ZF Web-Workshop: Blick in die elektromobile Zukunft

Der Friedrichshafener Zulieferkonzern ZF hat sich mit einem Online-Workshop zum Thema Elektromobilität zurückgemeldet und einen Ausblick auf künftige Entwicklungen und Trends gegeben. Der offzielle Titel und die leitende Fragestellung der Session war programmatisch: „Individuelle Mobilität unter Hochspannung – wie geht es mit der Elektromobilität nach Corona weiter?“ Und ebenso programmatisch war die Ansage von Stephan von Schuckmann, Leiter der ZF-Division Pkw-Antriebstechnik:

„Corona ändert nichts an unserer Strategie, Fahrzeuge aller Art zu elektrifizieren und zu automatisieren. Im Gegenteil: die Krise wirkt als Beschleuniger der Transformation.“

Bis 2030 erwartet man bei ZF, dass rund 40 Prozent aller Neufahrzeuge weltweit mit einem Hochvoltantrieb ausgestattet werden, also batterieelektrische Fahrzeuge oder Plug-in Hybride sind. Rund 60 Prozent würden dann immer noch konventionell angetrieben, der Großteil davon aber teilelektrifiziert als Mildhybrid. Für die Friedrichshafener Ingenieure wird auf dem Weg dorthin „Mild-Hybrid das neue Normal“, was die komplette Konzeption des Anfahrvorgangs, aber auch Zwischenspurts verändert, mithin auch die Gangzahl beeinflusst. Ziel ist es lauch von Schuckmann, stärker zu wachsen als der Markt.

"Heute beträgt der Anteil an Hochvoltkomponenten 12% unseres Gesamtumsatzes für Pkw-Antriebstechnik. 2030 wollen wir mehr als die Hälfte der Pkw-Antriebstechnik mit Hochvoltsystemen generieren – also mehr als deren weltweiter Marktanteil“, so seine Ansage.

Der Anbieter stieg dabei tief in die technischen Details ein. So will man in Zukunft Silizium Carbit statt Silizium für die Halbleiter und Inverter verwenden. Das lasse sich unter anderem dünner verarbeiten und weise deshalb weniger Innenwiderstand auf. So sei mehr Leistung möglich, argumentiert der Zulieferer. Man habe mit dieser Technologie schon früh Erfahrungen gesammelt. Den Serienstart avisierten die Entwickler für 2022. Beim Thema Ladeinfrastruktur setzt der Anbieter auf 800 Volt-Technologie und hält generell das DC-Schnelladen für die Zukunft. Man verfüge aber über einen modularen Baukasten für 400 und 800 Volt.

„Wir sehen 400 Volt als die Basis für Volumenanwendungen und 800 Volt in den Premiumsegmenten. Die Leistungsklassen bewegen sich in drei Hauptsegmenten von unter 80 kW bis über 150 kW“, meint Dirk Walliser, Leiter Corporate Research & Development.

Er hält die heutige elektrische Antriebstechnik schon für eine sehr effiziente Technik, sieht aber neben der Optimierung hybridisierter oder vollelektrifizierter Antriebskomponenten vor allem große Effizienzpotenziale in der Gesamtsystementwicklung, nicht nur in Teilbereichen.

Konventionelle Getriebe sind ausentwickelt

Auf dem angestammten Gebiet der Getriebe waren ebenfalls klare Töne zu vernehmen: Hier hält man 2-Gang-Getriebe im Elektro-Antrieb für sinnvoll bei großen Batterien und bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die konventionellen Getriebe, bei denen es zuletzt immer mehr Gänge gab, sollen dagegen keine Weiterentwicklung mehr erfahren.

"ZF entwickelt den verbrennungsmotorischen Antrieb nicht mehr weiter. Es wird kein neues rein konventionelles ZF-Getriebe geben“, so die Ansage von Michael Ebenhoch, Leiter Entwicklung der Division Pkw-Antriebstechnik.

Mit modularen Systemen will man den Kunden, sprich den OEMs die Flexibilität bieten, die sie in absehbarer Zeit benötigen und helfen, die CO2-Emissionen weiter "drastisch zu reduzieren und die sportlichen Ziele zu erreichen", fügt von Schuckmann an. Die Aufträge für unser Plug-in Hybridgetriebe der nächsten Generation ab 2022 und die nächsten Anläufe unseres weiterentwickelten elektrischen Achsantriebs, ebenfalls ab 2022, verdeutlichten diesen Trend.

