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Am 21. November 2022 präsentierte ZF Friedrichshafen der Öffentlichkeit ein neues elektrisches Antriebssystem, das auf einem modularen Gesamtkonzept mit E-Motor, Inverter, Getriebe und Software aufbaut. Der Antrieb soll ab 2025 als Gesamtsystem am Markt verfügbar sein, einzelne Komponenten will ZF bereits früher in Serie bringen.
Diese Vorteile bietet der neue E-Antrieb
Die Leistungselektronik schafft mit der sogenannten „Discrete-Package-Technologie“ den Spagat zwischen einem hohen Grad an Bauteilgleichheit und hoher Anpassungsfähigkeit. Die Individualisierung erfolgt dabei auf Chip-Ebene: Ein diskret aufgebauter ZF-Inverter ist mit einzelnen Leistungs-Halbleiterschaltern aufgebaut. Diese Modularität bietet eine bessere Skalierbarkeit der Leistung als dies durch komplex zusammengefasste Powermodule möglich ist. Außerdem werden bei der „Discrete-Package-Technologie“ von ZF weniger unterschiedliche Arten von Bauteilen benötigt als bei der Nutzung herkömmlicher Leistungsmodule.
Neues Kühlkonzept und neue Wicklungstechnologie
Durch das neue Kühlkonzept lässt ZF Öl direkt die Kupferstäbe umfließen – genau an der Stelle, an der die meiste Wärme während des Betriebs entsteht. Eine solche Kühlung, so der Anbieter, erhöht die Performance bei gleichem Gewicht und Einbauraum. Die Dauerleistung des E-Motors wird dabei auf 85 Prozent der Spitzenleistung gebracht. So kann außerdem weitgehend auf den Einsatz schwerer Seltener Erden verzichtet, der E-Motor somit nachhaltiger produziert werden. Die von ZF entwickelte Braided-Winding-Wicklungstechnologie, eine Weiterentwicklung der sogenannten „Hairpin“-Stabwicklung, ermöglicht einen insgesamt 10 % geringeren Bauraum. Allein der Wickelkopf wird dabei rund 50 % kleiner als bei herkömmlichen Ansätzen. Damit wird rund 10 % weniger Rohmaterial verarbeitet.
Planetenradsätze in der E-Mobilität
Zwei ineinander integrierte Planetengetriebe erzeugen nicht nur die gewünschte Achsübersetzung, sondern beinhalten auch die voll integrierte Differentialfunktion. Im Vergleich zu gängigen Offset-Konzepten sinken bei der neuen Lösung Gewicht und Bauraumbedarf, ohne bei Effizienz, Geräusch- und Vibrationsentwicklung Kompromisse zu machen.
Hochvolt-Konverter schafft einen Wirkungsgrad von 99,6 Prozent
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, weist in puncto Wirkungsgrad einen Wert von 99,6 % auf. (kf)
