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22.06.2017

Modular, flexibel und integriert

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs nimmt verstärkt Fahrt auf. In diesem Interview erläutert Dr. Stefan Sommer, Vorstandsvorsitzender der ZF Friedrichshafen AG und verantwortlich für die Entwicklung und Forschung, der auf dem VDI-Kongress Getriebe in Fahrzeugen am 5. Juli im WCC in Bonn einen Plenarvortrag hält, die Rolle des Getriebes im elektrifizierten Antriebsstrang der Zukunft.

© ZF

Wie wird sich der Markt der Antriebstechnik entwickeln?

Sommer: Der Marktanteil für die jeweiligen Antriebslösungen ist angesichts der unsicheren Lage nur schwer vorherzusagen. Bei einer global insgesamt steigenden Fahrzeugpopulation gehen wir davon aus, dass im Jahr 2030 weniger als die Hälfte aller Pkw rein verbrennungsmotorisch angetrieben werden. Über die Hälfte aber wird in verschiedenen Alternativen elektrifiziert sein. In der nächsten Dekade wird die Nachfrage nach Hybridgetrieben stark ansteigen; auch batteriebetriebene Fahrzeuge werden unserer Einschätzung nach ihren Anteil kontinuierlich steigern auf mindestens zwölf bis fünfzehn Prozent. Ich möchte jedoch betonen, dass die Marktverteilung von vielen äußeren Faktoren beeinflusst wird, allen voran die regulatorischen Eingriffe, Ausbau der Infrastruktur, Nutzerverhalten, Preisentwicklung und noch viele mehr.

Wie kann man sich als Zulieferer auf diese Entwicklung einstellen?

Die Verbrauchsreduzierung für einen Mittelklasse-Pkw beträgt bei einem Full-Hybrid etwa zwölf Prozent, bei einem Plug-in-Hybrid bis zu 70 Prozent. © ZF

Sommer: Unsere Antwort auf die Unsicherheit heißt: Modularität, Flexibilität und Integration. Die Basis für unser flexibles, modulares System ist derzeit weiterhin das Achtgang-Automatgetriebe. Dank eines inneren Wirkungsgrades von mehr als 94 Prozent bietet es eine hervorragende Basis für die Hybridisierung. Mit dem Baukastenansatz sind alle Voraussetzungen gegeben, um auf die schwankenden Kundenabrufe hinsichtlich der gewünschten Antriebskonfiguration flexibel reagieren zu können. Im Baukasten ist die Umhüllung des Getriebes für alle Hybridkonfigurationen identisch mit der konventionellen Konfiguration. Je nach Anforderungen können wir mit dem derzeitigen konzeptionellen Ansatz elektrische Leistungen von 15 bis 120 Kilowatt im gleichen Bauraum abbilden.

Können Sie das mit Beispielen verdeutlichen?

Sommer: Bei der 48-V-Mildhybrid-Lösung ersetzt das Hybridmodul, bestehend aus Kupplung als mechanischem Anfahrelement, Torsionsschwingungsdämpfer und elektrischer Maschine, im gleichen Bauraum das konventionelle hydraulische Anfahrelement. Die 48-V-Leistungselektronik wird seitlich mit ins Getriebe integriert. Mit dieser Mildhybrid-Konfiguration konnten in einem Testaufbau 70 Prozent der Verbrauchseinsparung eines Plug-in-Antriebs dargestellt werden. Über die Verbrauchsreduktion hinaus lässt sich – etwa im Vergleich zum Riemenstartergenerator – zusätzlicher Kundennutzen realisieren. Schon mit beispielsweise 20 Kilowatt elektromotorischer Leistung sind etwa Valet-Parking-Funktionen – zukünftig auch autonom – ebenso möglich, wie komfortabler Segelbetrieb.

In die Wandlerglocke des Getriebes integriert ZF alle wichtigen Bauelemente für das Mild-Hybrid-System mit 48 Volt Spannung. © ZF

Wird mehr Leistung gefordert, ist ein PHEV der Antrieb der Wahl. Grundsätzlich bleibt der Ansatz der Gleiche. Das Hybridmodul wird im Bauraum der Wandlerglocke integriert. Die 360-V-Leistungselektronik kann ebenfalls in das Getriebe integriert werden. Mit dieser Konfiguration wird konzeptionell ein Leistungsbereich bis 120 Kilowatt abgedeckt. Damit ist – abhängig von der Batteriekapazität – die Voraussetzung für rein elektrisches Fahren in einer Range bis etwa 50 Kilometer gegeben. Optional ist eine elektrische Leistung bis 150 Kilowatt oder auch höher möglich. Wegen der magnetischen Flussdichtengrenze sind dann noch mechanische Anpassungen notwendig.

