ANTRIEB + ANTRIEBSSTRANG
ANTRIEB + ANTRIEBSSTRANG ohne dass es zu einem Drehmomentstoß kommt. Außerdem lässt sich feststellen, dass der Druck, bei dem der Kupplungsschlupf in der Einkupplungsphase geendet hat, und der Druck, bei dem der Schlupf in der Auskuppelphase begonnen hat, sehr dicht beieinander liegen. Diese kleine Hysterese beim Einkuppeln bestätigt die Regelbarkeit der Überbrückungskupplung. Abgesehen vom Bauraum bietet die ITC-Konstruktion im Vergleich zu einem klassischen Drehmomentwandler noch mehr Vorteile. Sie kommt mit weniger Bauteilen aus, vor allem ohne aufwendiges Axiallager zwischen Turbine und Leitrad sowie ohne den oben erwähnten Kolben. Sie ist dadurch kostengünstiger und leichter. Dennoch ermöglicht sie sanftes Einkuppeln ohne Schleppmoment. Zudem überzeugt die ganze Konstruktion durch Robustheit und einen Dämpfer, der größere Freiheiten bei der Variation seiner Eigenschaften bietet. Systemwechsel spart Kosten Bauraumoptimierte Drehmomentwandler erfordern zwingend auch schmalere Freiläufe der Leiträder. Diese ermöglichen das Schalten vom Wandlermodus in den Kupplungsmodus. FKP für Anwendung mit Drehmomentwandler und Zylinderabschaltung von acht auf vier Zylinder Bilder: Schaeffler Eine interessante Option ist der Kipphebel- Freilauf. Da die Position des Kipphebels in Relation zum Leitrad unveränderlich ist, kann man auf den separaten Außenring verzichten und die Anlageflächen in das Aluminium des Leitrades integrieren. Allerdings kann diese Variante nur an bestimmten Positionen einkuppeln. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Anbindungswinkel von 2,4 Grad so klein ist, dass kein nennenswerter Unterschied zwischen dem Kipphebelund dem Rollen-Freilauf erkennbar ist. Durch den Wegfall des komplexen Außenrings eines Rollenfreilaufs ist die Kipphebel-Variante signifikant kostengünstiger. Schaeffler AG Tel.: +49 9132 820 www.schaeffler.com Flusszellenbasierter Antrieb im ersten Dauertest unter Realbedingungen 14 Stunden nonstop im Stadtzyklus Gerade erst erhielt der Quantino seine Straßenzulassung für Europa und schon ist der City-Sportler mit Flusszellen-Technologie bereits im Dauertest. Das Entwickler-Team der Nano- Flowcell AG um Chief Technology Officer Nunzio La Vecchia unterzog den Quantino einem 14-stündigen Dauertest. Anspruch der Nonstop-Fahrt war, die Alltagstauglichkeit und Systemintegrität des NanoFlowcell-Systems unter Dauerbelastung zu testen. Die Testfahrt bestand überwiegend aus Stadtfahrzyklen mit variablen Geschwindigkeiten von bis zu 74 km/h. Nach den ersten kurzen Betriebsfahrten während der Abstimmungsphase sollte der Quantino auf einem Testgelände in der Nähe von Zürich nun unter Beweis stellen, was La Vecchia sich von der NanoFlowcell erhofft: Umweltfreundliche Energie für Reichweiten, die selbst effizienteste Elektroautos bislang nicht erzielen konnten. Chefentwickler La Vecchia ließ es sich nicht nehmen, selber als Testpilot den Dauertest im Quantino zu fahren. Unter juristischer Aufsicht fuhr der Quantino 14 Stunden nonstop, ohne nachgetankt zu werden. Auf der Testfahrt hätte der Wagen die meisten Elektromobile sowohl theoretisch wie auch unter Realbedingungen bereits nach wenigen Stunden hinter sich gelassen. Möglich werden die Fahrleistungen laut Hersteller durch den sehr effizienten NanoFlowcell-Antrieb und die Verwendung proprietärer Elektrolytflüssigkeiten. Die Herstellung auf industriellem Level soll weniger als 10 Cent pro Liter kosten. Aktuell beträgt die Energiedichte etwa 600 Wh pro Liter. Während der Testfahrt wurden etwa 70 l Elektrolytflüssigkeit verbraucht, die durchschnittliche Energieaufnahme lag bei etwa 12 bis 14 kWh auf 100 km. Der Treibstoff sei weder entflammbar noch explosiv, die entstehenden Abgase bestünden nach Aussage der NanoFlowcell AG lediglich aus ionisiertem Wasserdampf. Als weltweit erstes straßenzugelassenes Niedervolt-Fahrzeug mit flusszellenbasiertem Antrieb bietet der Quantino eine Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in unter fünf Sekunden und eine Höchstgeschwindigkeit von 200 km/h. www.nanoflowcell.com 42 AutomobilKonstruktion 2/2016
