Entwicklung eines hocheffizienten Antriebsstrangs mit automatisiertem Mehrganggetriebe und Doppel-E-Antrieb zur unterbrechungsfreien Zugkraftübertragung

Zeitraum: 2012-2014

Kooperation: Institut für Elektrische Energiewandlung (TU Darmstadt)

Ziel war die optimale Auslegung eines neuartigen, hocheffizienten, elektrischen Antriebsstrangs für den Einsatz als Traktionsantrieb in Fahrzeugen. Die elektrischen Maschinen sollten als Hochdrehzahlantriebe elektromagnetisch hinsichtlich höchstmöglicher Drehmomentendichte, thermisch bezüglich höchstmöglicher Leistungsdichte ausgelegt werden. Das Getriebe sollte bei mindestens zwei Stufen und zwei Gängen je angekoppelter E-Maschine möglichst kompakt und wirkungsgradoptimal ausgelegt werden.

Automatisierte Schaltgetriebe in Vorlegebauweise stellen hierbei die einfachste Art dar, die Mehrgängigkeit zu realisieren. Mit dem Doppel-e-Antrieb aus der Abbildung, d.h. einem über zwei Eingangspfade angetriebenen automatisierten Schaltgetriebe (AMT), lassen sich komfortbeeinträchtigende Zugkraftunterbrechungen beim Gangwechsel vermeiden.

Die Verwendung von zwei kleiner dimensionierten Elektromotoren führt ebenfalls zu einer Effizienzsteigerung im Vergleich zu einem Elektrofahrzeug mit nur einem leistungsstarken Elektromotor. Im Teillastbetrieb sorgt nur einer der beiden Elektromotoren für den Vortrieb, wodurch eine höhere Auslastung und damit ein besserer Wirkungsgrad der E-Maschine erreicht wird.

Durch das Ankoppeln einer Verbrennungsmaschine entsteht eine seriell-parallele Hybridarchitektur, welche die Betriebsmodi „rein elektrisches Fahren“, „serieller Hybridmodus“, „paralleler Hybridmodus“ und „rein verbrennungsmotorisches Fahren“ erlaubt

Erste Simulationsergebnisse zeigten eine erhebliche Effizienzsteigerung und somit CO2-Ersparni. Im neuen europäischen Fahrzyklus (NEFZ) liegt der Energieverbrauch 17% niedriger als bei einem Elektrofahrzeug mit nur einem Elektromotor und einem 1-Gang-Getriebe.

Kontakt: Andreas Viehmann