Welche Lösungen hat die ZF für reine Elektrofahrzeuge angedacht?

Sommer: Auf das Szenario einer schnelleren Verbreitung von reinen Elektroautos sind wir antriebsseitig vorbereitet. Auch hier greift der Ansatz der Modularität, Flexibilität und Integration. Der Grundbaustein ist ein elektrischer Achsantrieb, in den die Leistungselektronik sowie das Achsdifferenzial integriert sind. Der kompakte Antrieb ist auf verschiedene Leistungsstufen skalierbar und setzt Maßstäbe hinsichtlich Performance, Akustik und thermischen Verhaltens. Der elektrische Achsantrieb kann sowohl in der Vorder- wie auch der Hinterachse verbaut werden.

Innerhalb des Produktportfolios kann die Integration noch weitergehend dargestellt werden. Dabei kommt dank der starken Chassis-Kompetenz von ZF alles aus einer Hand. Der elektrische Achsantrieb wird in einer kompletten Achsgruppe mit Hinterachslenkung und unter anderem Dämpfung und Federung sowie Bremsen verbaut. Die Achsgruppe mit dem Namen mStars ist ebenfalls für verschiedene Fahrzeug- und Leistungsklassen skalierbar und für verschiedene Antriebskonfigurationen geeignet.

Mit dem modularen elektrischen Hinterachskonzept sind verschiedene Achsaufbauten realisierbar, Umfang und Maß der Integration erfolgen nach Kundenanforderungen. Die Komplettmontage ist möglich. Dabei lassen sich verschiedene elektrifizierte Antriebskonfigurationen mit dem Achskonzept vorstellen. Für einen Vollhybrid mit Front-Quer-Architektur kann mit der elektrischen Maschine ein elektrischer Allradantrieb realisiert werden. In einem BEV dient der Achsantrieb als alleiniger Antrieb. Und schließlich lässt sich das Achskonzept auch für Brennstoffzellen-Anwendungen nutzen.

Das WCC in Bonn liegt verkehrsgünstig im ehemaligen Regierungsviertel und bietet Platz für bis zu 5.000 Tagungsteilnehmer. © Stadt Bonn

Welchen Stellenwert hat der Kongress „Getriebe in Fahrzeugen“?

Sommer: Dieser VDI-Kongress am 5. und 6. Juli in Bonn gehört weltweit zu wichtigsten Veranstaltungen in der Getriebetechnik. Mehr als 1.500 Teilnehmer werden dort 80 hochkarätige Fachvorträge hören. So wird ein umfassender Überblick über die Trends in der Getriebetechnik vermittelt. Ich freue mich auf den Meinungsaustausch mit allen wichtigen Vertretern der Branche.

Vielen Dank für das Gespräch!
Das Interview führte Jürgen Goroncy.

Zur Person

© ZF

Dr. Stefan Sommer (54) studierte Maschinenbau mit Schwerpunkt Automatisierungstechnik an der Ruhr-Universität in Bochum, wo er auch promovierte. Seine berufliche Karriere startete 1994 als Entwicklungsingenieur bei der ITT Automotive Europe GmbH in Frankfurt. Weitere Tätigkeiten in unterschiedlichen Bereichen in der Continental-Gruppe folgten. 2008 wurde er zum Mitglied des Vorstands, Bereich Fahrwerk bei der ZF Sachs AG, berufen. Mitglied des Vorstands der ZF Friedrichshafen AG wurde er 2010. Seit dem 1. Mai 2012 ist Sommer Vorsitzender des Vorstands.

Unternehmensinformation

ZF Friedrichshafen AG

Graf-von-Soden-Platz 1
DE 88046 Friedrichshafen
Tel.: 07541 77-2332
Fax: 07541 77-908000

Internet:www.zf.com
E-Mail: postoffice <AT> zf.com



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