Einblassystem mit ein. Die Trennung von Tank, Gassteuerungskomponenten und Motorraum sowie ein passives Entlüftungskonzept über Leitungen und Kamine sorgen für eine gezielte Abfuhr von Gasen nach außen, sodass diese nicht in die Fahrgastzelle oder zu heißen Motorraumkomponenten gelangen können. Leckagen im System werden darüber hinaus durch eine umfangreiche Sensorik detektiert.

Je nach Art und Schwere des Defekts wird dann ein mehrstufiges aktives Sicherheitskonzept ausgelöst, das von einer Warnung des Fahrers im Display über die Abschaltung einzelner Leitungskreise bis hin zur Gesamtsystemabschaltung reicht.

Der Ligier JS2 RH2 setzt damit Maßstäbe bei der funktionalen Sicherheit wasserstoffbetriebener Fahrzeuge und bietet gleichzeitig höchste Systemverfügbarkeit.