IAA TRANSPORTATION 2022: Schaeffler setzt auf E-Motoren mit 97 Prozent Wirkungsgrad

Skalierbare Größen bei Nutzfahrzeugen zentral

Aufgrund der vergleichsweise kleinen Produktionsvolumina von Nutzfahrzeugantrieben entwickelt der Zulieferer seine E-Motoren in skalierbaren Baureihen, um alle Leistungsklassen effizient abdecken zu können. Sie kommen so auf der Straße und im Gelände, in vollelektrischen und hybriden Antrieben und sowohl in einer elektrischen Achse als auch als Zentralantrieb zum Einsatz. Zudem sind sie auf die Lebensdaueranforderungen von Nutzfahrzeugen ausgelegt. Erste Lkw-Elektromotoren von Schaeffler gehen bereits im Jahr 2023 in Serie. Diese zweite Produktfamilie von wassergekühlten 800-Volt-Motoren liefert eine maximale Dauerleistung von 180 Kilowatt und ein maximales Drehmoment von 950 Newtonmeter. Hier kommt die sogenannte Hairpin-Wickeltechnik zum Einsatz, die Schaeffler ebenfalls anbietet. 

Leistungselektronik: Mehr herausholen

Wesentlich für Funktion und Effizienz des elektrischen Antriebstrangs sei aber auch die Leistungselektronik. Hier entwickelt man eine speziell auf die Anforderungen von Nutzfahrzeugen abgestimmte Leistungselektronik auf Siliziumkarbidbasis, die für Spannungen bis 850 Volt und auf effektive Stromstärken von 600 Ampere (Spitzenleistung) beziehungsweise 400 Ampere (Dauerleistung) ausgelegt ist. Mit einem Volumen von 12,4 Liter erreicht sie eine bauraumsparende Leistungsdichte von mehr als 40 Kilowatt pro Liter. Alle elektrischen und mechanischen Komponenten seien auf die erheblich höhere Laufleistung schwerer Nutzfahrzeuge ausgelegt. Über einen 24-Volt-Gleichstromanschluss kann die Leistungselektronik zudem mit dem regulären Fahrzeugbordnetz verbunden werden.

Elektronik ermöglicht kleineren Akku - und spart 84 Kilo

Die Siliziumkarbidtechnik der Elektronik ermögliche höhere Schaltfrequenzen sowie eine höhere Kühlleistung hin zu einer hohen Dauerleistung für den Nutzfahrzeugeinsatz. Das führe in Summe zu einer laut Anbieter signifikant besseren Effizienz des elektrischen Antriebsstrangs. Simulationen des Unternehmens hätten gezeigt, dass der Wirkungsgrad des Systems, bestehend aus Elektromotor, Leistungselektronik und Achsgetriebe bei Verwendung von Siliziumkarbid-Halbleiter und in Verbindung mit einer Getriebeoptimierung um rund 2,5 Prozent gesteigert werden könne, verglichen mit dem Einsatz konventioneller Silizium-Halbleiter. Bei einem batterieelektrischen Fernverkehrs-Lkw, der auf eine Ladereichweite von 500 Kilometer ausgelegt ist, kann die Batteriekapazität mit diesem Antriebssystem um 14 Kilowattstunden verringert werden. Das wiederum entspricht einer Gewichtsreduzierung um 84 Kilogramm sowie einer hoher Kosteneinsparung durch die entsprechende Verkleinerung der Batterie.

Schlüsselkompetenz Thermomanagement  
Wenn es um mehr Ladeeffizienz und den Schutz der Batterie bei Ladevorgängen mit hohen Leistungen geht, spielt das Thermomanagement eine zentrale Rolle. „Für Flottenbetreiber geht es hier um bares Geld, denn je kürzer die Ladezeit der Fahrzeuge, umso schneller sind sie wieder auf der Straße“, argumentiert Jochen Schröder. Schaeffler sieht sich hier als Pionier und stellt auf der IAA seine technischen Lösungen für die effiziente Temperaturkonditionierung des Nutzfahrzeugantriebs und der Batterie vor. Dazu gehört etwa ein sogenanntes Single Smart Valve, ein smartes Ventil zur dezentralen Kühlmittelregelung. Es regelt einzelne Kühlmittelströme der Batterie, der Leistungselektronik, des Motors oder des Getriebes. Durch die individuelle und dezentrale Anordnung ergebe sich für den Hersteller mehr Gestaltungsfreiheit in der Systemarchitektur. Zudem seien damit eigenständige Regelstrategien für die Fahrzeugzustände Schnellladen, Kaltstart, Stadtverkehr oder Bergfahrt möglich. Zudem bietet man die Systemintegration aller Kühlmittelfunktionen für Nutzfahrzeuge an. Diese Systeme beinhalten die Kühlmittelregelung, elektrische Wasserpumpen, Sensorik und eine intelligente Steuerung. Vorteil für den Hersteller ist eine kompakte, platzsparende Bauweise.

Halle 12, Stand B37 sowie im Außengelände Stand U47.