Scale-e-Drive

Skalierungseffekte durch modulare Antriebsarchitekturen für Nutzfahrzeuge

Der Anteil elektrischer NFZs hat sich z.B. im Jahr 2018 gegenüber 2017 fast verdoppelt, ist aber zum größten Teil der Klasse kleiner 3,5 Tonnen zuzuordnen. Die Klasse 3,5 bis 7 Tonnen basiert derzeit noch fast ausschließlich auf Verbrennungsmotoren. Ein wesentlicher Grund hierfür ist das fehlende Angebot, insbesondere auch von deutschen Automobilherstellern, von technisch geeigneten Fahrzeugen. Hürden sind technisch die nutzfahrzeugspezifischen hohen Anforderungsprofile, wirtschaftlich die vergleichsweise geringen Stückzahlen und damit verbunden, große Entwicklungsaufwendungen mit dem zeitlichen Problem der rechtzeitigen Markteinführung. Der Ansatz in diesem Forschungsprojekt ist, den Einsatz bestehender E-Maschinen, z.B. aus dem PKW-Sektor, für leichte LKWs zu ermöglichen. Hierdurch werden Skalierungseffekte und die im globalen Wettbewerb wichtige zeitnahe Einführung von NFZs mit elektrischen Antrieben ermöglicht.

Elektrische Antriebe aus dem PKW-Bereich einfach auf die Nutzfahrzeuge zu applizieren ist hierbei allerdings nicht ausreichend, da für die gleichzeitige Erfüllung der Momenten- und Drehzahlanforderungen hohe Leistungsreserven erforderlich wären, welche Kosten, Volumen und Gewicht treiben und zudem energetisch nachteilig sind. Eine solche Überspezifikation soll mit Hilfe geeigneter Getriebekonzepte und Betriebsstrategien, die sich die hohe Dynamik der E-Maschine und ein intelligentes Temperaturmanagement zunutze machen, vermieden werden, so dass auch leichte und kostengünstige elektrische Antriebe (einschließlich Umrichter) wie zum Beispiel aus dem PKW-Bereich energieeffizient im Nutzfahrzeugbereich appliziert werden können. Damit ergeben sich die aufgeführten Skalierungseffekte sowie deutlich gesenkten Entwicklungskosten und -risiken, durch welche die wirtschaftlichen und zeitlichen Rahmenbedingungen erfüllt werden können.

Das grundlegende Forschungsziel liegt in der vollumfänglichen Abdeckung der hoch variablen und anspruchsvollen fahrdynamischen Anforderungen. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sowohl die Optimierung des Wirkungsgrads als auch des Systemgewichts zu. Die Ergebnisse werden an Hand eines im Rahmen des Forschungsprojekts konzeptionierten und realisierten Prototyps auf Prüfständen und im Erprobungsfahrzeug verifiziert.

Projektlaufzeit: 01.08.2020 bis 31.07.2023

• Daimler Truck AG, Mercedes-Benz Werk Kassel
• Fachgebiet Mechatronik mit dem Schwerpunkt Fahrzeuge, Prof. Dr.-Ing. Michael Fister, Universität Kassel
• Fachgebiet Fahrzeugsysteme und Grundlagen der Elektrotechnik, Prof. Dr. rer. nat. Ludwig Brabetz, Universität Kassel