Natürlich reden derzeit alle von den Höhenflügen von Tesla, vom neuen VW ID.3, der endlich auf die Strasse rollen soll, dem Neuling Polestar oder den E-Erfolgen von Renault. Doch weil die Autozulieferer heute entwickeln, was die Autobauer morgen auf die Strasse bringen, haben wir uns die Pläne von ZF, Bosch und Co. angeschaut. Und dabei entdeckt, dass einige Entwicklungen schon bald für deutlich leistungsfähigere, günstigere und vor allem alltagstauglichere E-Autos und elektrifizierte Fahrzeuge sorgen werden.

Plug-in-Hybride

Derzeit wächst die Zahl von Modellen mit einer Kombination aus Verbrenner- und Elektroantrieb, Plug-in-Hybride oder PHEV genannt, rasant. Was für die einen «das Beste aus zwei Welten» verkörpert, ist für andere ein «grober Unsinn». Tatsache ist, dass laut Experten die Attraktivität der PHEV weiter zunehmen wird. Daran glaubt man auch bei ZF, die erst kürzlich ein PHEV-Antriebssystem der vierten Generation angekündigt haben, welches 2022 in Serienfahrzeugen zum Einsatz kommen soll. Dieser neue Plug-in-Hybridantrieb ist nicht nur kompakter und leichter, er verspricht vor allem grössere Elektroreichweiten. Zudem wird die elektrische Antriebskomponente nicht mehr nur Hilfsantrieb sein. Laut ZF wird allein der E-Motor bis zu 160 kW/218 SP und 450 Newtonmeter Drehmoment bereitstellen können. Ausserdem sollen die elektrischen Reichweiten dann auf 100 Kilometer oder mehr steigen. Damit der künftige PHEV-Antrieb noch kompakter wird, hat ZF die bisher separat im Fahrzeug untergebrachte Leistungselektronik für den E-Antrieb in das Getriebegehäuse integriert, ohne dabei die Baugrösse des Getriebegehäuses zu verändern.

E-Achsen

Apropos integrieren: Viele der grossen Autozulieferer haben bereits sogenannte E-Achsen entwickelt, bei denen E-Motor, Getriebe, Leistungselektronik und Achse in einem Bauelement vereint werden. Im Vergleich zu konventionellen Verbrennungsmotoren benötigen diese Lösungen nur rund ein Drittel des Bauraums, was vor allem den Designern beim Fahrzeugdesign mehr Freiheiten erlaubt. Seit vergangenem Jahr produziert beispielsweise Continental ein nur 80 Kilogramm schweres E-Antriebssystem, das wahlweise 120 kW/163 PS oder 150 kW/204 PS leisten kann. Diese besonders kompakten Antriebe helfen dabei, Kosten zu sparen, da man mit der Bündelung der Komponenten in einem Bauelement auf viele Kabel und Stecker verzichten kann. Zudem lassen sich die E-Achsen in fast allen Fahrzeugtypen einbauen. Reicht die Leistung einer E-Achse nicht, können alternativ auch zwei eingebaut werden – je eine an Vorder- und Hinterachse. Dann bieten die Fahrzeuge neben doppelter Leistung auch noch Allradantrieb, was vor allem bei der Schweizer Kundschaft gut ankommen wird.

800-Volt-Architekturen

Die meisten Antriebssysteme der am Markt verfügbaren Stromer werden derzeit mit 400 Volt Spannung betrieben. Künftig setzen immer mehr Zulieferer auch auf 800-Volt-Systeme, die vornehmlich in leistungsstarken Fahrzeugen zum Einsatz kommen sollen. Mit der höheren Spannung ist auch mehr Leistung unter anderem in Hinblick auf die Batterie möglich. Beim Sportwagen Taycan baut Porsche als erster Hersteller überhaupt ein 800-Volt-Batteriesystem ein, welches vom Zulieferer Dräxelmaier kommt. Bereits im kommenden Jahr will Porsche den Besitzern und Nutzern des Taycan ermöglichen, die Batterie an entsprechenden Ultra-Schnellladesäulen mit bis zu 350 kW Spitzenladeleistung zu befüllen. Eine 80-Prozent-Aufladung soll dann in einer Viertelstunde möglich sein.

Siliziumkarbid-Halbleiter

In modernen Autos werden immer mehr Mikrochips verbaut. Auch in der Leistungselektronik von E-Autos, also der Schaltzentrale des Antriebs. Künftig wollen Zulieferer wie Bosch eine neue Generation von Halbleiter-Chips einsetzen, bei denen in die Kristallstruktur des sonst hochreinen Siliziums Kohlenstoff-Atome eingearbeitet werden. Diese neuen SiC-Mikrochips sorgen dank einer besseren elektrischen Leitfähigkeit unter anderem dafür, dass in der Leistungselektronik 50 Prozent weniger Energie in Form von Wärme verloren geht. Bosch verspricht zudem Einsparpotenziale bei Gewicht und Kosten von E-Autos und dadurch mehr Reichweite.

2-Gang-Getriebe

Bislang sind bei Elektroautos vornehmlich starre Übersetzungen, sozusagen Eingang-Getriebe üblich. Verfügen allerdings E-Antriebe über Alternativ-Übersetzungen, kann das Vorteile mit sich bringen. Getriebespezialist ZF hat zum Beispiel einen Zweigang-Antrieb für E-Motoren entwickelt, der einen kompakten E-Motor mit Getriebe und Leistungselektronik kombiniert. Dank Zweigang-Getriebe erlaubt dieses System eine erhöhte Steigfähigkeit am Berg und eine bessere Beschleunigung sowie höhere V-Max bei gleichzeitig verbessertem Wirkungsgrad. Entsprechend wird der zweite Gang ab etwa 70 km/h eingelegt. Die Technik ist für Fahrzeuge attraktiv, die auch auf längeren Strecken und bei höherem Tempo gefahren werden. Mit dem Zweigang-Getriebe lassen sich laut ZF Reichweitesteigerungen um immerhin 5 Prozent erreichen.

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