Skalierbar und individuell
© Schaeffler/Getty
September 2021

Skalierbar und individuell

Von Volker Paulun
So unterschiedlich der Fahrzeugmarkt, so verschieden die benötigten Antriebslösungen. Entsprechend breit gefächert ist der E-Baukasten von Schaeffler. Der Zulieferer offeriert den Automobilherstellern das gesamte Leistungsspektrum von 20 bis über 300 kW für Batteriespannungen zwischen 48 bis hin zu 800 Volt.

Nach nunmehr bereits zwei Jahrzehnten Forschungs- und Entwicklungsarbeit und der Gründung eines eigenen Unternehmensbereichs vor drei Jahren Anfang 2018 zeigt das konse­quente Engagement von Schaeffler in der E-Mobilität deutliche Erfolge. Zahlreiche Lieferaufträge von Automobilherstellern über alle Elektrifizierungsgrade hinweg belegen, dass sich Schaeffler erfolgreich in der E-Mobilität etabliert hat. „Wir haben viel erreicht und sind weiter auf einem sehr guten Weg“, sagt Dr. Jochen Schröder, Leiter des Unternehmensbereichs E-Mobilität. „Mit unserem modularen Produktportfolio sind wir mittlerweile in der Lage, für jeden Kundenwunsch die maßgeschneiderte Serienlösung anzubieten.“

Skalierbar und individuell© Schaeffler

Wir werden in Zukunft die elektrische bzw. nachhaltige Mobilität maßgeblich mitgestalten. Dafür entwickeln wir hochinnovative Lösungen – mit hoher vertikaler Integration, Modularität und Skalierbarkeit

Dr. Jochen Schröder,
Leiter des Unternehmensbereichs E-Mobilität

Weiterer Vorteil von Schaeffler als bevorzugter Ansprechpartner seiner Kunden: Der Konzern kann die gesamte Industrialisierung seiner Komponenten und Systeme lückenlos im Unternehmen abbilden. Alles kommt aus einer Hand. Hier ein paar Beispiele aus dem umfangeichen E-Mobilitäts-Baukasten von Schaeffler für umweltgerechte Fahrzeuge.

Dediziertes Hybridgetriebe

Dedizierte Hybridgetriebe – englisch „Dedicated Hybrid Transmissions“ (DHT) – sind hochintegrierte Lösungen, die ausschließlich für die Nutzung im Hybridauto entwickelt wurden (dediziert = für etwas bestimmt). Die E-Maschine wird dabei clever in ein vereinfachtes Getriebe integriert – das spart Bauraum sowie Gewicht und ist bei großen Stückzahlen auch kosteneffizient. Üblich sind Leistungen zwischen 80 kW und 140 kW. Je nach Betriebsmodus des Getriebes bzw. des Antriebsstrangs arbeiten die E-Maschinen des DHT in Kombination mit dem Verbrennungsmotor als zusätzliche Antriebskraft, oder sie erzeugen als Generator Strom. 2020 erhielt Schaeffler für dedizierte Hybridgetriebe einen Rekordauftrag und liefert ab 2025 eine ge­samte Antriebseinheit mit zwei E-Motoren (Systemleistung 120 kW) und ins Getriebe integrierter Leistungselektronik.

Skalierbar und individuell© Schaeffler
Hybridmodule

Die Hybridisierung klassischer Verbrennungsmotoren ist zumindest in einer Übergangszeit ein wesentlicher Schlüssel zu einer effizienten, nachhaltigeren und bedarfsgerechten Mobilität. Schaeffler erwartet für 2030 einen weltweiten Marktanteil von 40 Prozent von Pkw mit Hybridantrieb an allen Neuzulassungen. Für diese Fahrzeugkategorie bietet Schaeffler eine modulare Baukastenlösung mit leistungsstarken elektrischen Zusatzantrieben an, sogenannten Hybridmodulen. Als E-Maschinen kommen dort hocheffi­ziente permanentmagneterregte Synchron- sowie Asynchron-Motoren zum Einsatz. Das modulare Hybridsystem ist flexibel und kann maß­geschneidert an verschiedene Getriebe und Motoren angepasst werden. Zum Beispiel als Hybridmodul mit integriertem Drehmomentwandler oder als Hybridmodul mit Dreifachkupplung.

Skalierbar und individuell
E-Motor für ein Hybridmodul© Schaeffler
Skalierbar und individuell
Hybridmodul, 48 Volt mit Trennkupplung© Schaeffler
Skalierbar und individuell
Hybridmodul, Hochvolt (HV) mit Dreifachkupplung© Schaeffler
Skalierbar und individuell
Hybridmodul mit Wandler© Schaeffler
E-Achsgetriebe

Seit 2017 sind E-Achsgetriebe von Schaeffler erfolgreich in Serie und sorgen für die optimale Übersetzung und Kraftübertragung vom Elektromotor an die Räder. Dabei ist die Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten groß: Im Audi e-tron kommen E-Achsge­triebe von Schaeffler in unterschiedlicher Bauform (siehe Abbildungen) an beiden Achsen für einen Allradantrieb zum Einsatz.

