Algemeen

Elektrische aandrijfas voor bussen en trucks

elektrische aandrijfas
In de elektrische bedrijfswagen van de toekomst is de aandrijving in de as geïntegreerd. De module van de aandrijvingen is schaalbaar en geschikt voor verschillende voertuigtypen (foto's: Fraunhofer IWU / Hochschule für Wirtschaft und Technik Aalen).

Elektrische auto’s vormen een trend. De aandrijfassen zijn echter nog te zwaar, te duur en te groot. Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut hebben samen met partners een geoptimaliseerde asmodule voor bedrijfswagens ontworpen. Deze aandrijfas is krachtig, compact en goedkoop en heeft een lage massa. Het bijzondere is, dat de motor direct in de as is geïntegreerd.

Elektromotoren hebben de toekomst, ook voor bedrijfswagens. Veel ontwikkelingen bleven tot nu toe nog beperkt tot prototypen of zijn erg duur. Vaak moet voor een elektrisch voertuig het dubbele tot het drievoudige op tafel worden gelegd. De oorzaak ligt in het ontbreken van de juiste technologieën voor serieproductie.

Het project Eskam (Elektrisches skalierbares Achsmodul) vindt hier zijn start. Het project wordt gefinancierd door het Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Elf partners, waaronder het Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz ontwikkelen in dit kader een asmodule voor bedrijfswagens.

Geïntegreerde aandrijfas

Deze asmodule bestaat uit een motor, de transmissie en vermogenselektronica. Alles is ingebouwd in een gemeenschappelijke behuizing. Met behulp van een subframeconstructie, die de wetenschappers eveneens hebben ontwikkeld, kan de hele aandrijfas in een voertuig worden ingebouwd.

Deze constructie levert talrijke voordelen op. De asmodule heeft een hoge vermogensdichtheid en beschikt over een hoog draaimoment. Voor de chauffeur betekent dat een snelle acceleratie. De meeste elektromotoren voor de mobiele markt hebben een toerental tussen 10.000 min-1 en 15.000 min-1, maar de Eskam-motor haalt 20.000 min-1.

Toen het consortium drie jaar geleden met het project begon, was het de enige die een dergelijk hoog toerental kon bereiken. Een aantal andere partijen haalt dit inmiddels ook. Maar omdat de onderzoekers er al eerder ervaring mee hebben opgedaan, hebben ze toch een technische ontwikkelingsvoorsprong, die ze nog verder willen uitbouwen.

Goedkope productie door serietechnologie

Het belangrijkste voordeel ligt op een ander vlak: de onderzoekers en ontwikkelaars construeerden niet alleen de asmodule, maar ontwikkelden gelijktijdig de benodigde serietechnologieën. Door het concept is de module flexibel te produceren, zowel bij kleine aantallen als in serieproductie. Serieproductie levert uiteraard economische voordelen op: de productiekosten dalen dan wel 20%.

Als voorbeeld: de transmissie bestaat uit assen en tandwielen. De assen worden normaal gesproken geproduceerd met dure pijpen of door het boren van diepe gaten. Het overtollige materiaal gaat dan verloren. De onderzoekers van het IWU gaan uit van nieuwe korte procesketens en processen die efficiënt omgaan met materiaal.

Een daarvan is de gatpers, een ontwikkeling van het IWU. Hierbij bewerkt men ook een blok materiaal, maar deze is korter dan de latere as. Het materiaal wordt tijdens de omvorming verdrongen en naar buiten en in de lengterichting verplaatst (net als bij een pottenbakker). Op deze manier wordt bijna het hele materiaal gebruikt. Dat vermindert de materiaalkosten met 30% en maakt componenten in zijn geheel lichter. Dit proces bestond alleen als een benadering, maar de wetenschappers hebben het geschikt gemaakt voor serieproductie.

De tanden van de tandwielen worden door de wetenschappers niet meer uit het metaal gefreesd, maar vervaardigd met een door het IWU ontwikkeld omvormingsproces, waarmee de tanden worden gewalst. Met deze methode ontstaan geen metaalspaanders meer, zodat er geen materiaalverlies meer is.

Aandrijfas voor bussen en trucks

elektrische aandrijfas
Van links naar rechts een lichte tot middelzware vooras, een middelzware achteras (9-12 ton) en een sportieve achteras.

De flexibiliteit van de as-module wordt niet beperkt door de grootte van de serie maar omvat ook de geometrie. De module is schaalbaar, zodat men deze zowel kan gebruiken voor een kleine bestelwagen als voor een gemeentevoertuig, bus of vrachtwagen. Bij het gebruik van een wielnaafmotor zou dat niet mogelijk zijn.

Deze laatste biedt ook specifieke voordelen (zoals de grotere stuurhoek en een directe reactie), maar is volgens de onderzoekers niet zo geschikt voor bedrijfswagens. Deze draait 2000 min-1, bovendien zouden de kosten hoger zijn omdat voor elk wiel eigen vermogenselektronica noodzakelijk is. Beide ontwikkelingen hebben een eigen bestaansrecht en moeten doelgericht voor het beoogde voertuigtype worden gekozen.

De aparte modules, die de diverse partners hebben ontwikkeld, zijn klaar en ook het productieproces is gereed. De volgende stap vormt het samenstellen van de losse delen tot een demonstratiemodel. Eind 2015 willen de onderzoekers de asmodule in een echt voertuig inbouwen en testen.

 

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven