Mehr Spielraum für Fahrzeugkonzepte ZF entwickelt neuen 3-in-1-E-Antrieb

High Revolution Drive heißt das jüngste Kind aus dem Hause ZF. Das neue Antriebskonzept baut auf der bestehenden Select-Plattform auf und punktet vor allem mit weniger Gewicht und Platzbedarf.

Der neue Antrieb hat eine Motordrehzahl von bis zu 30.000 U/min. Sie ermöglicht eine kleinere und leichtere E-Maschine mit geringerem Magnetbedarf. Ein hoch übersetztes zweistufiges Getriebe stellt das erforderliche Drehmoment am Rad bereit. Das neue Antriebskonzept baut auf der bestehenden SELECT-Plattform auf. Fahrzeughersteller gewinnen damit zusätzlichen Spielraum für neue Fahrzeug- und Plattformkonzepte.

Die Motordrehzahl des Antriebs ist dabei um einiges höher als bei Standardlösungen – auch aus dem eigenen Hause. Das gelang vor allem dadurch, dass das Unternehmen das System im Augenmerk hat und nicht nur einzelne Komponenten. „Beim High Revolution Drive kommt unsere Systemkompetenz zum Tragen. Wir optimieren nicht einzelne Komponenten isoliert, sondern stimmen E-Maschine, Leistungselektronik und Getriebe konsequent aufeinander ab“, bringt Thomas Meiser, Leiter der Business Unit E-Mobility bei ZF die wichtigste Grundvoraussetzung auf den Punkt.

Das Prinzip: Bei gleicher Leistung reduziert eine höhere Drehzahl das erforderliche Motordrehmoment. Weil dieses eng mit dem Rotorvolumen zusammenhängt, lässt sich die E-Maschine kleiner und leichter auslegen. Für Motordrehzahlen von bis zu 30.000 U/min erhöht der Zulieferer die Übersetzung des zweistufigen Stirnradgetriebes auf etwa 18:1. So steht am Rad weiterhin das erforderliche Drehmoment zur Verfügung. ZF integriert dabei E-Maschine, Inverter und Getriebe in ein 3-in-1-System. Die nun vorgestellte Auslegung erreicht 200 kW Spitzenleistung und 3.500 Nm Spitzendrehmoment am Rad.

Geräusche und Schwingungen reduzieren

Eine wichtige Rolle spielte bei der Entwicklung, dass man Geräusche und Schwingungen auch bei hohen Drehzahlen im Griff hat. Hohe Drehzahlen stellen besondere Anforderungen an das Geräuschverhalten. ZF begegnet ihnen durch die gemeinsame Auslegung der Komponenten: „Robustheit und ein geringes Geräusch- und Schwingungsniveau waren von Anfang an harte Entwicklungsziele“, betont Meiser. „Dazu haben wir E-Maschine, Verzahnung, Lagerung und Zahngeometrie gemeinsam betrachtet. Für die vorgestellte Auslegung sind 30.000 U/min der wirtschaftliche und technische Sweet Spot.“

Weniger Magnetmasse, niedrigeres Gewicht

Im Vergleich zu dem Standardantrieb der ZF eDrive Platform Select mit gleichen Leistungsdaten und 18.000 U/min benötigt der High Revolution Drive knapp 25 Prozent weniger Bauraum und wiegt 25 Prozent weniger. Allerdings geht das nicht auf Kosten der Effizienz, die auf dem Niveau des vergleichbaren Standardantriebs der Select-Plattform ist. Die benötigte Magnetmasse sinkt um 50 Prozent. Das bietet nicht nur Kostenvorteile, sondern trägt auch dazu bei, Abhängigkeiten in der Lieferkette zu minimieren.

Das geringere Gewicht trägt zudem dazu bei, die elektrische Reichweite zu erhöhen. Im Fokus steht der volumenstarke Pkw-Markt mit Antriebsleistungen von etwa 150 bis 200 kW. Die Architektur ist für unterschiedliche Leistungsstufen sowie 400- und 800-Volt-Systeme skalierbar.

Neuer Antrieb ist Teil der Plattformstrategie

Der neue Ansatz folgt zugleich der Plattformstrategie von ZF: Der High Revolution Drive ist als Variante der modularen Select-Familie konzipiert und nutzt vorhandene Technologien. Damit verbindet man kalkulierbare Produktkosten mit hoher Flexibilität für unterschiedliche Industrialisierungskonzepte.

Der Zulieferer spricht nach eigenen Aussagen mit etlichen Automobilherstellern in Bezug auf seinen neuen Antrieb. Ein Serienstart soll bis 2030 erfolgen. (se)

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