IAA Mobility 2023: Schaeffler holt das letzte Watt raus
Auf der Messe stellt das Herzogenauracher Zulieferkonzern Schaeffler sein Portfolio neuer Technologien für nachhaltige, effiziente und komfortable Mobilität vor. Das Spektrum reicht von der innerstädtischen Warenlieferung mit E-Cargobikes, einer neuen Art des Lenkens, hocheffizienten Elektro- und Wasserstoffantrieben bis hin zu neuen Mobilitätskonzepten. In Deutschland sei im Juli 2023 jeder fünfte Neuwagen mit batterieelektrischem Antrieb verkauft worden. Dennoch ist und bleibe die Reichweite von E-Fahrzeugen ein Thema. Jeder zweite E-Auto- oder Hybrid-Fahrer bzw. Fahrerin in Europa sieht das als eines der Top 3 Probleme von Elektroautos, laut jüngstem Shell EV-Driver-Report 2023. Hinzu kommt, dass gerade im Winter viele elektrische Verbraucher zwar Extra-Komfort liefern, aber auch Extra-Energie benötigen – zu Lasten der Reichweite.
„Schaeffler entwickelt Mittel gegen die Reichweitenangst. Mit smarten technischen Lösungen und einer besonders großen Bandbreite von Komponenten und Systemen für vollelektrifizierte Antriebe machen wir die E-Mobilität noch alltagstauglicher und reduzieren den Stromverbrauch, damit die Reichweite steigt“, erklärt Matthias Zink, Vorstand Automotive Technologies der Schaeffler AG.
Autofahrer müssen so zudem seltener laden. Je nach Auslegung der Fahrzeugapplikation können Fahrzeugbauer die Energieeinsparung aber auch dazu nutzen, die Batterie kleiner und Fahrzeuge damit kostengünstiger zu machen. Diverse Schlüssefaktoren hat man dabei besonders im Fokus.
Schlüsselfaktor: Hocheffiziente Lagerlösungen
Auch E-Autos benötigen Lager. Hier gelte es, die Reibungsverluste reduzieren. Denn durch Reibung in den Lagerstellen geht Energie verloren und steht so nicht für den Antrieb zur Verfügung. Ein Satz hocheffizienter Getriebelager mit geringerer Reibung von Schaeffler spart im Vergleich zu einer konventionellen Lagerlösung rund 50 Watt Leistung ein, rechnet der Zulieferer vor. Alternativ lassen sich mit 40 bzw. 50 Watt im Winter die Außenspiegel oder das Lenkrad beheizen, ohne dass die Reichweite leidet. Die Getriebelager für E-Autos von Schaeffler seien zudem speziell an die hohen Drehzahlen an der Getriebeeingangswelle des elektrischen Antriebs angepasst und sorgten für eine optimale Kraftaufnahme.
Noch mehr Reichweite verspricht man mit TriFinity-Radlagern des Anbieters. Radlager sind Teil des Fahrwerks eines E-Autos und führen die Antriebswellen und Achsen. Sie sorgen dafür, dass sich die Räder auch bei großer mechanischer Belastung mit geringem Widerstand drehen. Auf Radlager wirken im Fahrbetrieb enorme Kräfte. Zudem drehen sie sich über eine Distanz von 180.000 Kilometern rund 100 Millionen Mal. Mit dem Radlager TriFinity ist es Schaeffler gelungen, die sonst bei Radlagern üblichen Verluste um satte 67 Prozent zu reduzieren. Das bedeutet eine Einsparung von mehr als 200 Watt und damit rund 20 Kilometer mehr Reichweite bei einem vollgeladenen Elektro-SUV mit 120 Kilowattstunden Batterieleistung, so die Kalkulation. Mit dieser Leistung lassen sich im Winter alternativ die Sitzheizungen von Fahrer und Beifahrer betreiben – ohne Reichweitenverlust. Diese verbrauchen in der intensiven Aufheizphase rund 100 Watt pro Sitz, wohingegen das TriFinity-Radlager seine Einsparung sogar dauerhaft liefert.
