Die neue 369-PS-Elektroantriebseinheit von ZF folgt in guter Weise dem Beispiel von Lucid

So könnte ZF großen Automobilherstellern helfen, diese Art von Technologie bis zur Mitte des Jahrzehnts einzuführen.

_baldtires

Der große deutsche Automobilzulieferer ZF hat eine neue permanentmagnetbasierte Antriebseinheit für Elektrofahrzeuge vorgestellt. Die kompakte, 163 Pfund schwere Baugruppe namens EVSys800 besteht aus einem einzelnen Radialfluss-Elektromotor in Kombination mit koaxialen Planetenuntersetzungsgetrieben und einem kompakten Differenzial, sehr ähnlich dem, was der amerikanische Autohersteller Lucid entwickelt hat und wahrscheinlich an Aston Martin liefern wird.

Die neue Antriebseinheit von ZF zeigt, dass die Kerntechnologie von Lucid der Konkurrenz weit voraus ist, obwohl es sich in letzter Zeit um eine Geldverbrennungsanlage handelt. ZF wird diese neueste Antriebseinheit erst 2026 verkaufen und sie produziert weniger Spitzenleistung – nur 369 PS (275 Kilowatt) im Vergleich zu Lucids 670 PS Spitzenleistung – obwohl sie mit einer ähnlichen Spannung betrieben wird. Die Dauerleistung des Aggregats wird ebenfalls mit nur 276 PS angegeben. Der deutsche Zulieferer testet diese Antriebseinheit derzeit in einem Porsche Taycan, den er EVbeat nennt.

Im Vergleich zu Lucid, das eine Reihe detaillierter Tech-Talks veröffentlicht hat, um den Leuten die Funktionsweise seiner Hardware im Detail zu erklären, hat ZF bei der Erklärung seiner Antriebseinheit zu kurz gegriffen. Allerdings hat ZF einige Informationen zum Gerät und ein paar Bilder bereitgestellt.

Die meisten elektrischen Antriebseinheiten bestehen aus einem Wechselrichter/Controller, dem Motor selbst und einem Untersetzungsantrieb, um die hohe Motorleistung mit niedrigem Drehmoment in eine Drehung mit niedrigerer Geschwindigkeit und höherem Drehmoment umzuwandeln, die zum Antrieb der Räder eines Autos geeignet ist. Bei einmotorigen Gehäusen ist auch ein Differenzial enthalten.

Die überwiegende Mehrheit der Autohersteller verfügt über einen Elektromotor auf seiner eigenen Drehachse im Vergleich zur Achsmittellinie des Fahrzeugs. Dies ermöglicht ein einfaches Untersetzungsgetriebe, das mit einem eher konventionell aussehenden Differential verbunden ist und die Räder antreibt. Die Ultium-Antriebseinheiten von General Motors funktionieren auf diese Weise. Die Einheit von ZF ähnelt der von Lucid in dem Sinne, dass sich ein zentral montierter Motor auf derselben Drehachse befindet wie die Untersetzungsgetriebe, bei denen es sich um Planetensätze handelt. Entlang der gleichen Achse ist auch ein Differenzial integriert. Dies führt zu einem kleineren Gehäuse und kann weitere Optimierungen hinsichtlich der Bauteilfestigkeit bedeuten.

Im Fall von Lucid sind leichte Differenzial-Zahnräder im Inneren des elektrischen Rotors untergebracht, was bedeutet, dass sie nur die Kraft des Motors bei niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit erfahren. Diese Leistung wird dann auf Radgeschwindigkeiten mit hohem Drehmoment reduziert.

Die Einheit von ZF scheint etwas anders zu funktionieren. Es scheint, als ob der Planetenradrotor doppelseitig ist und sowohl innere Planetenräder als auch einen kleineren Satz äußerer Planetenräder antreiben kann. Dies macht es effektiv zu zwei Planetensätzen. Es ist möglich, dass durch den Antrieb eines Satzes dieser Zahnräder, die wahrscheinlich auf ihren eigenen Trägern montiert sind, dieser Differenzialantrieb zwischen den beiden Seiten der Einheit erreicht werden kann. Auf die Funktionsweise ging das deutsche Unternehmen nicht näher ein, sondern erklärte lediglich, dass „diese Radsätze nicht nur die gewünschte Achsübersetzung erzeugen, sondern auch die vollintegrierte Differenzialfunktion übernehmen.“ Eine Animation oder ähnliches würde hier auf jeden Fall helfen.

Neben den mechanischen Teilen ist auch die Leistungselektronik interessant. Ähnlich wie bei anderen neuen Elektrofahrzeugen setzt ZF auf höhere Spannungen für mehr Effizienz und größeres Leistungspotenzial. Der EVSys800 arbeitet, wie Sie vielleicht vermutet haben, mit 800 Volt und nutzt Siliziumkarbid-MOSFETs, um Gleichstrom von der Batterie in dreiphasigen Wechselstrom für den Elektromotor umzuwandeln. Siliziumkarbid-MOSFETs werden bereits von Unternehmen wie Tesla und, ja, Lucid verwendet. Sie sind in der Lage, bei höheren Temperaturen mit schnelleren Schaltfrequenzen zu arbeiten, was sie ideal für Hochleistungsanwendungen wie ein Auto macht. Andere Automobilhersteller verwenden siliziumbasierte MOSFETs, die zwar leichter erhältlich, aber im Automobilkontext wohl nicht so leistungsfähig sind.

Der Motor selbst ist ebenfalls Lucid-ähnlich und verfügt über dickere verteilte Wicklungen, die in den dreiphasigen Stator des Elektromotors „eingewebt“ sind. Bei Statorwicklungen erfordert der Kompromiss zwischen Kupfereinsatz und Fertigungsgeschwindigkeit Kreativität, und ZF hat dies hier getan. Außerdem wird behauptet, dass der Rotor „keine schweren Seltenen Erden benötigt“, und bezieht sich dabei auf die darin eingebetteten Permanentmagnete. Dies reduziert die Kosten und bietet das Potenzial, mögliche Lieferengpässe zu rationalisieren.

Neben all dieser tollen Technik wird auch ein integriertes Betriebssystem für das gesamte Fahrzeug – zumindest was die Effizienz des Antriebsstrangs betrifft – angeboten. Dieses Gerät integriert die Steuerung anderer Fahrzeugsysteme wie der Klimaanlage, um die Motorkonditionierung im Sinne der Effizienz zu optimieren.

Insgesamt handelt es sich um eine interessante Antriebseinheit, die wir mit hoher Wahrscheinlichkeit in zukünftigen Elektrofahrzeugen sehen werden. Es bleibt abzuwarten, ob sich die Automobilhersteller dazu entschließen werden, die Herstellung eigener Antriebseinheiten voranzutreiben oder sie von Unternehmen wie ZF zu kaufen. Einige mit wenig interner Erfahrung mit Elektrofahrzeugen entscheiden sich möglicherweise dafür, ein Komplettpaket von einem Lieferanten zu kaufen. Andere, größere Unternehmen wie Ford, GM und Mercedes werden sich wahrscheinlich für den Bau eigener Unternehmen entscheiden oder Unternehmen übernehmen, die beispielsweise Motoren und Wechselrichter herstellen.

Haben Sie einen Tipp oder eine Frage an den Autor? Sie können sie hier erreichen: [email protected]