Gemeinsam zur Achse

Spezial Fahrzeugtechnik

Elektromobilität – Die elektrische Fortbewegung kommt zwar derzeit noch eher schleppend voran, aber sie kommt. Es heißt, mit Lösungen aufzuwarten, und darum arbeiten mehrere Mittelständler in einem Projekt gemeinsam an einer kompletten Antriebsachse.

26. August 2013

Viele glauben nicht mehr an den Erfolg der Elektromobilität. Dem widerspricht Dr. Hans Bräunlich vehement: »E-Mobility wird kommen, und jeder ist gut beraten, sich darauf einzustellen.« Der Hauptabteilungsleiter Umformtechnik am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) ist davon überzeugt, dass die Bundesregierung ihr Ziel erreicht und 2020 eine Million Elektrofahrzeuge angemeldet sind. »Das geht aber nur über hohe Stückzahlen und clevere Lösungen.«

Der Wissenschaftler geht mit gutem Beispiel voran, als technischer Manager des Projekts ESKAM – Elektrisch SKalierbares AchsModul. »Der maßgebliche Impuls dafür kam aber von Dr. Friedrich Klaas von Euraconsult«, räumt er ein. »Wir haben zusammen seine Idee weiterentwickelt, im Rahmen eines Netzwerks zur Elektromobilität ein Projekt aufzusetzen, an dessen Ende ganz konkret eine Achse für den Antrieb von Elektrofahrzeugen steht.«

Euraconsult stellte ein Konsortium zusammen, das als Gegenpart zu den Konzernen aus KMU besteht. »Unsere Lösung soll darum auch nicht für PKWs sein, dort gibt es bereits zu viel Wettbewerb«, sagt Bräunlich. »Wir zielen auf Nischenmärkte wie Kommunalfahrzeuge sowie kleinere LKWs und Busse.« Es war von Anfang an erklärtes Ziel, das Ergebnis zu verkaufen und Umsatz zu erzielen.

Viel Wert legen die Initiatoren auf eine effektive Serienfähigkeit sowie auf Skalierbarkeit und Flexibilität. Darum soll es mehrere Varianten geben, damit die Lösung schnell für verschiedene Einsätze zur Verfügung steht. Konkurrenzfähig sei die Achse des ESKAM-Projekts aber nur, ist sich Dr. Hans Bräunlich sicher, wenn sie leicht und kompakt ist: »Es geht vor allem um intelligente Konstruktionslösungen und innovative leichtbautechnologien. Nur so können wir kostengünstig sein, denn sonst hat das Projekt auf dem Markt keine Chance.«

Drei Komponenten

Die drei Komponenten Motor, Getriebe und Elektronik bilden die Basis der Achse. Den Motor liefert die Groschopp AG aus Viersen. »Groschopp macht Motoren seit 1922 und ist gut im Markt etabliert«, sagt Vorstand Wolfgang Pflug. »Wir stellen uns neuen Herausforderungen, ganz aktuell ist das der Elektromotor für das ESKAM-Projekt.« Dieser muss leicht sein, um wegen der schweren Akkus eine gute Balance zu erreichen. Das geht nur mit Wasserkühlung, und dafür hat Groschopp ein System entwickelt, mit dem ein 900-Watt-Motor 12 Kilowatt Leistung erzielt. »Wir können ihn aber noch kleiner bauen, bei geringerer Wasserkühlung«, ergänzt Pflug.

Nach mehreren Testreihen hat sich Groschopp für einen fremderregten Motor entschieden, der mit Schleifringen bestromt wird. Radnabenmotoren sind für das Projektteam keine Alternative, es favorisiert einen Antrieb über eine zentrale Achse mit möglichst wenig Gewicht am Rad.

