Hybridantriebe - Wacker Chemie AG

CREATING TOMORROW´S SOLUTIONS

Hybridantriebe

Einstieg in die Elektromobilität

Der Hybridantrieb bildet einen ersten Schritt auf dem Weg zur emissionsfreien Mobilität. Dabei unterstützt eine kompakte, leistungsstarke elektrische Maschine den Verbrennungsmotor. Die meisten der gegenwärtig in Serie gebauten Hybridfahrzeuge basieren auf dem Parallelhybridkonzept. Darin können der Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine einzeln oder auch zusammen für den Vortrieb sorgen. Auch die in Schweinfurt ansässige ZF Sachs AG, ein führender Hersteller von Antriebs- und Fahrwerkkomponenten, konzentriert sich darauf.

Antriebsstrang des Audi Q5 hybrid quattro: Der Audi Q5 hybrid quattro ist als Vollhybrid in der Lage, phasenweise rein elektrisch zu fahren. Der Elektromotor mit einer Leistung von 40 kw wirkt je nach Fahrsituation und Anforderung als Antriebsmotor, Generator oder Anlasser.

„Der Parallelhybridantrieb ist vergleichsweise kostengünstig und lässt sich am leichtesten realisieren, wenn ein Automobilhersteller von seinen herkömmlich motorisierten Modellen ausgehen will. Dabei ist es wichtig, den Hybridantrieb möglichst einfach in das bestehende Fahrzeugkonzept integrieren zu können“, sagt Diplomingenieur Frank Kewes, der bei der ZF Sachs AG für den Aufbau und den Betrieb der Hybridmodul-Fertigungsanlage zuständig ist.

Roboter in der Fertigung bei ZF Sachs.

Hohe Temperaturen: für Silicone kein Problem 

Weil die Leistungsdichten hoch sind, entstehen im Inneren der elektrischen Maschine hohe Temperaturen von bis zu 200 Grad Celsius. „Die hohen Temperaturen machen den Einsatz von Siliconprodukten erforderlich“, erklärt Frank Kewes. „Wir haben uns für Produkte von WACKER entschieden.“ Bei der Rotorfertigung verwendet ZF Sachs den Siliconklebstoff SEMICOSIL® 988 ein, bei der Statorfertigung den Siliconkautschuk ELASTOSIL® RT 705 und das Siliconharz SILRES® H62C. Dadurch erhält die Maschine einen perfekten Feuchtigkeits- und Wasserschutz, was eine dauerhaft sichere und zuverlässige Funktion garantiert: „Die Maschine funktioniert selbst dann ohne Kurzschluss, wenn sie in Salzwasser getaucht wird“, betont Frank Kewes.

DynaStart®, elektrische Maschine für Pkw. Diesen Startergenerator entwickelte ZF Sachs speziell für Parallelhybridlösungen.

Für kompakte leistungsstarke Elektromotoren sind Silicone die Materialien der Wahl, wenn es ums Kleben, