Geringere Kosten 05.02.2015, 08:55 Uhr

Skalierbarer Elektroantrieb für Trucks und Rennwagen

Mit einem Baukastensystem wollen Fraunhofer-Forscher den Bau von Elektrofahrzeugen beschleunigen. Sie haben eine Achse mit integriertem Elektromotor entwickelt, die sich in verschiedenen Größen herstellen lässt. So kann sie einen Rennwagen genauso antreiben wie einen Elektro-Bus.

Lkw und Briefkästen der Deutschen Post: Die Post testet in Bonn in einem Großversuch Lkw mit Elektroantrieb. Jetzt haben Forscher in Chemnitz einen Elektroantrieb entwickelt, der die Kosten für E-Laster stark senken soll.

Lkw und Briefkästen der Deutschen Post: Die Post testet in Bonn in einem Großversuch Lkw mit Elektroantrieb. Jetzt haben Forscher in Chemnitz einen Elektroantrieb entwickelt, der die Kosten für E-Laster stark senken soll.

Foto: Julian Stratenschulte/dpa

Elektrisch betriebenen Lastwagen könnte die Zukunft gehören. Viele Städte bemühen sich verzweifelt, die Grenzwerte für Feinstaubemissionen einzuhalten, an denen Diesel-Lkw einen erheblichen Anteil haben. Außerdem soll der Lärm gemindert werden.

Doch Elektrotransporter sind sehr viel teurer als dieselbetriebene, was nicht nur an den Batterien oder Brennstoffzellen liegt, die die Motoren mit Strom versorgen. Wichtige Komponenten lassen sich noch nicht in Serie und damit kostensparend herstellen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Hessenwasser GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Fachkraft für Arbeitssicherheit (m/w/d) Hessenwasser GmbH & Co. KG
Groß-Gerau/Dornheim Zum Job 
Stadtwerke Bayreuth-Firmenlogo
Ingenieur Netzanschlüsse (m/w/d) Stadtwerke Bayreuth
Bayreuth Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Embedded Software Entwickler (m/w/d) Excellence
Dortmund Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Projektleiter (m/w) Engineering Excellence
Excellence-Firmenlogo
Software Tester (m/w/d) Excellence
LVR-Klinik Bedburg-Hau-Firmenlogo
Leitung (m/w/d) der Technischen Abteilung LVR-Klinik Bedburg-Hau
Bedburg-Hau Zum Job 
LVR-Klinik Bedburg-Hau-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) bzw. Bachelor of Engineering der elektrischen Gebäudeausrüstung und elektrischen Infrastruktur LVR-Klinik Bedburg-Hau
Bedburg-Hau Zum Job 
Technische Werke Ludwigshafen am Rhein AG-Firmenlogo
Leiter Großanlagen Müllheizkraftwerk (m/w/d) Technische Werke Ludwigshafen am Rhein AG
Ludwigshafen am Rhein Zum Job 
Deutsche Infineum GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Business Unit Leader (m/w/d) Deutsche Infineum GmbH & Co. KG
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Planung Netztrafostationen (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
VDI Technologiezentrum GmbH-Firmenlogo
Projekt Manager*in in der Projektträgerschaft Materialien für Bau und Infrastruktur VDI Technologiezentrum GmbH
Düsseldorf Zum Job 
Dyneon GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur (m/w/d) Dyneon GmbH
Burgkirchen an der Alz Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Leitender technischer Planer (m/w/d) Umspannwerke Excellence
Hannover Zum Job 
FAULHABER-Firmenlogo
Versuchsingenieur (m/w/d) FAULHABER
Schönaich Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Elektrotechnik Wärmepumpen (m/w/d) Excellence
Göttingen, Hildesheim Zum Job 
Süwag Energie AG-Firmenlogo
Senior Projektmanager Netzschutz und Leittechnik (m|w|d) Süwag Energie AG
Frankfurt am Main Zum Job 
Excellence-Firmenlogo
Planungsingenieur (m/w/d) Versorgungsinfrastruktur Excellence
Braunschweig Zum Job 
Süwag Energie AG-Firmenlogo
Sachbearbeiter Messtechnik (m|w|d) Süwag Energie AG
Hofheim Zum Job 
Süwag Energie AG-Firmenlogo
Senior Projektmanager Hochspannungsnetz (m|w|d) Süwag Energie AG
Frankfurt am Main, Pleidelsheim Zum Job 
Rohde & Schwarz Österreich GesmbH-Firmenlogo
Softwareentwickler (m/w/d) Embedded Systems Rohde & Schwarz Österreich GesmbH
Berlin, Stuttgart Zum Job 

