ZF Elektroantrieb: Schnell, weit und alltagstauglich

Die Zukunft der Elektromobilität ist maßgeblich von der Innovationskraft von Autoherstellern und Zulieferer abhängig. ZF hat einen neuen Elektroantrieb für kleine und mittlere Autos entwickelt. Er setzt auf hohe Drehzahlen, die mehr Effizienz 

ermöglichen. In der Praxis offenbart der Versuchsträger bereits erstaunliche Alltagstauglichkeit.

Die Reichweitenanzeige schafft erstes Vertrauen. 130 Kilometer erlaubt der wohl gefüllte Energiespeicher aus rund 120 Kilo Lithium-Ionen-Zellen. Die Umgebung ist vertraut. Das elektrifizierte Versuchsfahrzeug der Friedrichshafener basiert auf einem serienmäßigen Suzuki „Splash“. Der japanische Spezialist für Kleinwagen führt den 3,72 Meter langen Fünftürer seit 2008 im Portfolio. Seine drei Benziner leisten zwischen 50 kW/68 PS und 69 kW/94 PS, der Diesel tritt mit 55 kW/75 PS an.

Gegen die Leistungsabgabe des ZF-Elektroantriebs wirken diese Angaben eher wie Peanuts. Die Entwickler kombinierten ein zweistufiges Getriebe mit einem Elektromotor, der ungewöhnlich hoch dreht. Die für den Alltagseinsatz im Wirkungsgrad optimierte E-Maschine erreicht 21 000 Umdrehungen pro Minute. Ein Vorteil dieses Konzepts resultiert dabei aus dem geringeren Aufwand für den Materialeinsatz, der Gewicht spart.

Der kompakte Antrieb entfaltet schon beim Anfahren ein Drehmoment von 1 700 Newtonmeter an der Fahrzeugachse. Damit gelingt die Beschleunigung von 0 auf 100 km/h in neun Sekunden. Als Maximum stehen 90 kW/122 PS an der Achse zur Verfügung.

Mit diesem elektrischen Achsantrieb löst ZF ein wesentliches Problem bestehender elektrischer Antriebe: Beim Zusammenspiel zwischen E-Motor und Wechselrichter kommt es bei bestimmten Fahrzyklen zu Verlusten. Diese ganzheitliche Optimierung des elektrischen Systems gewinnt damit bis zu sechs Prozent zusätzliche Reichweite. 45 Kilo für den Antrieb setzten derzeit im Hinblick auf die Leistungsdichte Maßstäbe.

Neben der Optimierung von Antrieb und Energiespeicher liegt die große Herausforderung der Entwickler für E-Fahrzeuge grundsätzlich bei der Reduzierung des Fahrzeug-Gewichts. Jedes abgespeckte Kilo erhöht die Reichweite oder lässt sich wiederum in den Energiespeicher investieren, der somit wiederum mehr Kilometer liefern kann.

In der Praxis beweist der Versuchsträger schon nach wenigen Metern, dass er in Punkto Fahrverhalten, Leistungbereitschaft und nicht zuletzt Geräuschkomfort allen derzeit zumindest serienmäßigen Kleinwagen überlegen ist. Die Agilität beim Beschleunigen ist jedem leistungsstärkeren Verbrennungsmotor in der Klasse mindestens ebenbürtig. Dank der deutlich reduzierten Gewichte des Antriebs auf der angetriebenen Vorderachse und der gleichzeitigen Belastung der Hinterachse durch den Energiespeicher im Heck entsteht ein präzises Lenkgefühl und ein sicheres aber dennoch dynamisches Kurvenverhalten.

Die Entwickler aus Friedrichshafen werden den Antrieb weiter zu Serienreife entwickeln. Das Antriebskonzept eröffnet sowohl für die Leistung als auch das Drehmoment weitere Steigerungen. Mit realisierbaren 120 kW/163 PS und 2 000 Newtonmetern Drehmoment.

Dieses Leistungspotential in Verbindung mit einem modularen Aufbau des Antriebs ermöglichen den Einsatz in Fahrzeugen bis hin zur gehobenen Mittelklasse.

Da sich die für den Alltagsbetrieb erforderliche Leistungsfähigkeit von E-Autos nicht nur antriebsseitig realisieren lässt, gehen die Ingenieure vom Bodensee die Fahrzeugentwicklung ganzheitlich an, da das Unternehmen auch Lösungen für Lenkungen, Kraftübertragungen und Fahrwerke anbietet. Bereits beim Versuchsträger ergänzen Leichtbau-Fahrwerkkomponenten den elektrischen Achsantrieb inklusive Wechselrichter. An der Vorderachse übernimmt ein Leichtbau-Federbein-Radträgermodul aus Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) Dämpfung und Radführung. Das spezifische FKV-Design sorgt dabei für eine glatte Oberfläche.

Die Gewichtseinsparung ist signifikant: Im Vergleich zur Standardausführung aus Stahl sind es bis zu 50 Prozent. Ebenfalls an der Vorderachse des Innovationsträgers ersetzt eine Pendelstütze in Hybridbauweise das konventionelle Bauteil aus Stahl. Zur Gewichtseinsparung von bis zu 16 Prozent trägt die Kombination von Kohlefaser, spritzgegossenem Polyamid und hochfestem Stahl bei.

Die Ausfahrt mit dem elektrifizierten Suzuki „Splash“, einschließlich flotter Runden auf dem Testgelände, sind dazu angetan, gerade den Skeptikern der E-Mobilität zu zeigen, dass das Antriebskonzept in der Zukunft des Individualverkehrs tatsächlich eine wichtige Rolle spielen kann. Wenn E-Autos in absehbarer Zukunft in Serie so schnell, so weit und so alltagstauglich fahren, darf der Tester zum Urteil „empfehlenswert“ kommen. Thomas Lang/mid tl/mid