Zwei Motoren mit einem Doppelgetriebe sollen bei der Endversion 50 Kilowatt Leistung erbringen. Wolfgang Pflug: »Auch das Endgewicht ist wichtig, wir peilen ungefähr neun Kilogramm an.« Bei aller Technik spielt für den Vorstand aber auch die wirtschaftliche Seite eine Rolle: »In mittlerer Sicht lohnt sich für uns das Projekt, wenn 5.000 bis 10.000 davon pro Jahr verkauft werden.«

Heißes Thema

Auch Volker Uhlmann, der Geschäftsführer von Vogel Antriebstechnik aus Oberboihingen, sieht ESKAM nicht nur als Experiment: »Wir hoffen, am Schluss ein konkurrenzfähiges Produkt anbieten zu können.« Sein Unternehmen ist für das Getriebe zuständig. »Eigentlich sind wir ja kein Automotive-Zulieferer, doch die Elektromobilität ist für uns ein heißes Thema, bei dem wir am Ball bleiben, denn wir sehen darin viel Potenzial für die Zukunft.« Für Vogel war aber schnell klar, dass man allein nicht weit kommen kann. »Zum Glück sind wir auf das ESKAM-Projekt aufmerksam geworden und Euraconsult hat uns aufgenommen, weil wir vom Portfolio gut hineinpassen.«

Da die eingesetzten kompakten Motoren hohe Drehzahlen liefern, muss das Getriebe diese mittragen. »Einerseits kann Vogel das technologisch abbilden und andererseits versprechen wir uns von dem Projekt technologischen Nutzen«, sagt Volker Uhlmann. »Auch die Vernetzung mit Unternehmen wie Groschopp ist reizvoll, dort gibt es Überschneidungen und eine gute Zusammenarbeit.«

Reizvolle Aufgabe

Dritter im Bunde ist Refu Elektronik aus Pfullingen, die für Elektronik und Steuerung zuständig sind. »Wir kommen aus der Leistungselektronik für mobile Maschinen, machen das seit Jahrzehnten für dieselelektrische Fahrzeuge und wollen jetzt auf batterieelektrische Maschinen aufspringen, weil dort der Bedarf an neuen Produkten und Technologien steigt«, schildert Geschäftsführer Hartmut Riegert die Beweggründe für die Beteiligung an ESKAM. »Wir sind ein Projekt-Späteinsteiger, aber wir haben erst vor Kurzem etwas entwickelt, was für die geplante Achse gut passt.«

Refu liefert die beiden Antriebswechselrichter, die synchronisiert werden. Hinzu kommt eine Traktionskontrolle samt ABS und einer Schlupfkontrolle. Diese Funktionen hatte Refu schon vorher im Portfolio, und Hartmut Riegert hofft, sie eins zu eins übernehmen zu können. »Reizvoll ist die Regelung für einen fremderregten Synchronmotor, das haben wir noch nicht gemacht«, ergänzt er.

Im besten Fall möchte Refu die Erkenntnisse aus dem Projekt auf mobile Arbeitsmaschinen adaptieren. Ziel ist ein Gesamtsystem aus Regelungstechnik, Auslegung und Anwendung der Batterie. Außerdem besteht der Plan, das ESKAM-Leistungsteil als Baukasten anzubieten.

Bis jetzt läuft das Projekt planmäßig. »Wir werden es bis zum Ende durchziehen«, versichert Dr. Bräunlich. »Dann gilt es, das Ergebnis auf Messen und Konferenzen publik zu machen.« Das Bundle aus Motor, Getriebe und Elektronik soll bis Mitte 2014 fertig sein. Dann bleibt noch ein Jahr, um dieses in die Achse einzubauen, einschließlich Kühlung und Gehäuse. z

Auf einen Blick

ESKAM

Elektrisch skalierbares Achsmodul

- Projektstart am 1. Juli 2012.

- Konsortium aus 11 KMU und Forschungseinrichtungen.

- Ziel: komplett elektrisch ange-triebene Achse für Elektrofahrzeuge mit zwei Tonnen Gewicht und einer Tonne Zuladung.

- Wirkungskreis: 60 Kilometer.

- Zwei Motoren mit Doppelgetriebe und 50 Kilowatt Leistung.

- Drehzahl: 20.000 pro Minute.

Erschienen in Ausgabe: 06/2013