Elektromobilität

Elektrischer Achsantrieb ab 2018 in Serie

| Redakteur: Thomas Günnel

Der Zulieferer ZF hat ein modulares, elektrisches Antriebssystem entwickelt. Es soll im Jahr 2018 bei einem europäischen Automobilhersteller in Serie gehen.
Der Zulieferer ZF hat ein modulares, elektrisches Antriebssystem entwickelt. Es soll im Jahr 2018 bei einem europäischen Automobilhersteller in Serie gehen. (Bild: ZF)

Der Zulieferer ZF hat ein modulares, elektrisches Antriebssystem entwickelt. Es soll im Jahr 2018 bei einem europäischen Automobilhersteller in Serie gehen.

Die Produktion des Antriebssystems erfolgt in Schweinfurt, wo auch der Sitz der neuen ZF Division E-Mobility ist. Laut Unternehmen haben die Vorbereitungen zum Bau der Produktionsanlagen bereits begonnen. Der Kern des Antriebs ist ein mittig auf der Achse positioniertes Antriebssystem, dessen elektrische Maschine als Asynchronmaschine ausgelegt ist. Die elektrische Maschine, ein zweistufiges Ein-Gang-Getriebe samt Differenzial, Gehäuse und Kühler sowie die Leistungselektronik bilden eine hochintegrierte, sehr kompakte Einheit: Sie wiegt 113 kg und ist rund 450 mm lang, 380 mm breit und 510 mm hoch. Der Elektromotor leistet bis zu 150 kW, das maximale Motormoment von 380 Newtonmetern wird zu einem Achsmoment von 3.500 Nm übersetzt. Motor und Getriebe teilen sich ein Gehäuse.

Antrieb an Vorder- oder Hinterachse

Das System eignet sich als rein elektrischer Antrieb für batteriebetriebene, Brennstoffzellen- oder Hybridfahrzeuge, vom Kompaktwagen bis zum leichten Nutzfahrzeug. Der Antrieb ist an der Vorder- und Hinterachse möglich. Die Asynchronmaschine funktioniert ohne Magnetmaterialien, also auch ohne Seltene Erden wie Neodym und Dysprosium. Außerdem benötigt sie lediglich ein einfaches Konzept zur Drehzahl-Sensierung und reduziert die elektrischen Schleppverluste. Drehzahlen von rund 13.000 Umdrehungen pro Minute stellen in puncto Geräuschentwicklung jedoch besondere Anforderungen an das Getriebe. ZF setzt hier auf eine achsparallele Ein-Gang-Übersetzung im Verhältnis 9,6:1, die das Drehzahlniveau in zwei aufeinanderfolgenden Stirnradstufen absenkt. Die optimierte Verzahnung und verlustarm gelagerte drehende Teile senken das Geräuschniveau zusätzlich. Das integrale Gesamtkühlkonzept schließt die Leistungselektronik und die elektrische Maschine ein und versorgt den Rotor des Elektromotors. Daraus ergeben sich ebenfalls sehr gute akustische und dynamische Eigenschaften des elektrischen Antriebs.

Verlustarme Umwandlung

Mit der in den elektrischen Antrieb integrierten Leistungselektronik löst ZF nach eigener Angabe ein Problem, das in vielen rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen beim Zusammenspiel zwischen elektrischer Maschine und Leistungselektronik auftritt. Letztere wandelt den Batterie-Gleichstrom in den für die E-Maschine benötigten dreiphasigen Wechselstrom um. Genau dabei kommt es in bestimmten Fahrzyklen zu merklichen Verlusten. Diese vermindert das elektrische Achsantriebssystem von ZF, indem es die Ansteuerspannung mittels spezieller Modulationsverfahren anhebt. So lässt sich der Motorstrom bei unveränderter Leistung absenken. Bei üblichen Fahrzyklen erhöhe das Verfahren die Reichweite deutlich.

Über die Division E-Mobility

Seit Jahresbeginn 2016 bündelt ZF seine Aktivitäten in der Elektromobilität in einer neuen Division E-Mobility. Der Sitz der Division ist in Schweinfurt. Dort wurde auch das Systemhaus E-Mobility initiiert, in dem das Unternehmen Kundenanfragen zu unterschiedlichen Elektromobilitäts-Themen bearbeitet. Insgesamt arbeiten über 5.300 Mitarbeiter an diversen Standorten weltweit für ZF am Thema Elektromobilität.

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