Elektrisk aksel: Det nye drivverket

Elektrisk aksel: Det nye drivverket

◄►

Prinsippet er like enkelt som det er genialt: elektrisk motor, girkasse, kraftelektronikk og differensial er satt sammen til én pakke og kan monteres i alle kjøretøy, fra små biler til store SUV-er, i stedet for for- eller bakakselen. Firehjulsdrevne kjøretøy er ganske enkelt utstyrt med to elektriske aksler, og det nye drivkonseptet er også en imponerende enkel løsning for hybrid- og brenselcellebiler. Det er ikke rart at alle de store billeverandørene, hvis kjernekompetanse tidligere har vært utvikling av komponenter til forbrenningsmotoren, jobber hardt med utviklingen av elektriske aksler. Løpet forventes å gå til ZF Friedrichshafen AG, som har annonsert at de vil masseprodusere sin kompakte elektriske drivmodul hos en europeisk bilprodusent allerede i 2018. Et år senere brakte Bosch og Continental sine serieklare elektriske aksler på markedet, og Schaeffl rapporterte også at en elektrisk aksel var i ferd med å bli introdusert i serieproduksjon.

"E-akslen er startmotoren for elbiler."ROLF BULANDER, ADMINISTRERENDE DIREKTØR i BOSCH

HÅPER PÅ MILLIARDSALG

"Økonomisk kan e-akselen bli en stor suksess for Bosch, fordi Bosch bringer alt-i-ett-prinsippet inn i drivverket," sier Rolf Bulander, administrerende direktør i Robert Bosch GmbH og styreleder for divisjonen Mobility Solutions. Bosch håper å generere milliardsalg fra denne komponenten alene. "E-akslen er startmotoren for elbiler – også for etablerte bilprodusenter. Dette sparer dem for dyr utviklingstid og kan bringe elbiler ut på markedet mye raskere," sier Bulander. Kraften til drevet kan skaleres mellom 50 og 300 kilowatt, dreiemomentet mellom 1000 og 6000 Newtonmeter. En elektrisk aksel med en effekt på 150 kilowatt veier bare rundt 90 kilo, noe som er betydelig mindre enn komponentene til en konvensjonell elektrisk drift. Leverandør Continental bygger sin nye, høyintegrerte elektriske drivmodul for å være enda mer vektbesparende. Med en effekt på 150 kilowatt veier den kun 75 kilo – også inkludert elmotor, kraftelektronikk og girkasse. Continental tilbyr bilprodusenter sin helt elektriske akseldrift i effektklasser på opptil 320 kilowatt og, avhengig av utveksling, med et utgangsmoment på opptil 6.400 Nm. Markedslanseringen er planlagt til 2019 i Kina.

"Bilindustrien er på vei mot nullutslippsmobilitet."PETER GUTZMER, STYRET FOR SCHAEFFLER TEKNOLOGI

MODULPRINSIPP

Leverandør Schaeffl presenterte sin siste generasjon e-aksler på IAA. I sin enkleste form tilbyr den modulære løsningen for hybridbiler og rene elbiler en enkelthastighets oversettelse i en koaksial eller aksialt parallell design. På grunn av den planetariske utformingen av differensialen er girkassen ekstremt kompakt og gir mye plass til den elektriske maskinen, som kan utformes som en PSM (permanent excited synchronous machine) eller ASM (asynchronous machine) med eller uten kraftelektronikk. Grunnkonfigurasjonen kan utvides med ytterligere funksjonelle elementer som en parkeringslås. Et andre gir er spesielt nødvendig i plug-in hybridbiler, hvor det kreves dynamisk, ren elektrisk drift opp til 120 km/t og samtidig høy toppfart. I to-trinns akselen utviklet av Schaeffl, styres sidedynamikken av en liten elektrisk motor inkludert en girkasse. "Ingen kan for øyeblikket si hvor raskt rene elektriske kjøretøy vil etablere seg på markedet," sa Schaeffls teknologidirektør Peter Gutzmer ved IAA. Likevel er han overbevist: "Hele bilindustrien er på vei mot nullutslippsmobilitet, og vi ønsker å støtte denne trenden med teknologier som er klare for serieproduksjon."

INTEGRERT SYSTEM

Leverandøren ZF har produsert storskala elektriske motorer, akseldrift og elektroniske kontroller for bilprodusenter i lang tid. I 2018 startet selskapet serieproduksjon av sin første e-aksel for en europeisk produsent. "Det effektive og kompakte drivsystemet fra ZF viser at systemintegrasjonen av transmisjon, elektrisk motor og kraftelektronikk er en nøkkelkompetanse som vi kan tilby våre kunder fra en enkelt kilde," sier Jörg Grotendorst, leder for den nye E-Mobility-divisjonen i ZF. Den modulære tilnærmingen til elektriske akseldrifter dekker kravene til ulike kunder og modeller med ulike ytelsesklasser og lengder – fra kompakte biler til lette nyttekjøretøyer. En elektrisk asynkronmaskin (ASM), en totrinns enkelttrinns girkasse, differensial, hus og kjøler samt kraftelektronikken og programvaren er integrert i ZF-E-akselen. Motoren og girkassen deler et hus, noe som forenkler produksjon og sluttmontering. Systemet leverer opptil 150 kW og et maksimalt akselmoment på 3500 Nm. Det kompakte drivsystemet måler 45 × 38 × 51 cm og veier 113 kilo. Et integrert kjølesystem regulerer den optimale driftstemperaturen til den elektriske motoren og elektronikken.

"Vi tilbyr våre kunder en kompakt drivløsning."JÖRG GRODENDORST DIVISJONSSJEF E-MOBILITY ZF