Hinzu komme, dass das dreireihige TriFinity-Radlager im Vergleich zu einem Standardlager mit zwei Kugelreihen rund 10 Prozent leichter ist und zudem länger hält, bei gleichen Lagerabmessungen. Durch seine über 20 Prozent höhere Steifigkeit könne mit dem Lager zudem mehr Achslast übertragen werden, was speziell bei schwereren E-Fahrzeugen Vorteile bietet.
Reichweiten-Booster Thermomanagement
Besonders großes Reichweitenpotenzial steckt im Thermomanagement, das man seit rund 15 Jahren entwickelt und seit 2011 serienmäßig an Fahrzeughersteller liefert.
„Gerade bei E-Autos hat das Thermomanagement entscheidenden Einfluss auf viele kundenrelevante Eigenschaften wie Reichweite und Komfort und wird für die Automobilhersteller mehr und mehr zum wettbewerbsdifferenzierenden Faktor“, erklärt Jochen Schröder, Leiter des Unternehmensbereichs E-Mobilität bei Schaeffler.
Der Zulieferer bietet integrierte Thermomanagementlösungen an – von flexibel einsetzbaren Komponenten über hochintegrierte Thermomanagementsysteme bis hin zur 4in1-E-Achse. Hier werden Motor, Getriebe, Leistungselektronik und das thermische System als Einheit optimiert. Dabei würden die zusätzlichen Schläuche und Kabel eines dezentralen Thermomanagements entfallen und es gehe weniger Energie verloren. Zudem bedeuteten weniger Teile auch weniger Gewicht und eine einfachere Montage für den Fahrzeughersteller. Durch diese Integration steigen Reichweite und Schnellladezeit weiter, weil Antrieb inklusive Batterie in der richtigen Temperatur gehalten werden, skizzieren die Herzogenauracher weiter. Zudem werde der benötigte Klimakomfort für die Insassen bereitgestellt. Allein durch das optimale Zusammenspiel der vier Teilsysteme spart ein E-Auto der Kompaktklasse mit einer Batteriekapazität von 75 Kilowattstunden rund eine Kilowattstunde Energie pro 100 Kilometer ein. Das bedeutet rund sieben Prozent mehr Reichweite, also gut 36 Kilometer.
Wärmepumpe ist Trumpf: 4 kWh/100 km sind drin
Sowohl für die 4in1-E-Achse, als auch als separat verfügbare Komponente, entwickelt man eine neue Wärmepumpe, die Wärmeenergie aus der Umgebungsluft gewinnt und die Abwärme von Motor, Leistungselektronik und Batterie nutzbar macht. So sparen Autofahrer die gerade im Winter knappere Akkuleistung ein. Verglichen mit einem Kompaktklassefahrzeug mit 75-kWh-Batterie und dezentralem Thermomanagement verbraucht ein Fahrzeug mit 4in1-E-Achse und Wärmepumpensystem rund vier Kilowattstunden Energie auf 100 Kilometer weniger (gemessen im WLTC, Außentemperatur -7°C). Übersetzt in Reichweite bedeutet das, 17 Prozent weiter fahren bzw. 48 Kilometer.
Alternativ kann man die Sitzheizungen und der Lenkradheizung betreiben, während beheizbare Außenspiegel und eine eisfreie Heckscheibe für mehr Sicherheit sorgen (zusammen rund 410 Watt Stromverbrauch). Ein weiterer Pluspunkt des Wärmepumpensystems aus Franken: Es arbeitet mit dem natürlichen Kältemittel Kohlendioxid (R744), das die Umwelt deutlich weniger belastet als konventionelle Kältemittel (Rf1234yf). R744 ist nicht brennbar, hat ein niedriges Treibhauspotenzial und schädigt die Ozonschicht nicht.
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