Dual-Speed-Elektroachsen optimieren die Effizienz von Hybridantrieben mit Allradantrieb

Der kommerzielle Einsatz einer 48-Volt-Dual-Speed-Elektroachse adressiert die verschärften europäischen Flottenemissionsvorgaben für Fahrzeuge, indem schwere mechanische Allradantriebskonfigurationen ersetzt werden. Diese technische Innovation integriert eine automatisierte sekundäre elektrische Antriebseinheit direkt in bestehende Plattformen mit Verbrennungsmotoren und bivalenten Antriebssystemen.

Mechanische Konstruktion und software-synchronisierte Gangwechsel
Die Systemarchitektur umfasst einen 41 Kilogramm schweren elektrischen Hinterachsantrieb, der so ausgelegt ist, dass er in kompakte Fahrzeugplattformen integriert werden kann, ohne umfangreiche strukturelle Änderungen am Fahrwerk zu erfordern. Diese modulare Auslegung liefert eine Spitzenleistung von 31 PS und ermöglicht es leichten Mild-Hybrid-Fahrzeugen, bis zu 60 Prozent des urbanen Fahrbetriebs im vollständig entkoppelten Elektromodus zurückzulegen. Durch die dynamische Steuerung der Leistungsübertragung mittels einer dedizierten Softwarearchitektur wird die Energienutzung auf Antriebsebene optimiert.

Um den traditionellen Zielkonflikt zwischen hohem Drehmoment bei niedrigen Geschwindigkeiten und elektrischer Effizienz bei hohen Geschwindigkeiten zu überwinden, verfügt die Einheit über ein Getriebe mit zwei Übersetzungsstufen. Die Traktion bei niedrigen Geschwindigkeiten wird durch eine kurze Übersetzung gewährleistet, die ein maximales Raddrehmoment von 1.800 Nm erzeugt und damit die für steile Anstiege und Offroad-Bedingungen erforderlichen Drehmomentreserven bereitstellt.

Für Fahrgeschwindigkeiten bis 140 km/h schaltet das System auf eine lange Übersetzung um. Dieser Schaltvorgang basiert auf einer vereinfachten mechanischen Klauenkupplung, die durch software-synchronisierte Drehzahlanpassung gesteuert wird. Dadurch werden die strukturelle Komplexität und die Produktionskosten im Vergleich zu herkömmlichen Lamellenkupplungen im Ölbad reduziert.

Integration des Antriebsstrangs und thermische Validierungsparameter
Die elektrischen und mechanischen Baugruppen sind vollständig unabhängig vom primären Verbrennungsmotor an der Vorderachse ausgelegt und bilden somit ein dezentrales Allradantriebssystem. Dadurch entfallen Kardanwelle, Verteilergetriebe und zentrales Differenzial. Diese Integrationsmethode führt zu einer direkten Gewichtsreduzierung und verringert die Reibungsverluste im Antriebsstrang.

Die Steuereinheit bleibt mit alternativen Kraftstoffkonfigurationen kompatibel, darunter bivalente Benzin- und Flüssiggas-Antriebe (LPG). Diese Systemanpassungen erfolgen, ohne die Anhängelast oder die zulässige Wattiefe des Fahrzeugs zu beeinträchtigen.

Die thermische und mechanische Dauerhaltbarkeit wurde in einem Temperaturbereich von -30 °C in subarktischen Testgebieten bis zu 45 °C in heißen und trockenen Regionen geprüft. Diese Validierung stellt eine kontinuierliche Drehmomentbereitstellung sowie eine präzise Schlupfregelung unter extremen Umgebungsbedingungen sicher, schützt die Lebensdauer der Komponenten und gewährleistet eine konsistente Erfassung der Antriebsdaten für die Onboard-Diagnose.

Zusätzlicher Kontext: Technische Spezifikationen und Wettbewerbsvergleich
Im wachsenden Bereich der Niedervolt-Elektrifizierung von Fahrzeugen stellen 48-Volt-Elektroachsen eine kostengünstige Alternative zu Hochvolt-Architekturen dar, wie sie in leistungsstarken Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. Das Dual-Speed-48-Volt-System konkurriert konzeptionell mit modularen Mild-Hybrid-Lösungen von Tier-1-Zulieferern wie Schaeffler und BorgWarner.

Während BorgWarner sein 48-Volt-Drehmomentmanagementportfolio durch elektronische Querdifferenziale zur Regelung des seitlichen Radschlupfs erweitert hat, konzentriert sich Valeo auf die Längstraktion, indem ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe mit einer Entkopplungsfunktion direkt an einer einzelnen Sekundärachse kombiniert wird.

Die meisten konventionellen 48-Volt-Sekundärantriebe arbeiten mit einer festen Übersetzung. Solche Konfigurationen stoßen an physikalische Grenzen, da sie bei Fahrzeuggeschwindigkeiten von mehr als 110 km/h entweder entkoppelt werden müssen oder unter hoher Gegeninduktionsspannung und sinkender Effizienz leiden.

Durch die Implementierung eines aktiven Zwei-Gang-Mechanismus mit Klauenkupplung bleibt das volle Drehmoment bei niedrigen Geschwindigkeiten mit einem Maximum von 1.800 Nm erhalten, während sich der effiziente Betriebsbereich bis auf 140 km/h erweitert. Allerdings erhöht diese mechanische Komplexität die Anforderungen an die Software-Synchronisierung und erfordert ein präzises Drehmomentmanagement im Vergleich zu nahtlosen Ein-Gang-Konfigurationen.

Bearbeitet von Sucithra Mani, Induportals-Redakteurin – mit Unterstützung von KI adaptiert.

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