Der Automobilzulieferer ZF hat seine neueste Generation von Elektroantrieben für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge präsentiert. Sie zeichne sich durch eine gesteigerte Leistungsdichte und Energieeffizienz aus, so das Unternehmen in einer aktuellen Mitteilung. Dies will ZF dank zahlreicher Innovationen auf der Komponenten- wie auch der Systemebene erreicht haben.

Dazu zählen die kompakte Bauweise der Antriebe, der so genannte „diskrete Ansatz“ bei der Leistungselektronik, sowie ein ressourcenschonender Materialeinsatz, der auch die Produktion der Antriebe nachhaltiger machen soll. Mit ihrem modularen Konzept sollen die neuen ZF-E-Antriebe Automobilhersteller flexibel und maßgeschneidert bei der weiteren Elektrifizierung ihrer gesamten Modellpallette unterstützen. Für die Endkunden wiederum sollen die neuen Technologien eine höhere Effizienz, mehr Leistung und verkürzte Ladezeiten ermöglichen.

ZF entwickelt und produziert Technologien für die Mobilität der Zukunft. Mit zwei Millionen produzierten E-Motoren und dem Hochvolt-Bordnetz mit der 800-Volt-Technologie, das dieses Jahr noch in Serie geht, will der Zulieferer seine Rolle als wichtiger Technologie- und Innovationsführer stärken. Der Zulieferer entwickelt sein Produktspektrum für reine E-Antriebe laut eigener Aussage bereits heute mit Blick auf die von Herstellern und Endkunden gewünschten Funktionen.

Um die stark diversifizierte Marktnachfrage besser und schneller zu erfüllen, präsentiert der Technologiekonzern nun eine neue Generation elektrischer Antriebe, die auf einem modularen Gesamtkonzept mit E-Motor, Inverter, Getriebe und Software aufbaut. „Wir setzen auf drei Basissysteme, die die Hauptanforderungen unserer Kunden, nämlich Effizienz, Performance und Kosten schon in der Standardversion fast perfekt erfüllen“, erläutert Markus Schwabe, Produktlinienleiter Electrified Powertrain Systems. „Auf dieser Basis können wir weitere individuelle Kundenanforderungen in E-Fahrzeugen aller Segmente optimal umsetzen.“

ZF stellt mit seiner neuen Generation der Elektroantriebe vollintegrierte elektrische Antriebssysteme bereit. Mit seiner Schnittstellenkompetenz und dem Know-how für Fahrstrategien wollen ZF-Applikationsingenieure jede Kundenanforderung erfüllen können, so der Zulieferer. Der Konzern will die neuen Komponenten, auf denen die eigene Systemlösung basiert, jedoch auch einzeln anbieten. Die neue Generation der ZF-E-Antriebe soll ab 2025 als Gesamtsystem am Markt verfügbar sein, einzelne Komponenten will ZF bereits früher in Serie bringen. Folgende Innovationen auf Komponentenebene sollen ihren Beitrag zum fortschrittlichen Gesamtsystem leisten:

• Die Leistungselektronik schaffe mit der sogenannten „Discrete-Package-Technologie“ den Spagat zwischen einem hohen Grad an Bauteilgleichheit und hoher Anpassungsfähigkeit. Die Individualisierung erfolge dabei auf Chip-Ebene: Ein diskret aufgebauter ZF-Inverter ist mit einzelnen Leistungs-Halbleiterschaltern aufgebaut. Diese Modularität biete eine bessere Skalierbarkeit der Leistung, als dies durch komplex zusammengefasste Powermodule möglich sei. Außerdem werden bei der „Discrete-Package-Technologie“ von ZF weniger unterschiedliche Arten von Bauteilen benötigt als bei der Nutzung herkömmlicher Leistungsmodule.
• Mit einem neuen, hochintegrierten E-Motor werde die Leistungsdichte gegenüber aktuell im Markt verfügbarer Technik erhöht. Die entscheidende Rolle spielen dabei ein neues Kühlkonzept und eine neue Wicklungstechnologie. In dem neuen Kühlkonzept umfließt Öl die Kupferstäbe direkt – genau an der Stelle, an der während des Betriebs die meiste Wärme entsteht. Eine solche Kühlung könne die Performance bei gleichem Gewicht und Einbauraum deutlich erhöhen. Die Dauerleistung des E-Motors werde so auf 85 Prozent der Spitzenleistung gebracht. So könne außerdem weitgehend auf den Einsatz schwerer Seltener Erden verzichtet und der E-Motor somit nachhaltiger produziert werden. Die von ZF entwickelte Braided-Winding-Wicklungstechnologie, eine Weiterentwicklung der sogenannten „Hairpin“-Stabwicklung, ermögliche zudem einen insgesamt zehn Prozent geringeren Bauraum. Allein der Wickelkopf werde dabei rund 50 Prozent kleiner als bei herkömmlichen Ansätzen. Damit werde rund zehn Prozent weniger Rohmaterial benötigt.
• Bei seinem neuen koaxialen Reduziergetriebe erzeugen zwei ineinander integrierte Planetengetriebe nicht nur die gewünschte Achsübersetzung, sondern beinhalten auch die voll integrierte Differentialfunktion. Im Vergleich zu gängigen Offset-Konzepten sollen bei der neuen Lösung Gewicht und Bauraumbedarf sinken, ohne bei Effizienz, Geräusch- und Vibrationsentwicklung Kompromisse zu machen.
• Hochvolt-Konverter (DC-DC Converter) spielen eine zentrale Rolle bei Brennstoffzellen-betriebenen elektrischen Antrieben. Sie gleichen die niedrige Ausgangsspannung und den starken Spannungseinbruch bei Hochbelastung der Brennstoffzellen aus. Der neue Hochvolt-Konverter aus der ZF-Leistungselektronikplattform, der für Pkw- und Nutzfahrzeuganwendungen entwickelt wurde, soll in puncto Wirkungsgrad einen Topwert von 99,6 Prozent aufweisen.

Quelle: ZF – Pressemitteilung vom 21.11.2022