Plug-in-Hybrid Zwei starke Herzen

Plug-in-Hybride liegen im Trend, denn sie verbinden die Reichweite des Verbrennungsmotors mit einem lokal emissionsfreien Elektroantrieb. Für diese Antriebsform hat ZF ein neues Plug-in-Komplettsystem entwickelt, mit dem sich länger und schneller rein elektrisch fahren lässt als mit bisherigen Vollhybridsystemen.

Ein klassischer Verbrennungs- wie auch ein lokal emissionsfreier Elektromotor arbeiten in Hybridfahrzeugen. Doch bei vielen Vollhybridfahrzeugen verrichten sie ihren Dienst sehr ungleich. Bei aktuellen Vollhybriden endet beispielsweise das rein elektrische Fahren spätestens nach drei Kilometern und die Tachonadel kommt nicht über 50 km/h hinaus. Vorwiegend fahren diese Hybridfahrzeuge weiterhin mit dem Verbrennungsmotor. Der entsprechend klein dimensionierte Stromspeicher wird nur während des Fahrens aufgeladen – etwa über die Rückgewinnung kinetischer Energie beim Bremsen, der sogenannten Rekuperation.

Mit dem Stecker kommt mehr Leistung

Das wird sich bald entscheidend ändern: In künftigen Hybridmodellen setzen die Hersteller auf leistungsfähigere Batterien, die sich dann auch über Stromstecker aufladen lassen. Diese Plug-in-Hybridtechnik ergänzt ZF mit einem Hybridantrieb, der die Pkw wie reine Elektrofahrzeuge wirken lässt: Mit einer Reichweite von bis zu 50 Kilometern pro Batterieladung können sie dem täglichen Mobilitätsbedarf vieler Berufspendler rein elektrisch entsprechen. Der Stromantrieb bewältigt auch den kurzen Zwischensprint über die Bundesstraße mit 120 km/h ganz alleine – der Verbrenner schaltet sich erst bei höheren Geschwindigkeiten zu. Das Reichweitenproblem, das reine E-Fahrzeuge noch haben, löst der Verbrennungsmotor ebenfalls.

Mit dem Plug-in-Hybridsystem macht ZF den nächsten Schritt in der Entwicklung von Hybridgetriebetechnik, die der Konzern seit 2008 anbietet. „Wir bringen an so vielen Stellen Innovationen und Neuentwicklungen ein, dass wir de facto ein neues Gesamtsystem bieten, das Autoherstellern nun die Möglichkeit eröffnet, einen großen Teil ihrer Modellpalette zu elektrifizieren“, so Dr. Ralf Kubalczyk, Leiter Entwicklung Hybridgetriebe und bei ZF für die Integration des Gesamtsystems verantwortlich. Teil dieser Neuerungen ist auch eine stärkere elektrische Maschine, die nun über 90 kW Leistung verfügt.

Zwei Konzepte

Am Standort Schweinfurt startete ZF 2008 die Produktion von DynaStart-Modulen mit 12 kW Leistung.

Kubalczyk und sein Team arbeiten an zwei Konzepten: zum einen ein Hybridmodul, das in ZF-eigene Getriebesysteme integriert wird. Hier sind neben der E-Maschine auch Trennkupplung und Torsionsdämpfung neu für das System angepasst – und in die Kupplungsglocke des Getriebes verbaut. Zum anderen werden auch Module für andere Getriebe entwickelt, bei denen die Entwickler der Hersteller keine Änderungen am Getriebe mehr vornehmen müssen. Im Getriebe hat sich ebenfalls einiges getan. Basis ist das 8-Gang-Automatgetriebe 8HP. Die ZF-Ingenieure haben daraus ein eigenes Plug-in-System maßgeschneidert.

Dritter wichtiger Bestandteil des Systems ist die Leistungselektronik, die für das Energiemanagement des Plug-in-Hybridsystems unverzichtbar ist. Sie wandelt die Gleichspannung der Batterie in die Hochvolt-Wechselspannung um, die die E-Maschine zum Fahren benötigt. Dabei nivelliert die Leistungselektronik auch Spannungsschwankungen, die man als Fahrer beim Beschleunigen als ungewollte und unkomfortable Zugkraftunterbrechungen spüren könnte. ZF bietet seinen Kunden nicht nur das komplette System aus einer Hand. Alle Komponenten des modularen Hybridbaukastens gibt’s auch einzeln.

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