Neue Technik für Elektroautos Neuer Elektroantrieb von ZF: 25 Prozent weniger Gewicht

Mit dem High Revolution Drive hat ZF einen elektrischen Antrieb entwickelt, der bei gleicher Leistung deutlich weniger Platz benötigt und leichter ist als ein vergleichbares Standardsystem. Das neue Konzept basiert auf der bestehenden SELECT-Plattform und erreicht Motordrehzahlen von bis zu 30.000 Umdrehungen pro Minute.

Die hohe Drehzahl ist das zentrale Merkmal des neuen Antriebskonzepts von ZF. Sie liegt fast doppelt so hoch wie bei herkömmlichen Systemen. Dadurch kann die elektrische Maschine kleiner und leichter ausgelegt werden, während ein zweistufiges Getriebe weiterhin das erforderliche Drehmoment am Rad bereitstellt.

„Beim High Revolution Drive kommt die gesamte Systemkompetenz von ZF zum Tragen“, sagt Thomas Meiser, Leiter der Business Unit E-Mobility bei ZF. „Wir optimieren nicht einzelne Komponenten isoliert, sondern stimmen E-Maschine, Leistungselektronik und Getriebe konsequent aufeinander ab.“

Hohe Drehzahl ermöglicht kompaktere Bauweise

Das technische Prinzip beruht darauf, dass bei gleicher Leistung mit steigender Drehzahl weniger Motordrehmoment erforderlich ist. Da dieses eng mit dem Rotorvolumen zusammenhängt, lässt sich die elektrische Maschine entsprechend verkleinern.

Für Drehzahlen von bis zu 30.000 Umdrehungen pro Minute erhöht ZF die Übersetzung des zweistufigen Stirnradgetriebes auf etwa 18:1. Der High Revolution Drive vereint E-Maschine, Inverter und Getriebe in einem sogenannten 3-in-1-System.

Die vorgestellte Auslegung erreicht eine Spitzenleistung von 200 Kilowatt (kW) und ein maximales Drehmoment von 3.500 Newtonmetern (Nm) am Rad.

ZF setzt auf geringe Geräuschentwicklung

Hohe Motordrehzahlen stellen besondere Anforderungen an das Geräusch- und Schwingungsverhalten eines Antriebs. Um diese zu bewältigen, nutzt ZF nach eigenen Angaben seine jahrzehntelange Erfahrung in der Entwicklung von Verzahnungen und Radsätzen.

Bei der Konstruktion wurden E-Maschine, Verzahnung, Lagerung und Zahngeometrie gemeinsam aufeinander abgestimmt.

„Robustheit und ein geringes Geräusch- und Schwingungsniveau waren von Anfang an harte Entwicklungsziele“, erklärt 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.“

25 Prozent weniger Bauraum und Gewicht

Im Vergleich zu einem Standardantrieb der ZF eDrive Platform SELECT mit identischen Leistungsdaten und einer Drehzahl von 18.000 Umdrehungen pro Minute benötigt der High Revolution Drive knapp 25 Prozent weniger Bauraum. Auch das Gewicht fällt um 25 Prozent geringer aus.

Die benötigte Magnetmasse reduziert sich nach Angaben des Unternehmens um 50 Prozent. Dadurch ergeben sich mögliche Kostenvorteile und geringere Abhängigkeiten innerhalb der Lieferkette.

Trotz der höheren Drehzahl und der stärkeren Getriebeübersetzung soll die Effizienz auf dem Niveau des vergleichbaren Standardantriebs der SELECT-Plattform liegen. Das geringere Gewicht kann zudem dazu beitragen, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen.

ZF richtet das Konzept insbesondere auf den volumenstarken Pkw-Markt mit Antriebsleistungen zwischen etwa 150 und 200 Kilowatt aus. Die Architektur lässt sich für unterschiedliche Leistungsstufen sowie für 400- und 800-Volt-Systeme anpassen.

Serienstart des neuen Elektroantriebs bis 2030 geplant

Der High Revolution Drive ist als weitere Variante der modularen SELECT-Antriebsfamilie konzipiert. Dabei greift ZF auf bereits vorhandene Technologien zurück, um unterschiedliche Kundenanforderungen und Industrialisierungskonzepte abzudecken.

„Mit SELECT müssen wir nicht für jede neue Antriebsvariante bei null anfangen“, sagt Meiser. „Wir nutzen unseren Baukasten, um neue Konzepte gezielt auf unterschiedliche Kundenanforderungen auszulegen.“

Nach Unternehmensangaben laufen bereits Gespräche mit zahlreichen Automobilherstellern über den Einsatz des neuen Antriebs. Einen Serienstart strebt ZF bis zum Jahr 2030 an.

(Quelle: ZF)