ZF schaltet hoch: Ein neuer 2-Gang-Elektroantrieb für Pkw integriert eine neu entwickelte elektrische Maschine mit einem Schaltelement und passender Leistungselektronik.

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 Performance trimmen und so auf den Einsatz in sportlichen Fahrzeugen hin skalieren.

Mit einer neuen elektrischen 2-Gang-Antriebslösung leitet ZF die nächste Stufe der Elektromobilität im Pkw-Segment ein. „Für den Alltagsnutzen von E-Autos ist es wichtig, so viel Reichweite wie möglich aus einer Batterieladung zu gewinnen “, so 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, nutzte ZF seine Systemkompetenz und entwickelte eine neue elektrische Maschine mit 140 kW Maximalleistung, die ideal mit einem zweistufigen Schaltelement zusammenwirkt. „Die Verknüpfung unseres Know-hows im Bereich E-Maschine, Getriebe und Leistungselektronik stellt sicher, dass wir bereits ab Werk bestmögliche Reichweite pro Batterieladung anbieten“, sagt Hellwig.

Fahrzeuge mit dem neuen 2-Gang-Antrieb haben einen geringeren Energieverbrauch, 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 dank Vernetzung mit Cloud-Services zeitsparend via Over-the-Air-Updates aktualisieren.

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 der OEM für einen kleineren Akku entscheiden.

Modularer Ansatz: Bestes Ergebnis für Effizienz oder Performance

Dank der Auslegung des Aggregats ist das bauraumoptimierte Design auch für kompakte Pkw geeignet, um beispielsweise Platz im Innenraum zu gewinnen.

Doch das neue 2-Gang Konzept bietet auch für OEM Vorteile, die den Performance-Gedanken verfolgen. „Bislang mussten sich Fahrzeughersteller bei elektrischen Antrieben zwischen einem hohen Anfahrdrehmoment und einer höheren Endgeschwindigkeit entscheiden“, erklärt 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.“ Mit seinem modularen Ansatz wird ZF das 2-Gang Getriebe mit noch leistungsstärkeren E-Maschinen bis 250 kW kombinieren können, was bessere Beschleunigungswerte und potenziell höhere Endgeschwindigkeiten verspricht. Damit kann der neue Antrieb unterschiedlichen Anforderungen auf Basis eines modularen Konzepts gerecht werden.