Prototyp soll noch in diesem Jahr fertig werden

Das soll sich jetzt ändern. Wissenschaftler aus elf Institutionen haben unter Führung des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz eine Achse entwickelt, die alles enthält, was für den Antrieb nötig ist: Motor, Getriebe, Leistungselektronik, mit der die Drehzahl geregelt wird, und die Bremsanlagen. Das kompakte Bauteil lässt sich in drei Größen herstellen: für Leichttransporter, schwere Lkw und sogar für Rennwagen. Im Laufe dieses Jahres wollen die IWU-Wissenschaftler einen Prototypen mit einer solchen Achse ausstatten.

Das System eines zentralen Elektromotors halten die Chemnitzer Forscher gegenüber den Radnabenantrieben für überlegen. „Das Modul ist skalierbar, wir können es sowohl bei einem kleinen Transporter oder Kommunalfahrzeug einsetzen als auch bei einem Bus oder Truck«, sagt Hans Bräunlich, Projektleiter am IWU. 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 2000 Umdrehungen pro Minute.“

Außerdem seien die Kosten höher, da für jedes Rad eine eigene Leistungselektronik erforderlich ist, so Bäumer. „Beide entwickelten Varianten haben durchaus ihre Daseinsberechtigung und müssen zielgerichtet für den geplanten Fahrzeugtyp ausgewählt werden.“

Große Kräfte statt Fräsen und Bohren

Der eingesetzte Motor schafft bis zu 20.000 Umdrehungen pro Minute, was auch Rennwagen zugute käme. „Als wir vor drei Jahren mit dem Projekt begannen, waren wir die einzigen, die eine so hohe Drehzahl erreichen konnten“, erinnert sich Bräunlich. Mittlerweile arbeiteten auch andere Forscherteams mit solchen flott drehenden Motoren. Doch Bräunlich glaubt, einen entwicklungstechnischen Vorsprung zu haben, „den wir weiter ausbauen wollen“. Die hohe Umdrehungsrate sorgt, in Verbindung mit dem Getriebe, für eine starke Beschleunigung.

In elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugen der Zukunft ist der Antrieb in die Achse integriert, glauben die Forscher des Fraunhofer-Instituts in Chemnitz. Sie haben einen Antrieb entwickelt, der skalierbar ist je nach Fahrzeuggröße.

In elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugen der Zukunft ist der Antrieb in die Achse integriert, glauben die Forscher des Fraunhofer-Instituts in Chemnitz. Sie haben einen Antrieb entwickelt, der skalierbar ist je nach Fahrzeuggröße.

Quelle: Fraunhofer IWU / Hochschule für Wirtschaft und Technik, Aalen

Die Chemnitzer Forscher haben einen ganz speziellen Zusatzbeitrag zu dem Projekt geleistet. Sie entwickelten, gemäß der Institutsbezeichnung, Kosten sparende Techniken zur Herstellung einzelner Komponenten. Zahnräder fürs Getriebe, die üblicherweise aus Stahlblöcken herausgefräst werden, sodass sehr viel Abfall entsteht, stellen sie mit einer neuen Technik her, die das gesamte Material nutzt. Beim so genannten Verzahnungsfräsen wird eine Stahlscheibe von gegenläufigen Werkzeugen, auf denen Negativ-Abbilder der gewünschten Zähne sitzen, mit großen Kräften bearbeitet. Nach und nach überträgt sich das Zahnmuster auf die Stahlscheibe.

Ähnlich Material sparend stellen sie Wellen her, auf denen die Zahnräder sitzen. Normalerweise werden sie durch Bohren aus Stahlstangen hergestellt. Auch hier ist die Abfallmenge groß. Die Chemnitzer nehmen eine kurze Stahlstange und treiben einen Dorn ein, der einen inneren Hohlraum schafft. Das herausgedrückte Material verlängert das Rohr. Eine stabile Hülle sorgt dafür, dass die Außenwand glatt bleibt. All das geschieht bei Zimmertemperatur, verbraucht also keine zusätzliche Energie. Und die Materialkosten sinken um 30 Prozent, so Bräunlich.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.