Elektrisk axel: Den nya drivlinan

Elektrisk axel: Den nya drivlinan

◄►

Principen är lika enkel som genial: elmotor, transmission, kraftelektronik och differential är sammansatta i ett paket och kan installeras i alla fordon, från små bilar till stora stadsjeepar, istället för fram- eller bakaxeln. Fyrhjulsdrivna fordon är helt enkelt utrustade med två elektriska axlar, och det nya drivkonceptet är också en imponerande enkel lösning för hybrid- och bränslecellsfordon. Det är inte konstigt att alla de stora fordonsleverantörerna, vars kärnkompetens tidigare varit utveckling av komponenter till förbränningsmotorn, jobbar hårt med utvecklingen av elektriska axlar. Tävlingen förväntas gå till ZF Friedrichshafen AG, som har meddelat att man kommer att masstillverka sin kompakta elektriska drivenhet hos en europeisk biltillverkare redan 2018. Ett år senare tog Bosch och Continental ut sina seriefärdiga elektriska axlar på marknaden, och Schaeffl rapporterade också att en elektrisk axel var på väg att introduceras i serieproduktion.

"E-axeln är startmotorn för elbilar."ROLF BULANDER, BOSCH VD

HOPPAS PÅ MILJARDFÖRSÄLJNING

"Ekonomiskt kan e-axeln bli en stor framgång för Bosch, eftersom Bosch tar med allt-i-ett-principen i drivningen", säger Rolf Bulander, VD för Robert Bosch GmbH och ordförande för divisionen Mobility Solutions. Bosch hoppas kunna generera miljarder i försäljning enbart från denna komponent. "E-axeln är startmotorn för elbilar – även för etablerade biltillverkare. Det sparar dyr utvecklingstid och kan få ut elfordon på marknaden mycket snabbare", säger Bulander. Drivningens effekt kan skalas mellan 50 och 300 kilowatt, vridmomentet mellan 1 000 och 6 000 Newtonmeter. En elektrisk axel med en effekt på 150 kilowatt väger bara runt 90 kilo, vilket är betydligt mindre än komponenterna i en konventionell elektrisk drivning. Leverantören Continental bygger sin nya, högintegrerade elektriska drivmodul för att vara ännu mer viktbesparande. Med en effekt på 150 kilowatt väger den bara 75 kilo – inklusive elmotor, kraftelektronik och transmission. Continental erbjuder biltillverkarna sin helt elektriska axeldrift i effektklasser på upp till 320 kilowatt och, beroende på utväxling, med ett utgående vridmoment på upp till 6 400 Nm. Marknadslanseringen är planerad till 2019 i Kina.

"Fordonsindustrin är på väg mot nollutsläppsmobilitet."PETER GUTZMER, STYRELSEN FÖR SCHÄFFLER TEKNIK

MODULPRINCIP

Leverantören Schaeffl presenterade sin senaste generation av e-axlar på IAA. I sin enklaste form erbjuder den modulära lösningen för hybridfordon och rena elbilar en enkelhastighetsöversättning i en koaxiell eller axiellt parallell design. På grund av differentialens planetariska design är transmissionen extremt kompakt och erbjuder mycket utrymme för den elektriska maskinen, som kan utformas som en PSM (permanent excited synchronous machine) eller ASM (asynchronous machine) med eller utan kraftelektronik. Grundkonfigurationen kan utökas med ytterligare funktionselement såsom ett parkeringslås. En andra växel är särskilt nödvändig i laddhybridfordon, där dynamisk, rent elektrisk drift upp till 120 km/h och samtidigt hög toppfart krävs. I den tvåväxlade axeln utvecklad av Schaeffl styrs sidodynamiken av en liten elmotor inklusive en växellåda. "Ingen kan för närvarande säga hur snabbt rent elektriska fordon kommer att etablera sig på marknaden", säger Schaeffls teknologichef Peter Gutzmer vid IAA. Ändå är han övertygad: "Hela fordonsindustrin är på väg mot nollutsläppsmobilitet, och vi vill stödja denna trend med teknologier som är redo för serieproduktion."

INTEGRERADE SYSTEM

Leverantören ZF har under lång tid producerat storskaliga elmotorer, axeldrivningar och elektroniska kontroller för biltillverkare. 2018 startade företaget serieproduktion av sin första e-axel för en europeisk tillverkare. "Det effektiva och kompakta drivsystemet från ZF visar att systemintegration av transmission, elmotor och kraftelektronik är en nyckelkompetens som vi kan erbjuda våra kunder från en enda källa", säger Jörg Grotendorst, chef för den nya E-Mobility-divisionen på ZF. Det modulära tillvägagångssättet för elektriska axeldrivningar täcker kraven från olika kunder och modeller med olika prestandaklasser och längder - från kompakta bilar till lätta nyttofordon. En elektrisk asynkronmaskin (ASM), en tvåstegs enväxlad transmission, differential, hus och kylare samt kraftelektroniken och mjukvaran är integrerade i ZF-E-axeln. Motorn och växellådan delar ett hus, vilket förenklar produktion och slutmontering. Systemet levererar upp till 150 kW och ett maximalt axelvridmoment på 3 500 Nm. Det kompakta drivsystemet mäter 45 × 38 × 51 cm och väger 113 kg. Ett integrerat kylsystem reglerar den optimala driftstemperaturen för elmotorn och elektroniken.

"Vi erbjuder våra kunder en kompakt drivlösning."JÖRG GRODENDORST DIVISIONSCHEF E-MOBILITY ZF