IAA Mobility Deep Dive: Turbo für die Entwicklung von E-Autos

• Weltneuheit auf der IAA: ZF „Modular eDrive Kit“ reduziert Entwicklungszeit für neue E-Antriebe um bis zu 50 Prozent
• ZF erhält Volumenauftrag für emissionsarme Antriebstechnik
• eConnect-Lösung für Allrad-Fahrzeuge und Vorausschau-Funktionen erhöhen Modularität und Energieeffizienz weiter

Zur IAA 2021 präsentiert ZF sein umfassendes Portfolio an modularen Elektrifizierungs-Lösungen. Ein aktueller Volumenauftrag für den Konzern umfasst sowohl emissionsarme, teil-elektrifizierte wie auch rein elektrische Antriebstechnik. Die Weltneuheit „Modular eDrive Kit“ bedient dagegen die international steigende Nachfrage nach rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen. Mit ihr kann ZF die Entwicklungszeit für neue E-Antriebe um bis zu 50 Prozent reduzieren. Die ebenfalls serienreife eConnect-Lösung spart zusätzlich Energie und ermöglicht einen optionalen Allradantrieb. Bis Herbst 2022 ist der Serienstart von drei neuen E-Antrieben geplant.

Mit seinem IAA-Motto „Next Generation Mobility. NOW.“ signalisiert ZF, dass der Konzern schon heute umfassende Lösungen einer nachhaltigen Mobilität für die Serie oder bis zur Serienreife entwickelt hat. Bei der Elektrifizierung des Pkw-Antriebs unterstützt ZF die Automobilindustrie mit flexiblen Lösungen, die zu den unterschiedlichen Geschwindigkeiten der internationalen Märkte passen. So umfasst ein aktueller Volumenauftrag über mehrere Milliarden Euro die Lieferung konventioneller, vor allem aber Mild- und Plug-in-Hybridvarianten des 8-Gang-Getriebes (8HP) der vierten Generation. Daneben sind auch Schlüsselkomponenten für rein elektrische Antriebe wie beispielsweise Leistungselektroniken und E-Motoren Teil des Lieferumfangs.

Weltpremiere auf der IAA

Highlight auf der IAA 2021 ist das „Modular eDrive Kit“ für rein elektrische Antriebe. Die Weltneuheit bündelt die gesamte Expertise des E-Mobility-Teams von ZF für Systemlösungen, Komponenten und Softwaresteuerungen in einer flexiblen und modularen Plattform. Ein wesentlicher Vorteil des konsequenten Baukasten-Ansatzes sind kürzere Entwicklungszeiten: „Mit unserem ‚Modular eDrive Kit‘ erreichen wir künftig eine Halbierung der Entwicklungszeit bis zur Serienreife“, sagt Stephan von Schuckmann, Mitglied des ZF-Vorstands und verantwortlich für die Division Electrified Powertrain Technology. Zudem eignet sich das „Modular eDrive Kit“ für unterschiedliche Fahrzeugsegmente: Konfigurationen mit E-Maschinen von 75 bis 400 kW Leistung und von 350 bis 540 Nm Drehmoment sind möglich, und lassen sich auf maximale Performance und Effizienz auslegen. Das Modular eDrive Kit kann zum Beispiel vom Kompaktwagen, mit 100kW-Antrieb und 400V-Inverter, bis zum Premiumsegment, mit 200kW und 800V-Inverter auf Silizium-Karbid-Basis, alles abbilden und bietet damit eine größtmögliche Spreizung – je nachdem, ob Kosteneffizienz oder Technologieführerschaft im Fokus stehen. Weil Systemdesign, Bauweise, Software, E-Motorenkonzept, Kühlung sowie einige Komponenten plattformübergreifend entwickelt werden, entstehen Synergieeffekte und ein vom Start weg höherer Reifegrad. Das Basispaket fußt auf bewährter ZF-Serientechnik und kann je nach spezifischer Kundenanforderung schnell ergänzt oder ausgetauscht werden.

Antriebsplattform bringt Effizienzsteigerungen

Das „Modular eDrive Kit“ umfasst drei Leistungsklassen sowie die Segmente „Premium“ (800V SiC) und „Basic“ (400V). Drei E-Antriebe, deren Erfahrungen in das „Modular eDrive Kit“ einfließen, stehen unmittelbar vor dem Serienstart: eine „Low“-Antriebslösung unterhalb 100 kW, eine „Mid“-Antriebslösung bis 200 kW – beide basierend auf ASM- oder PSM-Maschinen und einem Inverter mit 400-Volt-Technologie – sowie eine „High“-Lösung mit einer Leistung von über 200 kW, die im zweiten Halbjahr 2022 in Serie gehen wird und eine PSM-Maschine mit einem Silizium-Carbid-basierten Inverter auf 800-Volt-Technologie verbindet. „Alle neuen Antriebe bringen deutliche Verbesserungen bei Leistungsdichte, Gewicht und Wirkungsgrad“, betont Dr. Otmar Scharrer, bei ZF verantwortlich für die Entwicklung von elektrischen Antrieben.

Abkoppelbarer Allrad-Antrieb

Die Energieeffizienz des „Modular eDrive-Kits“ kann durch einen weiteren Baustein erhöht werden: ZF eConnect ist eine flexible Lösung für Allradfahrzeuge. Das bauraumneutral ausgeführte System lässt die zweite Achse energiesparend abgekoppelt, solange sie nicht benötigt wird. Damit werden mechanische Schleppverluste um bis zu 90 Prozent reduziert. Je nach Bedarf kann eConnect den zweiten Antrieb jedoch binnen Millisekunden über eine Klauenkupplung verlustfrei zuschalten. eConnect überzeugt mit einer Effizienzsteigerung von deutlich mehr als zwei Prozent gegenüber dem aktuell besten Vergleichssystem auf dem Markt.

Vorausschauend fahren für mehr Effizienz

Im Konzeptfahrzeug EVnext sind weitere Effizienzpotenziale realisiert: So arbeiten der effiziente Antrieb und die rekuperierende Bremse besonders gut mit einer intelligenten vorausschauenden Geschwindigkeitsregelung (ACCnext) zusammen. Diese berücksichtigt Verkehrsfluss, Verkehrssignale und auch topografische Gegebenheiten. Bis zu 13 Prozent Energie spart die ZF-Software nach eigenen Berechnungen dank Vernetzung mit der Infrastruktur und speziellen Regel-Algorithmen.