Hybridantriebe Im Team besser

Die Mischung von Verbrennungsmotor und Elektroantrieb gehört zu den Hoffnungsträgern, um die ständig schärferen Abgasauflagen zu erreichen. ZF bietet auch hier Lösungen zur effektiven Reduktion von Emissionen.

Dr. Ralf Kubalczyk, Leiter Baureihe Hybridgetriebe, ZF

Spätestens 2021 tritt die neue EU-Verordnung in Kraft. Dann dürfen die Pkw einer Flotte im Durchschnitt nicht mehr als 95 Gramm Schadstoffe pro Kilometer ausstoßen. Ähnliches gilt auch außerhalb der EU. Die reine E-Mobilität wird nicht schnell genug flächendeckend eingeführt sein, um diese Grenzwerte zu erreichen, da sind sich Experten einig. Denn Elektroautos tun sich derzeit noch schwer, den von verbrennungsmotorisch angetriebenen Pkw gewohnten und von Kunden geforderten Ansprüchen an Kosten, Reichweite und Komfort zu genügen. Sie werden daher nicht von heute auf morgen als alleinige Antwort auf alle Fragen der individuellen Mobilität die Straßen, Fuhrparks und Eigenheimgaragen erobern. Frühestens ab 2020, so die Einschätzung, beginnen rein elektrische Automobile, sich weltweit in der Breite zu etablieren.

Was also unternehmen, wenn in bestimmten Segmenten weiterhin leistungsstarke Motoren gefordert sind, die die neuen Emissionswerte nicht erreichen können? „Die Hybridisierung ist und bleibt hier eine Schlüsseltechnologie“, so Dr. Ralf Kubalczyk, Leiter Baureihe Hybridgetriebe bei ZF. „Deshalb führen wir als einer der europäischen Pioniere in dieser Technologie heute von Mild- bis zu Plug-in-Systemen und der Leistungselektronik alles im Portfolio, was dem Verbrenner hilft, Sprit zu sparen. Und wir arbeiten auch weiterhin an Hybrid-Innovationen ergänzend zu unseren rein elektrischen Antrieben.“

Unter Strom sparen

ZF wird ein sehr diversifizierte Angebot vom Niedervolt-Hybrid (im Bild) bis zum reinen E-Antrieb aufrecht erhalten.

Das passende Instrument für den Übergang zur reinen E-Mobilität lautet also Hybridisierung. Autos, bei denen sich im Antriebsstrang eine elektrische Maschine zur verbrennungstechnischen gesellt, werden unter dem Begriff Hybrid Electric Vehicles, kurz HEV, zusammengefasst. Für die große Vielfalt dieser technischen Lösungen bietet ZF das gesamte Produktsortiment.

HEV lassen sich danach einteilen, mit wie viel Power die elektrische Maschine den Verbrenner unterstützt: Am Anfang des Leistungsspektrums steht das Mildhybridsystem. Dieses basiert auf einem Niederspannungsnetz mit zum Beispiel 48 Volt, mit dem ohnehin immer mehr Pkw zusätzlich verkabelt sind, weil sich die wachsende Zahl anspruchsvoller elektri­scher Verbraucher an Bord nur noch so sinnvoll versorgen lässt. Deshalb gilt auch die darauf aufbauende Hybrid Einstiegsvariante als sehr kostengünstig und dennoch effektiv. Ein zwischen zehn und 15 Kilowatt starker Elektromotor bereichert den verbrennungsmotorischen Antrieb dabei um Features wie Segeln, Boosten, Rekuperieren, elektrisches Anfahren und Kriechen sowie um Start Stopp. So bringt schon die „milde“ Stufe zehn bis 15 Prozent weniger Verbrauch.

Bis 50 km Reichweite

Elektrisch wirklich Strecke machen – das klappt erst mit dem unter Hochspannung arbeitenden Vollhybrid, insbesondere mit dessen jüngster Ausbaustufe zum Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV). Dieses lässt sich entweder unterwegs mit dem Verbrenner oder parkend an der Steckdose aufladen. Den Alltag damit rein elektrisch zu bewältigen, ist beispielsweise für Berufspendler ein durchaus realistisches Szenario: Ein mit dem Plug-in-Hybridgetriebe von ZF ausgestattetes PHEV – der Elektromotor sitzt hier platzsparend in der Getriebeglocke – erreicht lokal emissionsfrei sogar Geschwindigkeiten jenseits der 130 km/h. Wird das gemeinsame Effizienzpotenzial von Benziner und Elektromotor voll ausgeschöpft, sinkt der Kraftstoffkonsum auf Kurzstrecken im Idealfall um bis zu 100 Prozent.

Das Beste aus zwei Welten: Plug-in-Hybride verbinden die Reichweite eines Verbrennungsmotors mit einem lokal emissionsfreien Elektroantrieb. Erfahren Sie mehr über das 8-Gang Plug-in-Hybridgetriebe im Video.

Weiterentwicklung des Plug-in-Hybrids

Harald Deiss, Leiter Elektronische Systeme, ZF

Es gilt, den Verbrennungsmotor nicht einfach um E-Antriebe zu ergänzen, sondern beide möglichst intelligent und effizient in ein durchdachtes Gesamtsystem einzubinden. „Außerdem sind integrierte Elektronik ebenso wie ein schlaues, in Fahrerassistenzfunktionen eingebettetes Antriebsmanagement wichtige Voraussetzungen für den weiteren Fortschritt“, erklärt Harald Deiss, Leiter des Geschäftsfelds Elektronische Systeme bei ZF. Dazu zählen Antriebe, die die Strecke im Voraus erkennen und so bereits vor einer Kurve das passende Tempo regulieren, ohne die Betriebsbremsen zu aktivieren. Ein anderes Beispiel ist das Zusammenspiel zwischen der elektrischen Maschine, die im Generatorbetrieb verzögern und dabei Strom erzeugen kann, und der Betriebsbremse: Für einen sinnvollen und unmerklichen Übergang zwischen beiden ist ein intelligentes Bremsenmanagement gefragt, das sogenannte Brake Blending.

Ergänzend dazu werden sich Verbrennungsmotor und elektrische Maschine im Hybridantrieb laufend weiter spezialisieren – das heißt: Beide Antriebs­motoren sind künftig nur noch so groß dimensioniert und in solchen Betriebsbereichen eingesetzt, dass sie die gewünschte System Performance bei minimalem Strom und Kraftstoffverbrauch abliefern. Der Reduktion des Bauraums widmet sich ZF ebenfalls intensiv: „Wir arbeiten unter anderem daran, die Elektrifizierung im Getriebe platzsparend voranzutreiben", gibt Ralf Kubalczyk Einblicke in ein aktuelles Entwicklungsprojekt.

Viele Hybridfahrzeuge fahren bereits heute auf den Straßen. ZF arbeitet daran, die Hybridtechnolo­gien noch effizienter zu machen. Dabei ist eines sicher: Die verschiedenen Antriebsarten Verbrennungsmotor, Hybrid und rein elektrisch werden sich noch einige Jahre die Straßen teilen.

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