Elektrische auto: Schaeffler integreert de aandrijving in de “4in1 e-axle”

Als toeleverancier aan de auto-industrie herpositioneert Schaeffler zich ook voor een toekomstige kernactiviteit op het gebied van elektromobiliteit. De meest recente ontwikkeling van het bedrijf is een geïntegreerde aandrijving, die nu ook de vermogenselektronica omvat. Om precies te zijn, de zogenaamde “4in1-E-Axle” is niet alleen uitgerust met de elektromotor en zijn transmissie, maar ook met de bijbehorende vermogenselektronica en thermisch beheer. Daar zijn uiteraard goede redenen voor.

Net als de storm- en stressperiode van de auto-industrie zo’n 100 jaar geleden, creëert de concurrentie tussen ontwerpers van de verschillende fabrikanten en leveranciers momenteel een kleurrijk boeket van voorheen ongeziene technische oplossingen – meer ideeën dan aan het einde van deze hoogtijdagen kunnen blijven. Die van Schaeffler zou er echter een van kunnen zijn. Voor de moderne elektrische auto volgt het een stap die al gezet is voor auto’s met verbrandingsmotoren: het integreren van verschillende componenten tot een grotere unit. Het doel was echter anders.

Maar wees eerst voorzichtig met de terminologie. Wat Schaeffler terloops een “as” noemt, is een aandrijfeenheid die permanent in het voertuig is gemonteerd, elk met een aandrijfas voor elk wiel. In een klassieke auto zou dit overeenkomen met de meest gebruikelijke aandrijfconfiguratie met een dwarsgeplaatste motor-transmissie-eenheid. Deze is inmiddels bekend van de kleinste auto tot de hogere middenklasse, bijna altijd voorin gemonteerd, afgezien van de Smart/Twingo met zijn exotische motor achterin.


Zo stelt de tekenaar de inbouwpositie in de auto voor. Precies zoals de aandrijvingen al in de wijdverbreide voor-/dwarsauto’s zijn geplaatst.
(Afbeelding: Schaeffler)

Bij elektrische auto’s kan de aandrijving natuurlijk veel gemakkelijker aan de voor- en/of achterzijde worden geregeld. Er is niet zo’n grote koeler voor nodig en hij is ook niet zo omvangrijk als de cilinderbank, die meestal verticaal is opgesteld. Bovendien vereist hij lang niet zo’n goede geluidsisolatie als een thermodynamische aandrijving. Dit of iets dergelijks is al het geval bij bijna elke grote fabrikant van elektrische auto’s.

Volgens Schaeffler is het belangrijkste voordeel de integratie van warmtebeheer. De restwarmte van de vermogenselektronica moet nu ook kunnen bijdragen aan de batterijverwarming. Dit betekent dat laadprocessen efficiënter zijn als het koud is, omdat de batterij minder elektriciteit gebruikt om zijn eigen comfortabele temperatuur te behouden.

Dankzij het compactere ontwerp zonder individuele behuizing en extra slangleidingen, wordt het totale oppervlak waardoor warmte verloren gaat, verminderd. Volgens Schaeffler zou de batterij van zoveel meer warmte moeten kunnen profiteren dat de efficiëntie met wel 14 procent kan worden verhoogd. Dankzij kooldioxide als koelmiddel zou ook het rendement van de airconditioning moeten toenemen, beide met een direct effect op het bereik.

Een neveneffect van het ontwerp is een aandrijflijn die voor auto-ontwerpers sneller en goedkoper kan worden geïntegreerd omdat er minder onderdelen in de carrosserie hoeven te worden ondergebracht en er volgens Schaeffler minder kabels en slangen nodig zijn. Dit geldt ook voor het gebruik van de 4in1 e-as in brandstofcelvoertuigen.

Wat eigenlijk een “as” kan worden genoemd, is een speciaal type elektrische aandrijving. Het ontwerp als starre as elimineert de noodzaak van aandrijfasverbindingen, omdat de hele unit flexibel is opgehangen. In plaats van het differentieel zijn de e-machines in het midden gehuisvest, met aandrijfassen in de naven. Ook hier zijn versnellingen en vermogenselektronica in de as geïntegreerd. In bedrijfsvoertuigen kan het direct worden gebruikt in plaats van een aangedreven starre as, zoals al het geval is bij Bergischeachsen BPW. Het wordt geïnstalleerd in een Isuzu N in gezamenlijke productie met Paul Nutzfahrzeugtechnik, waarbij het de conventionele achteras vervangt.

Dergelijke oplossingen hebben alleen zin als het voertuiggewicht in het algemeen de onafgeveerde massa van de as aanzienlijk overschrijdt, wat eigenlijk alleen het geval is bij beladen bedrijfswagens. Bij lichte personenauto’s zou een dergelijk ontwerp niet voldoen aan de eisen voor rijcomfort, rijdynamiek en uiteindelijk veiligheid. Voor bedrijfswagens daarentegen is het vanuit het oogpunt van flexibiliteit en kosten het meest voor de hand liggende ontwerp.

Het komt echter ook voor dat een fabrikant al een complete aandrijving voor een andere auto heeft ontwikkeld en dan krijgt een transporter ineens een onafhankelijke achterwielophanging in plaats van een starre as. Ford doet dat momenteel met de Transit, die tot 4,25 ton weegt. Ondanks de hoge rijdynamiek in vergelijking met de conventioneel gemotoriseerde Transit en het relatief bijna voortreffelijke comfort, zal dit in de toekomst waarschijnlijk zeldzaam blijven.

Schaeffler meldt dat ze werken aan de elektrificatie van middelzware pick-up trucks, vooral voor de Noord-Amerikaanse markt, en al “de eerste bestellingen voor elektrische starre assen van autofabrikanten” hebben binnengehaald. De leverancier breidt momenteel zijn capaciteiten uit op de Wooster-site in Noord-Amerika.


(fpi)

Naar startpagina

Leave a Reply

Your email address will not be published.