Skalierbarer Elektroantrieb für Busse, Trucks und Co.

In Elektro-Nutzfahrzeugen der Zukunft ist der Antrieb in die Achse integriert. Die Module aus Antrieb und Achse sind auf verschiedene Fahrzeugtypen skalierbar. © Fraunhofer IWU

Elektroautos liegen im Trend. Doch noch sind die Antriebsachsen für die Stromer zu schwer, zu teuer und zu groß. Fraunhofer-Forscher konzipierten daher gemeinsam mit Partnern ein optimiertes Achsmodul für Nutzfahrzeuge: Es ist leistungsstark, leicht, kompakt und günstig. Die Besonderheit: Der Motor ist direkt in die Achse integriert.

Elektromotoren gehört die Zukunft – auch bei Nutzfahrzeugen. Bislang jedoch bleiben viele Entwicklungen im Prototypen-Status hängen oder sind enorm teuer: Meist muss für ein Elektrofahrzeug das Doppelte bis Dreifache auf den Tisch gelegt werden. Der Grund: Es hapert an den entsprechenden Technologien zur Serienfertigung.

Hier setzt das Projekt ESKAM an, kurz für »Elektrisches, skalierbares Achsmodul«. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert. Insgesamt elf Partner, darunter das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz, entwickeln darin ein Achsmodul für Nutzfahrzeuge. Es besteht aus Motor, Getriebe und Leistungselektronik. Alles ist kompakt in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Über eine Rahmenkonstruktion, die die Wissenschaftler ebenfalls entwickelt haben, lässt sich dieses Gehäuse in das jeweilige Fahrzeug einbauen.

Die Vorteile des Achsmoduls sind zahlreich: Es verfügt über eine hohe Leistungsdichte und ein sehr hohes Drehmoment. Für den Fahrer heißt das: Er kann sehr schnell beschleunigen. Während die Drehzahl bei den meisten Elektromotoren bei etwa 10.000 bis 15.000 Umdrehungen pro Minute liegt, schafft der ESKAM-Motor 20.000.

Günstige Fertigung durch Serientechnologien

Der Hauptvorteil liegt jedoch in einem anderen Punkt: Die Forscher und Entwickler konstruierten nicht nur das Achsmodul, sondern entwickelten die nötigen Serientechnologien gleich mit. Federführend dabei war das IWU, das auch die technische Leitung des Gesamtprojekts innehat. Die Serienfertigung bringt wirtschaftliche Vorteile mit sich – die Produktionskosten sinken um bis zu 20 Prozent.

Flexibel einsetzbar – vom Kleinwagen bis zum Bus

Die Flexibilität des Achsmoduls beschränkt sich nicht nur auf die Seriengröße, sondern schließt auch die Geometrie mit ein. Das Modul ist skalierbar. Es kann sowohl bei einem kleinen Transporter oder Kommunalfahrzeug einsetzen werden als auch bei einem Bus oder Truck. Bei einem Radnabenmotor wäre das nicht möglich. Zwar bietet dieser durchaus Vorteile – etwa einen größeren Lenkungswinkel und direkteres Ansprechverhalten – allerdings eignet er sich nicht für Nutzfahrzeuge: Denn er leistet kaum mehr als 2.000 Umdrehungen pro Minute. Zudem wären die Kosten höher, da für jedes Rad eine eigene Leistungselektronik erforderlich ist.

Die Einzelmodule, die die verschiedenen Partner entwickelt haben, sind fertig, und auch die Herstellungsverfahren sind einsatzbereit. In einem nächsten Schritt setzt das Konsortium die Einzelteile nun zu einem Demonstrator zusammen. Ende 2015 wollen sie das Achsmodul dann in ein reales Auto einbauen und testen.

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