Mensch gegen Maschine: Ein Drittel mehr Verbrauch

Beim zuletzt etwas abgekühlten Hype-Thema "Automatisiertes Fahren" verwiesen die ZF-Experten auf den Klimaschutzeffekt: "Vorausschauende Fahrzeuge fahren effizienter", so die Grundaussage. Zudem will man mit Verkehrsdaten in Echtzeit die Routenfunktion weiter optimieren. Wie viel autonome fahrende Autos zur Spritersparnis beitragen könnten, ermittelte man in einem eigenen Test Mensch gegen Maschine. Dabei kam der menschliche Chauffeur nicht gut weg und benötigte 29 Prozent mehr Energie als der Computer. Hier sieht man auch neue Geschäftsmodelle durch Vernetzung: Etwa über mobiles Echtzeit-Bezahlen beim Laden (Blockchain). Mittels der sogenannten „ID Axle“ ließen sich Updates "Over the Air" und Live-Daten an ZF IT-Plattform übermitteln, etwa  geschwindigkeitsabhängige Abrechnung bei Mietautos oder predictive Maintenance, also vorbeugende Wartungsservices. Schon bis zum Jahr 2025 sollen alle Produkte miteinander vernetzt sein.

Wie man PHEV-Modelle umweltfreundlicher macht

Und einen ganz wichtigen Punkt erwähnte man zum Schluss: Man könne sich etwa Belohnungssysteme vorstellen, um bei PHEVs das Laden attraktiver zu machen und die reale Umweltfreundlichkeit der Fahrzeuggattung zu verbessern. Auf diesen Aspekt hatten die Friedrichshafener schon im Kontext ihrer zur IAA 2019 vorgestellten PHEV-Konzept-Fahrzeugs EVPlus hingewiesen, das dem aufwändigen Doppelantrieb über die 100-Kilometer-EV-Marke heben - und damit die Akzeptanz im Alltag steigern soll.

„Plug-in Hybride sind Wegbereiter der E-Mobilität - wenn sie so häufig wie möglich geladen und vor allem vorwiegend rein elektrisch betrieben werden", bringt von Schuckmann auf den Punkt.

Perfect Match: Mehr als 100 km EV-Reichweite, ohne Angst

Das EVplus Konzeptfahrzeug basiert auf einem Serien-Pkw auf BMW-Basis mit 8-Gang Plug-in Hybridgetriebe von ZF. In die Mittelklasselimousine haben die Ingenieure eine leistungsfähigere Batterie von 35 kWh Brutto-Kapazität verbaut. Die Leistung der in das Getriebe integrierten elektrischen Maschine entspricht mit 65 kW Dauerleistung und Spitzenleistung bis 95 kW dem Serienstand. Im Realbetrieb erreicht das Konzeptfahrzeug dadurch mehr als 100 Kilometer rein elektrisch mit einer einzigen Batterieladung – zu jeder Jahreszeit und mit aktiven Nebenverbrauchern wie Klimaanlage oder Heizung. Oft würden Fahrer aktueller PHEV die Batterie gar nicht erst aufladen. Der Grund hierfür liege in der zu geringen rein elektrische Reichweite im Alltag. Das beeinträchtige die tatsächliche Energiebilanz der PHEVs, argumentiert der Anbieter für das serienreife Konzept.

„EVplus markiert für uns den Paradigmenwechsel bei Plug-in-Hybriden. Plug-in Hybride der nächsten Generation sind dank EVplus alltagstaugliche E-Fahrzeuge“, erklärt Antriebstechnik-Chef von Schuckmann.

Die höhere elektrische Reichweite sorge auf täglichen Strecken für lokal emissionsfreies Fahren. Der Verbrenner nehme den Autofahrern gleichzeitig die „Reichweiten-Angst“ und helfe dadurch, bestehende Kaufhemmnisse für Elektrofahrzeuge abzubauen, so die Überzeugung der ZF-Ingenieure. J. Reichel/T. Schweikl