Plug-in-Hybridantrieb für Front-Quer Fahrzeuge

Forschung & Entwicklung

Weniger Emissionen, mehr Komfort

Dank des zusätzlichen elektrischen Antriebs und des intelligenten Antriebsmanagements liegen bei eAMT Schaltkomfort und Performance nahezu gleichauf mit Wandler- oder Doppelkupplungsgetrieben. Bild: ZF
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Mit eAMT (electrified Automated Manual Transmission) hat ZF ein pragmatisches Konzept für die Hybridisierung von Front-Quer Fahrzeugen entwickelt. Der Konzern vernetzt dafür sein elektrisches Achsantriebssystem (eVD) mit einem automatisierten Schaltgetriebe (AMT). Das eAMT-Konzept von ZF kennt keine Zugkraftunterbrechung mehr. Der Elektromotor überbrückt dafür die systembedingte Vortriebspause des AMT. Zusätzlich zu den Hybridfunktionen – elektrisch fahren, rekuperieren, boosten – bietet eAMT einen elektrischen Allradantrieb. Eine ZF-Software regelt dabei die Vernetzung und die Koordination von Verbrennungsmotor, elektrischer Maschine und automatisiertem Getriebe.

Für die Hybridisierung von preissensiblen, frontgetriebenen Klein- bis Kompaktfahrzeugen sind zusätzlicher Kosten- und Entwicklungsaufwand sowie der beengte Bauraum bislang die größten Herausforderungen. „Mit eAMT zeigen wir ein Konzept für einen vollwertigen Plug-in-Hybridantrieb für Front-Quer Fahrzeuge. Dieser erhöht die Flexibilität für die Fahrzeughersteller. Sie können auf bestehenden Plattformen flexibel konventionelle Antriebe oder Plug-in Hybride darstellen“, beschreibt Norman Schmidt-Winkel, Funktionsentwickler von elektrischen Antrieben bei ZF. Das ZF-Konzept vernetzt ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einem elektrischen Achsantriebssystem an der Hinterachse. Die Automatisierung von Schaltgetrieben ist in den Fahrzeugklassen, für die Automatikgetriebe aus Gewichts-, Bauraum- oder Kostengründen nicht in Frage kommen, eine gute Möglichkeit, Komfort und Effizienz für den Fahrer deutlich zu erhöhen. Dieser muss weder kuppeln, noch schalten.

Traction Torque Support

Dank des zusätzlichen elektrischen Antriebs und des intelligenten Antriebsmanagements liegen bei eAMT Schaltkomfort und Performance nahezu gleichauf mit Wandler- oder Doppelkupplungsgetrieben. Sobald das an den Verbrennungsmotor angebundene AMT auskuppelt, um einen neuen Gang einzulegen, kommt es bei automatisierten Schaltgetrieben systembedingt zu einer Zugkraftunterbrechung. Das neue eAMT gleicht diese kurze Vortriebspause mit der Funktion Traction Torque Support nahezu vollständig aus. Auf den Punkt überbrückt der elektrische Antrieb an der Hinterachse mit einem exakt passenden Drehmomenteinsatz.

Ein von ZF auf Basis eines Kompakt-SUV aufgebautes eAMT-Demonstrationsfahrzeug unterstreicht, wie diese Kräftebalance zwischen vorderem Verbrenner, automatisiertem Getriebe und hinterem E-Antrieb bereits in der Realität funktioniert: „Von den komplexen Systemabläufen und Regelprozessen im Hintergrund bekommt der Fahrer nichts mit. Beim Beschleunigen sind die Vorteile einer ruckfreien, druckvollen Beschleunigung zu spüren, wie man sie bislang nur von aufwändigeren Hybridkonfigurationen kennt“, so Schmidt-Winkel. „Außerdem haben wir das eAMT-Systempotenzial für weitere Funktionen genutzt, die Effizienz und Fahrsicherheit steigern.“

Elektrischer Schub und Traktion aus dem Heck

Der elektrische Hinterachsantrieb unterstützt nicht nur bei Schaltvorgängen: Er schaltet sich auch automatisch und blitzschnell zu, sobald beispielsweise beim Überholen zusätzlicher Schub gefragt ist oder auf rutschigen Passagen ein Allradantrieb. Darüber hinaus hat ZF die E-Maschine im Demonstrationsfahrzeug so kräftig dimensioniert, dass sie das SUV auch alleine bewegen kann. Dann fährt es vollelektrisch und lokal emissionsfrei. Diese eAMT-Betriebsart bietet sich insbesondere für innerstädtische Fahrten, einen Kriechmodus für Staus sowie für alle Rangier- und Parkmanöver an. Umgekehrt ermöglicht eAMT auch das „Segeln“, sprich das energiesparende Dahingleiten mit ausgekuppeltem verbrennungsmotorischem Antrieb.

Diese Funktion profitiert von der Asynchronmaschine (ASM) im Heck. Letztere dreht sich anders als permanenterregte Synchronmaschinen (PSM) widerstandslos mit, solange sie der Hybridmanager nicht ansteuert. Bekannte Features wie Start-Stopp und Rekuperieren bringt eAMT ebenfalls mit. Welchen Funktionsumfang und welche Leistung künftige Plug-in-Hybride haben sollen, können Hersteller bei eAMT frei wählen. Ig)

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