Elektrische as: de nieuwe aandrijflijn

Elektrische as: de nieuwe aandrijflijn

◄►

Het principe is even eenvoudig als ingenieus: elektromotor, transmissie, vermogenselektronica en differentieel worden in één pakket samengevoegd en kunnen in elk voertuig worden geïnstalleerd, van kleine auto's tot grote SUV's, in plaats van op de voor- of achteras. Voertuigen met vierwielaandrijving zijn eenvoudigweg uitgerust met twee elektrische assen, en het nieuwe aandrijfconcept is ook een indrukwekkend eenvoudige oplossing voor hybride- en brandstofcelvoertuigen. Het is geen wonder dat alle grote autoleveranciers, wier kerncompetentie voorheen de ontwikkeling van componenten voor de verbrandingsmotor was, hard werken aan de ontwikkeling van elektrische assen. De race gaat naar verwachting naar ZF Friedrichshafen AG, die heeft aangekondigd dat het zijn compacte elektrische aandrijfmodule al in 2018 in massaproductie zal gaan nemen bij een Europese autofabrikant. Een jaar later brachten Bosch en Continental hun serieklare elektrische assen op de markt, en Schaeffl meldde ook dat een elektrische as op het punt stond in serieproductie te gaan.

“De e-as is de startaandrijving voor elektrische auto’s.”ROLF BULANDER, ALGEMEEN DIRECTEUR VAN BOSCH

HOOP OP MILJARD VERKOPEN

“Economisch gezien kan de e-as een groot succes zijn voor Bosch, omdat Bosch het alles-in-één-principe in de aandrijving brengt”, zegt Rolf Bulander, Managing Director van Robert Bosch GmbH en voorzitter van de divisie Mobility Solutions. Alleen al met dit onderdeel hoopt Bosch miljarden aan omzet te genereren. "De e-axle is de startmotor voor elektrische auto's - zelfs voor gevestigde autofabrikanten. Dit bespaart hen dure ontwikkelingstijd en kan elektrische voertuigen veel sneller op de markt brengen", zegt Bulander. Het vermogen van de aandrijving kan worden geschaald tussen 50 en 300 kilowatt, het koppel tussen 1.000 en 6.000 Newtonmeter. Een elektrische as met een vermogen van 150 kilowatt weegt slechts ongeveer 90 kilogram, wat aanzienlijk minder is dan de componenten van een conventionele elektrische aandrijving. Leverancier Continental bouwt zijn nieuwe, sterk geïntegreerde elektrische aandrijfmodule om nog meer gewicht te besparen. Met een vermogen van 150 kilowatt weegt hij slechts 75 kilogram, inclusief de elektromotor, vermogenselektronica en transmissie. Continental biedt autofabrikanten zijn volledig elektrische asaandrijving aan in vermogensklassen tot 320 kW en, afhankelijk van de overbrengingsverhouding, met een uitgangskoppel tot 6.400 Nm. De marktintroductie staat gepland voor 2019 in China.

“De auto-industrie is op weg naar emissievrije mobiliteit.”PETER GUTZMER, RAAD VAN SCHAEFFLER TECHNOLOGY

MODULAIR PRINCIPE

Leverancier Schaeffl presenteerde op de IAA zijn nieuwste generatie e-assen. In zijn eenvoudigste vorm biedt de modulaire oplossing voor hybride voertuigen en puur elektrische auto's een single-speed vertaling in een coaxiaal of axiaal parallel ontwerp. Door het planetaire ontwerp van het differentieel is de transmissie uiterst compact en biedt deze veel ruimte voor de elektrische machine, die kan worden uitgevoerd als PSM (permanent bekrachtigde synchrone machine) of ASM (asynchrone machine) met of zonder vermogenselektronica. De basisconfiguratie kan worden uitgebreid met aanvullende functionele elementen zoals een parkeerslot. Een tweede versnelling is vooral nodig bij plug-in hybride voertuigen, waar een dynamische, puur elektrische aandrijving tot 120 km/u en tegelijkertijd een hoge topsnelheid vereist zijn. Bij de door Schaeffl ontwikkelde as met twee versnellingen wordt de laterale dynamiek geregeld door een kleine elektromotor inclusief versnellingsbak. “Niemand kan momenteel zeggen hoe snel puur elektrische voertuigen zich op de markt zullen vestigen”, aldus Schaeffl Technology Director Peter Gutzmer op de IAA. Toch is hij ervan overtuigd: “De hele auto-industrie is op weg naar emissievrije mobiliteit en wij willen deze trend ondersteunen met technologieën die klaar zijn voor serieproductie.”

GEÏNTEGREERDE SYSTEMEN

Leverancier ZF produceert al geruime tijd grootschalige elektromotoren, asaandrijvingen en elektronische besturingen voor autofabrikanten. In 2018 startte het bedrijf de serieproductie van zijn eerste e-as voor een Europese fabrikant. “Het efficiënte en compacte aandrijfsysteem van ZF laat zien dat de systeemintegratie van transmissie, elektromotor en vermogenselektronica een sleutelcompetentie is die we onze klanten vanuit één bron kunnen bieden”, zegt Jörg Grotendorst, hoofd van de nieuwe divisie E-Mobility bij ZF. De modulaire benadering van elektrische asaandrijvingen voldoet aan de eisen van verschillende klanten en modellen met verschillende prestatieklassen en lengtes - van compacte auto's tot lichte bedrijfsvoertuigen. Een elektrische asynchrone machine (ASM), een tweetraps transmissie met één versnelling, differentieel, behuizing en koeler, evenals de vermogenselektronica en software zijn in de ZF-E-as geïntegreerd. De motor en versnellingsbak delen een behuizing, wat de productie en eindmontage vereenvoudigt. Het systeem levert tot 150 kW en een maximaal askoppel van 3.500 Nm. Het compacte aandrijfsysteem meet 45×38×51 cm en weegt 113 kilogram. Een geïntegreerd koelsysteem regelt de optimale bedrijfstemperatuur van de elektromotor en elektronica.

“Wij bieden onze klanten een compacte aandrijfoplossing.”JÖRG GRODENDORST DIVISIEHOOFD E-MOBILITEIT ZF