Onderzoekers van de Technische Universität München (TUM) hebben een transmissie met koppelcontrole ontwikkeld, waarvan de eigenschappen optimaal zijn aangepast aan de rijomstandigheden van elektrische voertuigen. Grote actieradius, goede rijdynamiek en hoge veiligheidsnorm zijn de doelen van het E-mobiliteitsproject Visio.M.
Een begrenzende factor voor de actieradius van elektrische voertuigen is de hoeveelheid energie die de batterijen kunnen leveren. Om zoveel mogelijk remenergie terug te winnen, hebben de ingenieurs van de Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG) van TUM een lichtgewicht Torque Vectoring transmissie voor E-voertuigen ontwikkeld.
Rijden en remmen
Normaal wordt het draaimoment in de verhouding 50% – 50% overgebracht op de aangedreven wielen, maar deze transmissie met koppelcontrole kan de draaimomenten naar behoefte over de wielen verdelen. Daarmee wordt een goede rijdynamiek verkregen. Als het voertuig in een bocht versnelt, wordt een hoger draaimoment toebedeeld aan het buitenwiel, waardoor het voertuig als vanzelf de bocht in stuurt. Het resultaat is een flexibeler en veiliger rijgedrag.
De onderzoekers vinden optimale terugwinning van remenergie echter belangrijker. De remmen zetten normaal gesproken de bewegingsenergie om in warmte. Terugwinsystemen zouden dit kunnen verhinderen. Het principe lijkt op dat van de fietsdynamo, die het vermogen van het wiel omzet in elektrische energie. Bij elektrische voertuigen kan dit worden toegevoerd naar de batterij en dat verhoogt zo de actieradius.
Lichtere transmissie
Torque Vectoring-transmissiesystemen worden op dit moment bij een aantal voertuigen in de hogere klasse en bij een aantal sportwagens met verbrandingsmotor gebruikt. Door de hoge kosten en het extra gewicht werden ze tot nog toe niet bij elektrische auto’s gebruikt. Daarom is het doel van de onderzoekers om de transmissie voor kleinere voertuigen met elektrische aandrijving te optimaliseren.
In plaats van de bij een differentieel gebruikelijke kegeltandwielen ontwikkelden de ingenieurs een differentieel, waarbij via een planetair tandwielstelsel een aanvullend draaimoment kan worden toegevoerd. Met een ten opzichte van de aandrijfmotor kleine Torque Vectoring elektrische machine kunnen ze met willekeurige snelheden een hoger giermoment opwekken voor het realiseren van de gewenste dynamische rijeigenschappen van het voertuig.
Opbouw
De behuizing van de eerste prototypes bestaan uit aluminium, maar om nog meer gewicht te besparen wordt het aluminium in de volgende ontwikkelingsstap vervangen door een mix van aluminium en vezel versterkte kunststof. Om de belasting op het huis te verminderen zonder het kritische tandwielgeluid te versterken, hebben de onderzoekers een kroonwiel met speciale tandvorm ontwikkeld, waarbij geen axiale krachten ontstaan. Diverse vormen van optimalisering verminderen ook het gewicht van de transmissie met meer dan 10%.
Het mooie aan de door de onderzoekers ontwikkelde Torque Vectoring transmissie is niet alleen het verhogen van het terugwinniveau en daarmee de elektrische actieradius, maar de transmissie verhoogt ook de rijdynamiek, het rijplezier en de veiligheid. Door continu optimalisering ligt het in de lijn der verwachting, dat het gewicht en de kosten in de toekomst in de buurt komen van die van een standaard differentieel transmissie.
Consortium
Deelnemers aan het onderzoeksproject Visio.M zijn BMW (consortium leider), Daimler, Technische Universität München, Autoliv, de Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Continental, Finepower, Hyve, IAV, InnoZ, Intermap Technologies, LionSmart, Amtek Tekfor Holding, Siemens, Texas Instruments Deutschland en TÜV Süd.
