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Elektromobilität

Elektro-Lkw: 640 Oswald-PS für über 40 t

| Redakteur: Ute Drescher

Während sich die Elektrifizierung bei Kleinfahrzeugen und im Individualverkehrs langsam etabliert, ist das bei Automobilen, Bussen und Lastwagen in Europa noch kaum der Fall. Doch es gibt die ersten Elektro-Lkw.

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Eingebauter 400-kW-Oswald-Antrieb
Eingebauter 400-kW-Oswald-Antrieb
(Bild: Oswald)

Der Kohlendioxid-Ausstoß ist ein Thema, das nicht nur die Hersteller von Fahrzeugen, sondern auch den Gesetzgeber über die letzten Jahre beschäftigt hat und weiter beschäftigen wird. Erste europäische Städte haben Dieselfahrzeuge bereits komplett aus dem innerstädtischen Verkehr verbannt. Diese Verbote treffen neben Personenkraftwagen vor allem auch Transportfahrzeuge, Lastkraftwagen und Nutzfahrzeuge.

Auch das EU Parlament stellt die Hersteller vor große Herausforderungen. 2019 wurde mit großer Mehrheit beschlossen, dass der CO2-Ausstoß neuer LKW bis 2025 um durchschnittlich 15 % und bis 2030 um 30 % sinken soll.

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Die Firma Framo aus Löbichau in Thüringen erkannte diesen Trend bereits im Jahr 2014. Mit dem Umbau von Neufahrzeugen mit bis zu 44 t zulässigem Gesamtgewicht gelang den Ingenieuren der Aufstieg zu einem führenden Anbieter von elek­trischen LKW für Branchen- und Speziallösungen. Die Speziallösungen erfordern spezielle Komponenten für den Bereich von rein elektrisch betriebenen, batteriegespeisten „E-Lkw“. Für den Bereich über 44 t wurden die Verantwortlichen bei der Oswald Elektromotoren GmbH fündig.

Gewichtsoptimierung entscheidend

Für eine erfolgreiche Umsetzung der Elektromobilität werden gewichtsoptimierte Lösungen benötigt. Im Zuge der technischen Ausarbeitung der Hauptantriebe im E-Lkw entwickelten die Techniker und Ingenieure der Oswald Elektromotoren GmbH eine neue Motortype mit der Bezeichnung „TFS“. Hierbei wurden die größten Stärken der beiden Permanent-Magnet-Motor Baureihen „MFS“ und „TF“ miteinander verschmolzen. Der neue Motor erreicht hohe Drehzahlen und gleichzeitig hohe Momente ohne dabei auf eine hohe Dynamik zu verzichten.

Das Ergebnis der Entwicklungsarbeit sind 400-kW-Hauptantriebe mit einem Drehmoment von 3.500 Nm und einer Maximaldrehzahl von 2.500 min-1. Für spezielle Fahranforderungen können im Fahrzeug kurzfristig zusätzliche 1.000 Nm abgerufen werden. Aufgrund der hocheffizienten Wasserkühlung kombiniert mit einem enormen Wirkungsgrad konnte mit den 400-kW-Motoren ein Gewicht von unter 900 kg realisiert werden.

Zudem wurde im Rahmen der Projektausarbeitung zwischen den Konstruktionsabteilungen von Framo und Oswald intensiv eine anwendungsoptimierte mechanische Lösung erarbeitet, um die Wünsche der Fahrzeugbauer bestmöglich zu erfüllen. Ein auf kundenspezifische Lösungen spezialisierter Mittelständler, wie Oswald, ist hier ein idealer Partner.

Gemeinsam mit den weiteren Projektpartnern, die sich um die Ansteuerung des Hauptantriebs und um die Optimierung der Maschinenregelung kümmern, konnte ein sehr gut abgestimmtes, hocheffizientes und leistungsstarkes Antriebsaggregat entwickelt werden. Der direkte Eintrieb ins Achsdifferential generiert ein Antriebsmoment an der Achse von bis zu 24.000 Nm. Die Zugkraft am Trailer erreicht Werte bis 4,8 t, die unverzögert beim Treten des Gaspedals ab dem Stillstand abgerufen werden können.

Elektromotor punktet im Vergleich

Beim Vergleich des elektrischen Oswald Antriebs mit 400 kW mit einem modernen Diesel mit vergleichbarer Leistung, stechen die Vorteile des Elektromotors klar heraus, wie Bild 2 zeigt. Ab etwa 40 km/h decken sich die Leistungskurven der beiden Antriebsaggregate. Im niedrigen Geschwindigkeitsbereich könnte das Dieselaggregat prinzipiell sehr hohe Drehmomente liefern, die aber wegen der Drehzahllücke zwischen Rädern und Motorwelle nicht direkt übertragen werden können. Dabei übernimmt eine Doppelscheiben-Kupplung die Adaption zwischen Motorwelle und Rädern. Bei dieser Reibübertragung kann nur ein Teil des Motormomentes übertragen werden.

Trotz der theoretischen überhöhten Antriebsmomente des Verbrenners beschleunigt der elektrisch betriebene LKW deutlich stärker. Das liegt daran, dass erst ab etwa 6 km/h die Kupplung beim Verbennerantrieb überhaupt vollständig schließen kann, ohne den Verbrenner „abzuwürgen“. Bis 50 km/h muss der Fahrer des Diesels schon vier Gänge durchgeschaltet haben, während der Elektroantrieb ohne Lücken und Pausen für beeindruckenden Vortrieb sorgt. Die inzwischen zahlreichen begeisterten Elektro-Fahrer bestätigen die Vorteile der hohen Beschleunigung.

Da der Zug durch den Elektromotor am Sattelauflieger von Drehzahl Null weg zu stark war, musste das Anfahrtsmoment nach dem ersten Praxistest sogar reduziert werden.

BUCHTIPPDas Buch „Praxishandbuch Antriebsauslegung“ hilft bei der Auswahl der wesentlichen Bestandteile elektrischer Antriebssysteme: Motor, Getriebe, Stellgerät, Netzversorgung sowie deren Zusatzkomponenten. Auch auf die Berechnung wird intensiv eingegangen.

Wiens Müllabfuhr fährt elektrisch

Der neue E-Lkw wird in der Kommunal-Abfallwirtschaft eingesetzt: In Österreich fährt der erste vollelektrische Müllabfuhrwagen seit Mai 2019 in Wien. Nach verschiedenen Tests mit Hybridantrieben hat sich die Stadt Wien für die Vorteile des vollelektrischen Lkw entschieden. Präsentiert wurde er der Öffentlichkeit bei der von Arnold Schwarzenegger gegründeten R20-Klimakonferenz.

Damit ist die Stadt Wien bereits heute für die EU Initiative vorbereitet, die 2025 bzw. 2030 in Kraft tritt. Elektrisch angetrieben von Oswalds 400-kW-Motor, ist der Müllwagen für verschiedenen Strecken und für verschiedene Müllarten konzipiert. Während dem Sammelbetrieb sind Reichweiten von mindestens 100 km möglich. Dabei ist nicht nur der Antrieb elektrisch, sondern auch der komplette Betrieb läuft elektrisch. Dadurch ist das Zero-Emission-Fahrzeug auch erheblich leiser als ein Müllabfuhrwagen mit konventionellem Dieselantrieb.

Das Unternehmen Oswald steht für Fortschritt in vielen Anwenderbranchen. Weiterentwicklungen, wie die des Motortyps „TFS“ und somit auch des 400-kW-Antriebs, stehen auf dem Plan, damit zukünftige E-Lkw eine weiter optimierte Version des heutigen Antriebs erhalten. (ud)

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