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8-Gang-Automatgetriebe: Hybrid als Normalfall

min Lesezeit
Die vierte Generation des Bestsellers 8HP markiert einen Paradigmenwechsel: ZF hat sein Pkw-Automatgetriebe konsequent für den Einsatz in Hybridfahrzeugen konzipiert. So unterstützt die effiziente Antriebslösung die Mobilitätswende.
Andreas Neemann, 26. August 2021
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Andreas Neemann hat seinen ersten ZF-Magazintext im Jahr 2001 zum 6HP-Automatgetriebe geschrieben. Seither begleitet der Automotive-Autor mit Faible für komplexe Themen den Konzern in vielen Publikationen für interne wie externe Leser.
Der Markt für E-Fahrzeuge boomt. Allein in Europa wurden 2020 1,4 Millionen Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb neu zugelassen – 138 Prozent mehr als im Vorjahr. 623.000 davon – also fast die Hälfte – sind Plug-in-Hybridfahrzeuge (PHEV). Dass rein batterieelektrisch angetriebene Fahrzeuge (BEV) nicht stärker dominieren, liegt an zwei begrenzenden Faktoren: Zum einen hält der Ausbau der Ladeinfrastruktur nicht mit dem sprunghaften Anstieg der BEV mit. Zum anderen wächst das Angebot von Strom aus erneuerbaren Energiequellen in vielen Ländern nicht mit der aktuell rasanten Nachfrage. Gerade bei der Mobilitätswende ist der Strommix aber wichtig. Fließt Kohlestrom in den BEV-Akku, ist es schnell vorbei mit der langfristig besseren Energiebilanz der Stromer gegenüber Fahrzeugen mit sparsamen Verbrennungsmotoren.

Moderne PHEV bereiten den Übergang ins reine E-Mobilitätszeitalter vor: Sie haben zwar immer noch einen Verbrenner an Bord, der kommt aber nur sehr selten zum Einsatz. Dank leistungsfähiger Batterie haben PHEV ausreichend elektrische Reichweite, um für einen Großteil der Autofahrerinnen und Autofahrer alle Alltagsfahrten abzudecken. Nur bei den selteneren langen Trips in den Urlaub oder den Wochenendausflug springt der Verbrenner an. Mit seinem Konzeptfahrzeug EVplus zeigt ZF das Potenzial, das PHEV heute haben: Der Versuchsträger, der dank passender Software so oft wie möglich im E-Modus unterwegs ist, kommt auf eine elektrische Reichweite von 150 Kilometern.
Die vierte Generation des 8-Gang-Automatgetriebes zielt auf den Einsatz als elektrifizierter Pkw-Antrieb. Es ist die technische Basis für die nächste Generation von Plug-in-Hybriden (PHEV) mit hohen rein elektrischen Reichweiten, wie sie ZF in seinem Konzept EVplus vorweggenommen hat. Sie decken damit den alltäglichen Mobilitätsbedarf der meisten Menschen rein elektrisch ab.

Vierte Generation 8HP: Konsequent hybrid

Vierte Generation 8HP: Konsequent hybrid

Mit an Bord beim ZF EVplus ist auch das 8-Gang-Automatgetriebe 8HP. Der ZF-Bestseller wird im kommenden Jahr in seiner nunmehr vierten Generation in Serie gehen – und ist konsequent auf Hybridantrieb getrimmt. „Zum Serienstart 2009 war das 8HP auf den Einsatz mit Drehmomentwandler für konventionelle Verbrennungsmotoren ausgelegt und Hybridvarianten wurden daraus abgeleitet. Nun machen wir Hybrid zum Normalfall“, sagt Dr. Michael Ebenhoch, bei ZF Entwicklungsleiter für den elektrifizierten Antriebsstrang.
„Die vierte Generation des 8HP haben wir konsequent auf den Einsatz in Mild- und Plug-in-Hybriden hin konzipiert.“
Dr. Michael Ebenhoch, Leiter Entwicklung elektrifizierter Antriebsstrang

