Drehmomente bis zu 800 Newtonmeter
Schaeffler hat ein neues Hochvolt-Hybridmodul in P2-Anordnung – zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe – entwickelt, das verbrennungsmotorische Drehmomente von bis zu 800 Nm an das Getriebe übertragen kann. Möglich wird dies durch eine innovative Aufteilung des Kraftflusses, bei der Drehmomente zur Kurbelwelle über eine 300 Nm Trennkupplung, die Zugmomente des Verbrennungsmotors jedoch über einen Freilauf an das Getriebe weitergegeben werden. Auf der Internationalen Automobilausstellung IAA zeigt Schaeffler seine neue Lösung zur Elektrifizierung des Antriebsstrangs, die modular an eine Vielzahl von Antriebskonzepten angepasst werden kann.
Das neue P2-Hybridmodul von Schaeffler besteht aus einer automatisierten Trennkupplung und der elektrischen Maschine. Die Trennkupplung wird von einem elektromechanischen Zentralausrücker betätigt, der über einen Kugelgewindetrieb die Kupplung direkt mechanisch ohne eine hydraulische Übertragungsstrecke betätigt; dadurch wird ausserhalb des Moduls kein Bauraum für die Aktorik benötigt. Um die Drehmomente bis 800 Nm effizient zu übertragen, ohne die Kupplung entsprechend aufwändig auslegen zu müssen, wird das Drehmoment in Abhängigkeit seiner Richtung geführt: Zur Übertragung der Zugmomente kommt ein Freilauf zum Einsatz, während Drehmomente in Richtung des Verbrennungsmotors über die Kupplung geführt werden. Dadurch kann die Kupplung auch bei hohen Anforderungen an das Drehmoment weiterhin schlank dimensioniert werden, mit entsprechenden Vorteilen bei Bauraum und Kosten.
Der Freilauf bringt noch weitere Pluspunkte. Denn für die Ankopplung des Verbrennungsmotors ist im Hochlauf normalerweise ein komplizierter Regelvorgang erforderlich, der Verbrennungsmotor, Trennkupplung, elektrische Maschine und Getriebe umfasst. Der Freilauf ermöglicht die sofortige mechanische Ankopplung des Verbrennungsmotors, sobald zwischen Verbrenner und Elektromotor eine Drehzahlgleichheit erreicht ist. Dadurch kann der Einregelvorgang weitaus schneller erfolgen. Während der Fahrer das Gaspedal betätigt, nimmt er die Anbindung des Verbrennungsmotors deutlich dynamischer und aufgrund der in der Startphase getriebeseitig im Schlupf betriebenen Kupplung dennoch sehr komfortabel wahr. Wenn zur Rückgewinnung elektrischer Energie die E-Maschine als Generator läuft, überträgt der Freilauf keine Momente mehr und die Kupplung ist offen, so dass der Verbrennungsmotor nicht „mitgeschleppt“ werden muss.
Hohe Effizienz zeigt das Hybridmodul auch bei einer weiteren Funktion: der aktiven Schwingungstilgung von Drehungleichförmigkeiten im Antriebsstrang. Durch die Optimierung des Dämpfers in Verbindung mit der aktiven Schwingungstilgung im unteren Drehzahlbereich und einem Mikroschlupf der Kupplung ab ca. 1.500 min-1 wird ein Optimum an Komfort bei gleichzeitig reduziertem Bauraum erreicht.
Die erste Serienanwendung des neuen Hybridmoduls erfolgt Anfang 2017 in China in einer Version ohne Freilauf für Verbrennungsmotormomente bis 250 Nm. Aufgrund einer deutlich höheren elektrischen Leistung von 80 kW ermöglicht das Hybridmodul den Einsatz als Plug-in-Hybrid und damit Verbrauchsvorteile von bis zu 75 Prozent gegenüber vergleichbaren Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Dies ist wichtig, weil die gesetzlichen Vorgaben zu Verbrauch und Emissionen in China mittlerweile auch Mindestreichweiten für den rein elektrischen Betrieb umfassen. Plug-in-Hybridfahrzeuge können diese Vorgaben nur erfüllen, wenn der Elektromotor die dafür erforderliche Leistung bereitstellt. Dadurch kann vermieden werden, dass im mittleren Leistungsbereich der Verbrennungsmotor benötigt wird – etwa bei der Beschleunigung nach einem Ampelstart oder bei Überlandfahrten.
Der Elektromotor im Hybridmodul für die Serienanwendung in China arbeitet mit einem Wirkungsgrad von bis zu 96 Prozent. Davon profitiert das System gleich doppelt: sowohl bei der Bremsenergie-Rückgewinnung als auch beim elektrischen Fahren. Auf diese Weise kann der Akku bei gleicher Reichweite kleiner ausgelegt werden, was Bauraum, Gewicht und Kosten einspart.
Mit seiner hohen Variabilität und dem sehr breiten Drehmomentbereich kann die neue Generation des P2-Hybridmoduls von Schaeffler sowohl in mittleren, als auch in sehr leistungsstarken Antriebskonzepten zum Einsatz kommen und wesentlich dazu beitragen, Verbrauch und Emissionen von Plug-in-Hybridfahrzeugen weiter zu senken.