Forscher entwickeln neues Getriebe für elektrische Nutzfahrzeuge

Während Elektro-Antriebe in Pkw inzwischen nennenswerte Marktanteile haben und es auch im Lkw-Sektor technische Fortschritte gibt, blieb der Bereich der Nutzfahrzeuge zwischen 3,5 und 7 Tonnen bislang aus dem Blick. Einer Forschungsgruppe der Universität Kassel entwickelte nun ein System, mit dem elektrische Komponenten aus dem Pkw-Bereich übernommen werden können.

Elektro-Getriebe Nutzfahrzeug — © Uni Kassel

Die Einführung der Elektromobilität im Nutzfahrzeug-Bereich, also beispielsweise bei Kleinbussen oder Lieferfahrzeugen, ist bislang schwierig. Ein wesentlicher Grund hierfür ist das fehlende Angebot, insbesondere auch von deutschen Automobilherstellern, von technisch geeigneten Fahrzeugen. Hürden sind technisch die hohen Anforderungen an Nutzfahrzeuge, wirtschaftlich die vergleichsweise geringen Stückzahlen und, damit verbunden, große Entwicklungsaufwendungen mit dem Problem der rechtzeitigen Markteinführung.

Elektrische Antriebe aus dem Pkw-Bereich einfach auf die Nutzfahrzeuge zu übertragen ist keine Lösung: Für die gleichzeitige Erfüllung der Momenten- und Drehzahlanforderungen wären hohe Leistungsreserven erforderlich. Das würde Kosten, Volumen und Gewicht treiben und wäre zudem energetisch nachteilig. Im Projekt „„Skalierungseffekte durch modulare Antriebsarchitekturen für Nutzfahrzeuge“, kurz „Scale-E-Drive“ lösten die beteiligten Forscher das Problem durch ein neu konzipiertes Zweigang-Getriebe und eine neu entwickelte Betriebsstrategie, die sich die hohe Dynamik der E-Maschine und ein intelligentes Temperaturmanagement zunutze macht.

Dadurch können auch leichte und kostengünstige elektrische Antriebe (einschließlich Umrichter) aus dem Pkw-Bereich energieeffizient in Nutzfahrzeugen appliziert werden. Das ermöglicht Skalierungseffekte sowie deutlich gesenkten Entwicklungskosten und -risiken. Das grundlegende Forschungsziel im Projekt ist es, die hoch variablen und anspruchsvollen fahrdynamischen Anforderungen abzudecken. Dazu entstand zum einen eine hoch dynamische Schaltstrategie, um die Gangwechsel bei dem Mehrganggetriebe effizient und ohne Komforteinbußen umzusetzen. Zum zweiten entstand eine prädiktive Fahrstrategie, die aus dem aktuellem Nutzungsverhalten vorrausschauend die Energie effizientesten Fahrstrategien einstellt.

Im Projekt Scale-e-Drive arbeitete ein Team um Prof. Dr.-Ing. Michael Fister (Fachgebiet Mechatronik mit dem Schwerpunkt Fahrzeuge) und Prof. Dr.-Ing. Mohamed Ayeb (Fahrzeugsysteme u. Grundlagen der Elektrotechnik) mit der Daimler Truck AG, Werk Kassel, zusammen. Finanziert wurde das Forschungsprojekt mit rund 1,8 Mio. Euro vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (Förderrichtlinie Elektromobilität) und koordiniert von der NOW GmbH Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie.