Skalierbar und individuell
Nach nunmehr bereits zwei Jahrzehnten Forschungs- und Entwicklungsarbeit und der Gründung eines eigenen Unternehmensbereichs vor drei Jahren Anfang 2018 zeigt das konsequente Engagement von Schaeffler in der E-Mobilität deutliche Erfolge. Zahlreiche Lieferaufträge von Automobilherstellern über alle Elektrifizierungsgrade hinweg belegen, dass sich Schaeffler erfolgreich in der E-Mobilität etabliert hat. „Wir haben viel erreicht und sind weiter auf einem sehr guten Weg“, sagt Dr. Jochen Schröder, Leiter des Unternehmensbereichs E-Mobilität. „Mit unserem modularen Produktportfolio sind wir mittlerweile in der Lage, für jeden Kundenwunsch die maßgeschneiderte Serienlösung anzubieten.“
Wir werden in Zukunft die elektrische bzw. nachhaltige Mobilität maßgeblich mitgestalten. Dafür entwickeln wir hochinnovative Lösungen – mit hoher vertikaler Integration, Modularität und Skalierbarkeit
Dr. Jochen Schröder,
Leiter des Unternehmensbereichs E-Mobilität
Weiterer Vorteil von Schaeffler als bevorzugter Ansprechpartner seiner Kunden: Der Konzern kann die gesamte Industrialisierung seiner Komponenten und Systeme lückenlos im Unternehmen abbilden. Alles kommt aus einer Hand. Hier ein paar Beispiele aus dem umfangeichen E-Mobilitäts-Baukasten von Schaeffler für umweltgerechte Fahrzeuge.
Dediziertes Hybridgetriebe
Dedizierte Hybridgetriebe – englisch „Dedicated Hybrid Transmissions“ (DHT) – sind hochintegrierte Lösungen, die ausschließlich für die Nutzung im Hybridauto entwickelt wurden (dediziert = für etwas bestimmt). Die E-Maschine wird dabei clever in ein vereinfachtes Getriebe integriert – das spart Bauraum sowie Gewicht und ist bei großen Stückzahlen auch kosteneffizient. Üblich sind Leistungen zwischen 80 kW und 140 kW. Je nach Betriebsmodus des Getriebes bzw. des Antriebsstrangs arbeiten die E-Maschinen des DHT in Kombination mit dem Verbrennungsmotor als zusätzliche Antriebskraft, oder sie erzeugen als Generator Strom. 2020 erhielt Schaeffler für dedizierte Hybridgetriebe einen Rekordauftrag und liefert ab 2025 eine gesamte Antriebseinheit mit zwei E-Motoren (Systemleistung 120 kW) und ins Getriebe integrierter Leistungselektronik.
Hybridmodule
Die Hybridisierung klassischer Verbrennungsmotoren ist zumindest in einer Übergangszeit ein wesentlicher Schlüssel zu einer effizienten, nachhaltigeren und bedarfsgerechten Mobilität. Schaeffler erwartet für 2030 einen weltweiten Marktanteil von 40 Prozent von Pkw mit Hybridantrieb an allen Neuzulassungen. Für diese Fahrzeugkategorie bietet Schaeffler eine modulare Baukastenlösung mit leistungsstarken elektrischen Zusatzantrieben an, sogenannten Hybridmodulen. Als E-Maschinen kommen dort hocheffiziente permanentmagneterregte Synchron- sowie Asynchron-Motoren zum Einsatz. Das modulare Hybridsystem ist flexibel und kann maßgeschneidert an verschiedene Getriebe und Motoren angepasst werden. Zum Beispiel als Hybridmodul mit integriertem Drehmomentwandler oder als Hybridmodul mit Dreifachkupplung.
E-Achsgetriebe
Seit 2017 sind E-Achsgetriebe von Schaeffler erfolgreich in Serie und sorgen für die optimale Übersetzung und Kraftübertragung vom Elektromotor an die Räder. Dabei ist die Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten groß: Im Audi e-tron kommen E-Achsgetriebe von Schaeffler in unterschiedlicher Bauform (siehe Abbildungen) an beiden Achsen für einen Allradantrieb zum Einsatz.
