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ZF Tech Day 2019

Mehrgang-Getriebe steigern Leistung in Elektrofahrzeugen

12. Juli 2019, 13:07 Uhr   |  Gerhard Stelzer

Mehrgang-Getriebe steigern Leistung in Elektrofahrzeugen
© Elektronik automotive | G. Stelzer

Was kann fortschrittliche Getriebetechnik in der Elektromobilität leisten? ZF präsentierte Lösungen für reine Elektro- und Hybridfahrzeuge.

Im Vorfeld der IAA gewährt ZF Friedrichshafen traditionell ausgewählten Journalisten einen Blick hinter die Kulissen der Entwicklungsabteilungen. In der Elektromobilität erlebt derzeit das Mehrganggetriebe eine Renaissance.

Auf dem Testgelände der Dekra in Klettwitz bei Dresden lüftete ZF Friedrichshafen den Schleier und zeigte vorab ausgewählte neue Technologien, die dann auf der IAA in Frankfurt der breiten Öffentlichkeit vorgestellt werden. Ein Themenkomplex war die Elektromobilität mit Elektro- bzw. Hybridfahrzeugen und wie sich deren Leistung mit fortschrittlicher Getriebetechnik steigern lässt.

2-Gang-Getriebe spart Energie und steigert Fahrleistungen

Eigentlich ist ja einer der Vorteile des Elektroantriebs im Fahrzeug, dass man sich ein Mehrganggetriebe sparen kann. ZF würde seinem Namen allerdings kaum Ehre machen, wenn man nicht mit fortschrittlicher Getriebetechnik mehr aus einem Elektroantrieb herausholen würde. So hat ZF einen neuen 2-Gang-Elektroantrieb für Pkw vorgestellt, der eine neu entwickelte elektrische Maschine mit einem Schaltelement und passender Leistungselektronik integriert. Der verbesserte Wirkungsgrad im Vergleich zu bisherigen E-Antrieben sorgt dabei für eine höhere Reichweite pro Batterieladung. Zusammen mit dem bauraumoptimierten Design ist das neue Antriebssystem damit unter anderem für Autos der Kompaktklasse interessant. Dank seines modularen Designs lässt sich das Aggregat zudem auf Fahrleistung trimmen und so auf den Einsatz in sportlichen Fahrzeugen hin skalieren. »Für den Alltagsnutzen von E-Autos ist es wichtig, so viel Reichweite wie möglich aus einer Batterieladung zu gewinnen «, erklärte Bert Hellwig, Leiter des Systemhauses E-Mobility bei ZF.

»

Jedes Prozent Effizienz im Wirkungsgrad mündet in zwei Prozent mehr Reichweite.« Um den Wirkungsgrad des neuen elektrischen Achsantriebssystems zu erhöhen, entwickelte ZF

 

eine neue elektrische Maschine mit einer Maximalleistung von 140 kW, die ideal mit einem zweistufigen Schaltelement zusammenwirkt.

Entweder fünf Prozent mehr Reichweite…

Fahrzeuge mit dem neuen 2-Gang-Antrieb weisen einen geringeren Energieverbrauch auf, was wiederum im Vergleich zu einem einstufigen Aggregat zu einer Reichweitenerhöhung um bis zu fünf Prozent führt. Der Gangwechsel erfolgt bei 70 km/h. Durch Anbindung an die CAN-Kommunikation des Fahrzeugs lassen sich jedoch auch – je nach Kundenwunsch – andere Schaltstrategien entwerfen, die etwa an digitales Kartenmaterial und GPS geknüpft sind. Das Fahrzeug könnte beispielsweise anhand der im Navigationsgerät programmierten Route erkennen, wie weit die nächste Ladestation entfernt ist und vorausschauend in einen Eco-Modus wechseln. Ebenso wären effektivere Gangwechsel bei anspruchsvoller Topographie, auf der Autobahn und bei Überlandfahrten möglich. Zudem ließe sich die Software des Antriebs durch Vernetzung mit Cloud-Services zeitsparend via Over-the-Air-Updates (OTA) aktualisieren.

…oder zehn Prozent bessere Fahrleistungen

Für Fahrzeughersteller bietet der neue 2-Gang-Antrieb zwei Optionen, um den besseren Wirkungsgrad effektiv zu nutzen. Neben der Reichweitenerhöhung bei gleichbleibender Batteriegröße könnte sich ein OEM für einen kleineren Akku entscheiden. Doch das neue 2-Gang Konzept bietet OEMs die Möglichkeit die Fahrleistungen zu steigern. »Bislang mussten sich Fahrzeughersteller bei elektrischen Antrieben zwischen einem hohen Anfahrdrehmoment und einer höheren Endgeschwindigkeit entscheiden«, erläutert Hellwig. »Diesen Zielkonflikt lösen wir nun auf, denn der neue Antrieb wird für leistungsfähige und schwerere Fahrzeuge kompatibel sein – zum Beispiel für Pkw, die einen Anhänger ziehen«. Dank eines modularen Ansatzes lässt sich das 2-Gang Getriebe mit noch leistungsstärkeren E-Maschinen bis 250 kW kombinieren, was bessere Beschleunigungswerte und potenziell höhere Endgeschwindigkeiten verspricht.

ZF setzt in Elektromobilität auf 2-Gang-Getriebe.

Der ZF-Versuchsträger mit eingebautem 2-Gang-Elektroantrieb in der Steilkurve auf dem Dekra-Testgelände in Klettwitz.
ZF hat einen neuen 2-Gang-Elektroantrieb für Pkw vorgestellt, der eine neu entwickelte elektrische Maschine mit einem Schaltelement und passender Leistungselektronik integriert.
Im zweiten Gang (Display Mittelkonsole) ist der Elektroantrieb bei höheren Geschwindigkeiten deutlich effizienter, als eine feste Übersetzung für den gesamten Drehzahlbereich.

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2. 8-Gang-Hybrid-Getriebe im Baukastensystem

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