CO2-Reduzierung ZF präsentiert Elektroantrieb und abkoppelbares Allradsystem

Redakteur: Claus-Peter Köth

Auf der Rennstrecke „Circuit Ricardo Tormo“ im spanischen Valencia konnte eine kleine Gruppe von Auto- und Motorsportjournalisten am Dienstag dieser Woche im Rahmen eines Technik-Workshops zwei Premieren von ZF erfahren: Ein elektrisches Achsmodul und ein abkoppelbares Allradsystem.

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ZF Electric Vehicle Drive 1 (ZF EVD1) auf Basis des Stromos von German E-Cars.
ZF Electric Vehicle Drive 1 (ZF EVD1) auf Basis des Stromos von German E-Cars.
(ZF)

Das für kleine und mittlere Pkw ausgelegte elektrische Achsmodul ist im Stromos von German E-Cars (basierend auf dem Suzuki Splash) eingebaut. Das abkoppelbare Allradsystem ECOnnect für Front-Quer-Pkw – verrichtet im Land Rover Freelander 2 sein Werk.

„Unser elektrischer Achsantrieb ist auf künftige Anforderungen im urbanen Verkehr zugeschnitten“, erklärte Dr. Hans-Jörg Domian, Leiter Vorentwicklung Konstruktion bei ZF. Mit 90 kW elektrischer Leistung und hohen Drehmomenten entfaltet das zentral auf der Achse positionierte Antriebsmodul schon bei niedrigen Drehzahlen das Beschleunigungspotenzial stark motorisierter Verbrennungsmotoren.

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Der 45 Kilogramm schwere Antrieb besteht aus einem Asynchron-Elektromotor, einer kompakten eingängigen Übersetzungseinheit, Leistungselektronik sowie Steuersoftware – alles aus dem Hause ZF. „Mit unserem innovativen Hochdrehzahlkonzept (größer 21.000 U/min: Anm. d. Redaktion) konnten wir den Gewichtsnachteil von Asynchronmotoren bei niedrigen Drehzahlen gegenüber eines Permanentmagnet-Synchronmotors überkompensieren“, so Domian. Herausgekommen sei ein kostengünstiges System mit einem hohen Wirkungsgrad in den typischen Fahrzyklen eines Elektrofahrzeugs. Es verbinde hohe Leistungen mit reduziertem Materialeinsatz.

Der Antrieb entfaltet schon beim Anfahren ein Drehmoment von 1.400 Newtonmeter an der Fahrzeugachse. Damit erfolgt die Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in neun Sekunden. Die maximale Leistung von 90 kW steht 1 bis 1,5 Minuten zur Verfügung. Die konstante Leistung liegt bei 30 kW. Ferner konnte ZF laut Dr. Domian durch das optimale Zusammenspiel von elektrischer Maschine und Leistungselektronik bis zu sechs Prozent an Reichweite gewinnen.

Abkoppelbares Pkw-Allradsystem

Das Allradsystem ECOnnect eignet sich insbesondere für Allradfahrzeuge mit Front-Quer-Antrieb wie dem neuen 9-Gang-Automatikgetriebe (9HP) von ZF: Im 2WD-Frontbetrieb kommt der gesamte Allradantriebsstrang zum Stillstand – vom Winkeltrieb über die Kardanwelle bis hin zum Hinterachsgetriebe. Die automatische Abkopplung findet vorn direkt nach dem Hauptgetriebe und am hinteren Achsgetriebe über je eine Kupplung für das linke und das rechte Rad statt. So treten an den Allradkomponenten keine verbrauchssteigernden Schleppverluste auf. Spritsparend wirkt sich auch die gewichtsoptimierte Bauweise des Allradsystems aus: Insgesamt ergeben sich bis zu fünf Prozent Einsparpotenzial. Die Zu- und Abschaltung des Allradantriebs erfolgt in wenigen hundert Millisekunden, für den Fahrer nahezu unmerklich.

Neben den Verbrauchseinsparungen bietet das System aber auch fahrdynamische Vorteile: Die beiden Kupplungen an der Hinterachse ermöglichen eine freie Querverteilung des Antriebsmoments zwischen linkem und rechtem Hinterrad. So ist es über das klassische Hang-on-Konzept (bedarfsgerechte Momentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse) hinaus auch möglich, den Effekt des Torque-Vectorings zu nutzen: Dabei wird das Giermoment des Fahrzeugs durch eine radindividuelle Ansteuerung der Hinterräder aktiv beeinflusst. Auf wechselndem Untergrund oder in Kurven verbessern sich so gleichzeitig Traktion und Fahrstabilität.

Abgerundet wurde das Set-up an ZF-Testfahrzeugen durch IWD (Intelligent Wheel Dynamics). In dem Testträger auf Basis eines 3er BMW Touring mit Allradantrieb werden aktive Systeme im Antrieb, in der Lenkung und im Fahrwerk vernetzt und zentral gesteuert. „IWD bringt gleiche Dynamik bei größerer Sicherheitsreserve oder gleiche Sicherheitsreserve bei mehr Dynamik“, bilanzierte Dr. Domian.

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