Elektrischer Achsantrieb von ZF geht 2018 in Serie Systemintegration von elektrischer Maschine, Getriebe und Leistungselektronik Das elektrische Antriebssystem, von ZF wird 2018 bei einem europäischen Automobilhersteller in Serie gehen. Der modulare Ansatz deckt mit verschiedenen Leistungsklassen und Baulängen die Anforderungen unterschiedlicher Kunden und Modelle ab – von Kompaktwagen bis hin zu leichten Nutzfahrzeugen. Der Einsatz der Antriebssysteme ist in Hybrid-, Brennstoffzellen- sowie batteriebetriebenen Fahrzeugen möglich. In einem achsparallelen elektrischen Antriebsmodul integriert ZF eine elektrische ASM, ein zweistufiges Ein-Gang-Getriebe, Differenzial, Gehäuse und Kühler sowie die Leistungselektronik samt Software. Motor und Getriebe teilen sich ein Gehäuse, was zu Vereinfachungen in der Produktion und für die Endmontage beiträgt. Das System leistet bis zu 150 kW bei einem Achsmoment von max. 3500 Nm. Das Antriebssystem wiegt 113 kg und ist axial rund 450 mm lang, 380 mm breit und 510 mm hoch. Die ASM kommt ohne Seltene Erden wie Neodym und Dysprosium aus. Außerdem erlaube die ASM eine weite Spreizung zwischen Dauer- und Spitzenleistung und bietee sich daher insbesondere bei kurzzeitigen hohen Leistungsanforderungen an. Drehzahlen von rund 13 000 min -1 stellen in puncto Geräuschentwicklung besondere Anforderungen an das Getriebe. ZF setzt hier auf eine achsparallele Ein-Gang- Übersetzung im Verhältnis 9,6:1, die das Drehzahlniveau in zwei aufeinanderfolgenden Stirnradstufen absenkt. Verluste sollen in der Leistungselektronik des Achsantriebssystems vermindert werden: Durch das Anheben der Ansteuerspan- nung mit Hilfe spezieller Modulationsverfahren kann der Motorstrom bei unveränderter Leistung abgesenkt werden. Unter Berücksichtigung üblicher Fahrzyklen trage dieses Verfahren zur Erhöhung der Reichweite bei. www.zf.com Smarte Aktoren für Radnabenantriebe Bleifreie Piezomaterialien und Bremsen für Elektroautos Smarte Aktoren, die weder an Elektromotoren noch an fluidtechnische Antriebe erinnern,finden bereits in Autos und Kameras Verwendung. Elektroautos unterscheiden sich aber nicht nur hinsichtlich des Antriebsaggregates von konventionellen Pkw, sondern auch in Bezug auf die Bremsen sowie die Fahrwerksdämpfung: Radnabenmotoren beanspruchen den Raum, in dem heute allein Lager und Bremsen untergebracht sind. Zugleich erhöhen die E-Motoren die ungefederten Massen. Gefragt sind daher Dämpfer mit adaptiver Wirkung, um besser mit unterschiedlichen Beladungszuständen und Fahrbahnqualitäten fertig zu werden. Geforscht wird deswegen an Betriebs- und Feststellbremsen, die sich raumsparend in die Radnabenantriebe integrieren lassen. Ein französisches Forscherteam arbeitet an magnetorheologischen Bremsen, die dank einer piezoaktorischen Schwingungsanregung eine erhöhte Effizienz besitzen. Diese Bremsen können kleiner und leichter dimensioniert werden. Jürgen Rödel von der TU Darmstadt weist mit seinem Forscherteam einen Weg hin zu bleifreien Piezoaktoren. Dabei setzen die Materialwissenschaftler auf Barium-Titanat mit komplexen Rezepturen. Damit soll es möglich werden, Injektoren für die Hochdruckeinspritzung von Kraftstoff und die Ultraschallsensoren von Einparkhilfen ‚bleifrei‘ herzu - stellen. Die Forschungsfortschritte werden auf der Konferenz und Ausstellung „Actuator“ vom 13. bis 15. Juni 2016 in der Messe Bremen gezeigt und diskutiert. www.actuator.de Urea-Sensor von Continental Mit Ultraschall AdBlue von außen messen Viele Personenwagen und Nutzfahrzeuge mit Dieselmotor verfügen bereits über ein SCR-System. Durch Reaktion mit einer wässrigen Harnstofflösung („AdBlue“ bzw. Urea-Lösung) werden im Abgasstrang chemisch Stickoxide zu Stickstoff (N2) und Wasser verwandelt („reduziert“). Dieses Verfahren funktioniert umso besser, je genauer die Menge der eingespritzten Harnstofflösung dosiert wird. Dafür ist es erforderlich, die Konzentration des Harnstoffs zu bestimmen. Für diese Aufgabe geht jetzt erstmals ein Urea-Sensor des von Continental in Produktion. Dieser kann sowohl Qualität, als auch Füllstand und Temperatur der Urea-Lösung im Tank messen. Der Sensor nutzt Piezoelemente, ein NTC-Thermometer und einen ASIC, die Continental bereits für die Ölstandsbestimmung einsetzt. Ultraschallsignale messen sowohl den Harnstoffanteil im Wasser, als auch den Füllstand im Tank. Dazu kann der Urea-Sensor wahlweise in den Tank oder in die Dosiereinheit eingeschweißt werden. Die Einspritzmenge der Urea-Lösung muss bedarfsgerecht, also je nach Motorlast, berechnet werden. Für die Berechnung der korrekten Einspritzmenge spielt der tatsächliche Harnstoffgehalt in der Ad- Blue-Lösung (ihre Qualität) eine Rolle. Außerdem darf die Urea-Lösung nicht zu kalt sein. Dank der Ultraschallmesstechnik ist es möglich, die Flüssigkeit von außen zu messen, was auch der Frostsicherheit des Urea-Systems zugute kommen kann. Der Urea-Sensor kann alle Daten als Eingangsgröße für die AdBlue- Zumessung liefern. Um auch bei einer Neigung des Fahrzeugs den korrekten Füllstand bestimmen zu können, liefert ein zweiter Füllstandsmesspfad auch in Schräglagen zuverlässig ein Signal. www.continental.de 2/2016 AutomobilKonstruktion 43
