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Foto10 mittelEine ZF-Innovation feiert ihre weltweite Marktpremiere: Der Technologiekonzern hat in die neueste Generation seines 8-Gang-Automatgetriebes eine sehr leistungsstarke und kompakte Elektromaschine integriert. Auf dieser Basis wurde ein hybridisiertes Antriebssystem geschaffen, das speziell für Plug-in-Anforderungen ausgelegt ist. Fahrzeuge können so über vergleichsweise lange Strecken und mit bis zu 120 km/h zudem deutlich schneller als bislang rein elektrisch, das heißt lokal emissionsfrei fahren. Im Normzyklus nach ECE 101 ergeben sich dadurch Verbrauchsreduzierungen von bis zu 70 Prozent – abhängig von der Kapazität des Batteriesystems. Zudem agiert das Automatgetriebe als eingespielter Antriebspartner des Verbrennungsmotors. Das sichert eine gewohnt hohe Effizienz und dynamische Qualitäten. Die weltweit erste Serienanwendung erlebt das neue Plug-in-Hybridgetriebe von ZF im BMW X5 xDrive40e.

 

„Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs ist für ZF ein wesentlicher Hebel, um die Effizienz weiter zu erhöhen und Emissionen deutlich zu reduzieren“, betont Dr. Stefan Sommer, Vorstandsvorsitzender der ZF Friedrichshafen AG. „Mit der immer weiteren Verbreitung von Plug-in-Hybridfahrzeugen erfährt man eindrucksvoll, was die noch lange Zeit stark gefragte Hybridtechnologie im Allgemeinen und unser Plug-in-Hybridgetriebe im Besonderen leistet. Es macht individuelle Mobilität umweltfreundlicher, dynamischer und auch nachhaltiger – und ist dabei voll alltagstauglich.“


Am deutlichsten unterscheidet sich das modular aufgebaute ZF-Hybridgetriebe vom Serien-8HP durch seine integrierte elektrische Maschine. Sie ist im Gehäuse nahezu bauraumneutral anstelle des Drehmomentwandlers untergebracht. Trotz ihrer kompakten Abmessungen erweist sie sich als sehr kräftig: In der konkreten BMW X5-Spezifikation leistet sie maximal 83 kW (113 PS) und stellt aus dem Stand 250 Nm Drehmoment bereit. Damit lässt sich das Fahrzeug rein elektrisch bis zu 120 km/h schnell sowie bis zu 31 Kilometer weit bewegen. Beim Verzögern des Fahrzeugs wird die elektrische Maschine als Generator genutzt, um die Bremsenergie in elektrische Energie umzuwandeln und die Batterie zu laden.

 

Im Fokus: Rein elektrisches Fahren
Mit der neuen Generation der Hybridgetriebe auf Basis des 8-Gang-Automatgetriebes fokussiert ZF auf die Plug-in-Funktionalität. Der Schwerpunkt bei der Entwicklung lag daher auf rein elektrischem Fahren. Hierzu muss das Schleppmoment der Trennkupplung zum Verbrennungsmotor so gering wie möglich ausfallen.

 

Zusätzlich wird dem Downsizing- und Downspeeding-Gedanken durch eine stark verbesserte Drehschwingungs-Entkopplung Rechnung getragen. Die Funktionalität des Anfahrelementes konnte verbessert und dessen Komfort erhöht werden: Um die Drehschwingungen des Verbrennungsmotors zu reduzieren, sind zwei Dämpfer installiert, wobei einer als drehzahladaptiver Dämpfer ausgeführt ist. Damit lassen sich alle gängigen Verbrennungsmotoren bereits ab Leerlaufdrehzahl ohne lästige Geräusche und Vibrationen mit hoher Last fahren.

 

Die Elektrische Maschine, welche als permanent erregte Synchronmaschine (PSM) ausgeführt wird, ist komplett in das Getriebegehäuse integriert und wird durch Öl-Nebel gekühlt.

 

Das integrierte Anfahrelement ist in der Lage, bis zu 550 Nm Drehmoment zu übertragen. Durch eine Vielzahl von Maßnahmen, die sich auf die Bereiche Mechanik, Hydraulik, Funktionalität und Fertigung beziehen, wurden der Komfort und die Robustheit gegenüber der Vorgängergeneration gesteigert.

 

Modularer Hybridbaukasten
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten eröffnet der Hybridbaukasten von ZF: Auf der Basis hybridfähiger Grundgetriebe lassen sich individuell maßgeschneiderte Lösungen verwirklichen. Die dabei eingesetzten Hybridkomponenten stammen aus dem ZF-Produktportfolio. Eine Kernkomponente ist die elektrische Maschine. Je nach Hybridklasse ist sie in unterschiedlichen Leistungsvarianten erhältlich. Für Vollhybrid-Anwendungen liefert ZF zudem Hybridmodule mit integrierter Trennkupplung – eine technische Vorbedingung für rein elektrisches Fahren. Ebenso wichtig ist ein effizientes Hybridmanagement: Denn nur damit kann die Hybrid-Hardware perfekt mit der Steuerungselektronik, Software und Leistungselektronik zusammenspielen. ZF-Kunden profitieren davon, dass der Technologiekonzern alle Komponenten selbst entwickelt.

 

Diese umfassende Systemkompetenz erleichtert die Integration zu einem kosteneffizienten und vielseitigen Gesamtsystem: Mild-, Voll- und Plug-in-Hybridanwendungen lassen sich mit einem hohen Prozentsatz an Gleichteilen und somit großen Synergieeffekten verwirklichen.

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Leistungselektronik für einen Voll-Hybrid

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Der grundsätzliche Aufbau dieser Topologie ist im...


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Plug-In Hybrid

Technische Unterscheidungsmerkmale:

  • Leistung E-Maschine(n) >>50 kW
  • Spannungsniveau >>100 Volt
  • Verbrauchseinsparung >>20%

 

Funktionalität:

  • Start&Stopp
  • Optimierter Generatorbetrieb
  • Boosten
  • Rekuperieren
  • Elektrisch Fahren (elektrische Reichweiten größer als 5 - 10 km)

Hybridvarianten

 

Die nachfolgende Abbildung zeigt den schematischen Verlauf der Betriebsmodi...


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