Skalierbar und individuell
Getriebe, achsparallel© Schaeffler
Skalierbar und individuell
Getriebe, koaxial
© Schaeffler



Und auch beim Porsche Taycan sorgt ein hocheffizientes koaxiales E-Achsgetriebe von Schaeffler für die richtige Übersetzung an der Vorderachse. Eine Innovation, die mittlerweile preisgekrönt ist: Für das koaxiale E-Achsgetriebe wurde Schaeffler 2020 mit dem renommierten PACE Award ausgezeichnet, der weltweit in der Branche als Maßstab für erfolgreiche Automotive-Projekte gilt.

Leistungselektronik

Die Leistungselektronik ist das Gehirn eines elektrischen oder elektrifizierten Antriebsstrangs und regelt als Hauptaufgabe mit dem sogenannten Inverter den Stromfluss zwischen Batterie und Motor (siehe Grafik unten). Und das in zwei Richtungen: Beim Vortrieb will der Motor mit genau der richtigen Spannung versorgt werden, beim Bremsen dreht sich die Flussrichtung um, der Motor rekuperiert Energie und lädt damit die Batterie. Dabei wandelt der Inverter Gleichspannung (Batterie) in Wechselspannung (Motor) oder umgekehrt um. Außerdem ist die Leistungselektronik der „Rückwärtsgang“ eines E-Autos.

Skalierbar und individuell© Schaeffler

Fürs Rückwärtsfahren dreht sie die Polung und damit die Drehrichtung des Elektromotors um. Als Neuheit präsentiert Schaeffler jetzt eine eigene 800-Volt-Leistungselektronik für Anwendungen in E-Achsen von leistungsstarken Fahrzeugen. Die skalierbare Lösung verträgt Dauerleistungen von bis zu 330 kW und kurzzeitige Spitzenleistungen von bis zu 500 kW – und das bei kleinen Gehäuse­abmessungen. Der Einsatz spezieller Halbleiter („Wide-Bandgap Siliziumkarbid-Technologie“) ermöglicht dabei in definierten Lastbereichen Wirkungsgrade von über 99 Prozent. Dies steigert die Gesamtreichweite von Elektrofahrzeugen merklich. Durch die 800-Volt-Spannungsklasse werden zudem deutlich höhere Ladegeschwindigkeiten erreicht als in der bislang weitverbreiteten 400-Volt-Spannungsklasse.

3in1-Achssystem

In der 3in1-E-Achse vereint Schaeffler E-Motor, Getriebe und Leistungselektronik in einem System. Dabei übernimmt die Schaeffler-eigene Software die Signalverarbeitung und Regelung des Antriebs. Die performante 3in1-Achse überzeugt durch Kompaktheit, hohe Leistungsdichte, große Systemeffizienz und ein ausgezeichnetes akustisches Verhalten. Mit seinem modularen Aufbau erfüllt das System überdies unterschiedliche Nutzanforderungen und lässt sich in verschiedene Fahrzeugplattformen implementieren.

Skalierbar und individuell© Schaeffler
Globale Fertigungskompetenz

Schaeffler bietet seinen Kunden jahrzehntelanges Know-how aus einer Hand und verfügt über ein global verknüpftes Fertigungsnetzwerk. Bei der Einrichtung der Produktionsanlagen greift Schaeffler auf die hohe Kompetenz eines eigenen Werkzeug- und Sondermaschinenbaus zurück. Eine enge Verzahnung zwischen Forschung und Entwicklung mit dem Prototypenbau und der Fertigung gewährleistet die nötige Agilität und Effi­zienz sämtlicher Prozesse.

Skalierbar und individuell© Schaeffler

Ob einzelne Komponente oder Komplettsystem, wir als Schaeffler wollen der bevorzugte Technologiepartner unserer Kunden sein

Matthias Zink, CEO Automotive Technologies

2018 hat sich Schaeffler im Bereich Elektromotorenbau entscheidend verstärkt: durch den Zukauf von Elmotec Statomat, dem führenden Hersteller für den Bau von Elektromotoren in Großserie. Elmotec Statomat verfügt über einzigartige Kompetenz im Bereich der Wickeltechnologie und ist seit über 60 Jahren ein Technologieführer für Fertigungsmaschinen im Elektromotorenbau. Insbesondere die Technologie der Stabwellenwicklung wird für die Elektromobilität mit Blick auf Leistungsdichte, Wirkungsgrad und effiziente Großserienfertigung als zukünftig führend angesehen.

  • Verzahnung von Forschung, Entwicklung und Prototypenbau
    Verzahnung von Forschung, Entwicklung und Prototypenbau © Schaeffler
  • Einzigartige Kompetenz in der Wickeltechnologie
    Einzigartige Kompetenz in der Wickeltechnologie © Schaeffler
  • Eigener Werkzeug- und Sondermaschinenbau
    Eigener Werkzeug- und Sondermaschinenbau © Schaeffler
  • Global verknüpftes Fertigungsnetzwerk
    Global verknüpftes Fertigungsnetzwerk © Schaeffler