Dank eines Baukastensystems kann der Konzern das 8HP als Mild-, Voll- sowie Plug-in-Hybridantrieb mit Spitzenleistungen von 24 bis 160 Kilowatt elektrischer Leistung realisieren. Zahlreiche Optimierungen zeigen, was ZF durch Systemintegration herausholen kann: Die Leistungselektronik ist nun vollständig in das Getriebegehäuse integriert – zuvor war sie separat im Fahrzeug untergebracht und machte eine entsprechende Hochvolt-Verkabelung notwendig. Dabei ist die Leistungselektronik kompakter geworden und hat ihr Gewicht halbiert. Auch insgesamt ist die vierte Generation des 8HP etwas leichter als die dritte Generation. Die Außenabmessungen des neuen Getriebes sind dagegen genau wie beim Vorgänger, ideal für ZF-Kunden, die das 8HP in denselben Modellreihen einsetzen wie dessen dritte Generation. „Mit jeder Generation unserer Pkw-Automatgetriebe haben wir die Antriebe in allen Bereichen also elektrisch und mechanisch - effizienter gemacht. Auch beim 8HP haben wir mit jeder Generation Verluste – und damit letztlich Emissionen - weiter reduziert“, so Ebenhoch. Die ZF-Ingenieure konnten jetzt auch den Wirkungsgrad noch einmal steigern.
ZF hat die neueste Generation seine 8-Gang-Automatgetriebes konsequent als Hybridbaukasten ausgelegt. Die effiziente Antriebslösung unterstützt so die Elektrifizierung und die Mobilitätswende.

PHEV und Mildhybrid: Jeder Effizienzgewinn zählt

PHEV und Mildhybrid: Jeder Effizienzgewinn zählt

Dass die stärksten Effizienzgewinne mit den elektrifizierten 8HP-Varianten möglich sind, ist kein Zufall – schließlich hat der Konzern die neue Getriebegeneration auf diesen Einsatz hin entwickelt und optimiert. Mit der Plug-in-Variante des neuen 8-Gang-Automatgetriebes legt ZF die Grundlage für ein alltagstaugliches E-Fahrzeug: Der in das Getriebe integrierte Elektromotor ist mit einer maximalen Leistung von 160 Kilowatt deutlich kräftiger als in der Vorgängerversion (mit 90 Kilowatt). Sein maximales Drehmoment erreicht das Getriebe ohne Zuschalten des Verbrenners mit 450 Newtonmeter. Zügiges Überholen im reinen E-Modus? Kein Problem. Dieser Leistungssprung ist hausgemacht: ZF setzt auf eine neue Generation selbst entwickelter Leistungselektroniken sowie Elektromotoren. Beim PHEV sind diese industriell nach dem so genannten „Hairpin-Verfahren“ gefertigt und geben den Ausschlag für die höhere Leistungsdichte. Mit 300 Volt arbeitet der PHEV von ZF bei einer ähnlich hohen elektrischen Spannung wie reine E-Fahrzeuge mit 400 Volt.

Deutlich darunter, bei 48 Volt, bewegen sich Mildhybride. „Auch sie können eine wichtige Rolle spielen, wenn es darum geht, sofort Emissionen zu vermeiden. Daher haben wir unseren neuen 8HP-Baukasten auf mehrere Spielarten von Mildhybriden ausgelegt“, erklärt Ebenhoch. Ihr wesentlicher Effekt: Beim Bremsen rekuperiert der E-Motor Energie, die später wieder für den Antrieb genutzt wird, etwa beim Anfahren und bei Beschleunigungsvorgängen. Das sind die Betriebspunkte, in denen konventionelle Verbrenner relativ viel Kraftstoff verbrauchen und folglich mehr Kohlendioxid emittieren. 8HP-Mildhybrid-Antriebe der vierten Generation reduzieren die Treibhausgase nun um circa 15 Gramm pro Kilometer im Vergleich zu einem rein verbrennungsmotorischen 8HP der der dritten Generation.

Neue Getriebegeneration vor dem Serienstart

Neue Getriebegeneration vor dem Serienstart

Als erster Fertigungsstandort wird Saarbrücken auf die neue 8HP-Generation umgestellt. Die hochautomatisierte Endmontagelinie steht bereits und produziert erste Vorseriengetriebe. Parallel arbeiten die Teams in Saarbrücken gemeinsam mit internen und externen Lieferanten am für die Serienproduktion notwendigen Reifegrad. Im Sommer 2022 beginnt dann die Serienproduktion. In den Jahren darauf werden auch die 8HP-Werke in Shanghai (China) und Gray Court (USA) den Generationenwechsel vollziehen. Die aktuellen Abrufzahlen aus Saarbrücken deuten bereits an, dass sich der Paradigmenwechsel gelohnt hat: Etwas mehr als 50 Prozent der Kundenabrufe beziehen sich auf die Hybridvarianten. Über die gesamte Produktlaufzeit dürfte sich dieser Effekt noch verstärken. Immerhin hat ZF für die neue Generation des 8HP bereits langfristige Großaufträge mehrerer Hersteller im Volumen eines zweistelligen Milliardenbetrags vorliegen.

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