Und auch beim Porsche Taycan sorgt ein hocheffizientes koaxiales E-Achsgetriebe von Schaeffler für die richtige Übersetzung an der Vorderachse. Eine Innovation, die mittlerweile preisgekrönt ist: Für das koaxiale E-Achsgetriebe wurde Schaeffler 2020 mit dem renommierten PACE Award ausgezeichnet, der weltweit in der Branche als Maßstab für erfolgreiche Automotive-Projekte gilt.
Leistungselektronik
Die Leistungselektronik ist das Gehirn eines elektrischen oder elektrifizierten Antriebsstrangs und regelt als Hauptaufgabe mit dem sogenannten Inverter den Stromfluss zwischen Batterie und Motor (siehe Grafik unten). Und das in zwei Richtungen: Beim Vortrieb will der Motor mit genau der richtigen Spannung versorgt werden, beim Bremsen dreht sich die Flussrichtung um, der Motor rekuperiert Energie und lädt damit die Batterie. Dabei wandelt der Inverter Gleichspannung (Batterie) in Wechselspannung (Motor) oder umgekehrt um. Außerdem ist die Leistungselektronik der „Rückwärtsgang“ eines E-Autos.
Fürs Rückwärtsfahren dreht sie die Polung und damit die Drehrichtung des Elektromotors um. Als Neuheit präsentiert Schaeffler jetzt eine eigene 800-Volt-Leistungselektronik für Anwendungen in E-Achsen von leistungsstarken Fahrzeugen. Die skalierbare Lösung verträgt Dauerleistungen von bis zu 330 kW und kurzzeitige Spitzenleistungen von bis zu 500 kW – und das bei kleinen Gehäuseabmessungen. Der Einsatz spezieller Halbleiter („Wide-Bandgap Siliziumkarbid-Technologie“) ermöglicht dabei in definierten Lastbereichen Wirkungsgrade von über 99 Prozent. Dies steigert die Gesamtreichweite von Elektrofahrzeugen merklich. Durch die 800-Volt-Spannungsklasse werden zudem deutlich höhere Ladegeschwindigkeiten erreicht als in der bislang weitverbreiteten 400-Volt-Spannungsklasse.
3in1-Achssystem
In der 3in1-E-Achse vereint Schaeffler E-Motor, Getriebe und Leistungselektronik in einem System. Dabei übernimmt die Schaeffler-eigene Software die Signalverarbeitung und Regelung des Antriebs. Die performante 3in1-Achse überzeugt durch Kompaktheit, hohe Leistungsdichte, große Systemeffizienz und ein ausgezeichnetes akustisches Verhalten. Mit seinem modularen Aufbau erfüllt das System überdies unterschiedliche Nutzanforderungen und lässt sich in verschiedene Fahrzeugplattformen implementieren.
Globale Fertigungskompetenz
Schaeffler bietet seinen Kunden jahrzehntelanges Know-how aus einer Hand und verfügt über ein global verknüpftes Fertigungsnetzwerk. Bei der Einrichtung der Produktionsanlagen greift Schaeffler auf die hohe Kompetenz eines eigenen Werkzeug- und Sondermaschinenbaus zurück. Eine enge Verzahnung zwischen Forschung und Entwicklung mit dem Prototypenbau und der Fertigung gewährleistet die nötige Agilität und Effizienz sämtlicher Prozesse.
Ob einzelne Komponente oder Komplettsystem, wir als Schaeffler wollen der bevorzugte Technologiepartner unserer Kunden sein
Matthias Zink, CEO Automotive Technologies
2018 hat sich Schaeffler im Bereich Elektromotorenbau entscheidend verstärkt: durch den Zukauf von Elmotec Statomat, dem führenden Hersteller für den Bau von Elektromotoren in Großserie. Elmotec Statomat verfügt über einzigartige Kompetenz im Bereich der Wickeltechnologie und ist seit über 60 Jahren ein Technologieführer für Fertigungsmaschinen im Elektromotorenbau. Insbesondere die Technologie der Stabwellenwicklung wird für die Elektromobilität mit Blick auf Leistungsdichte, Wirkungsgrad und effiziente Großserienfertigung als zukünftig führend angesehen.
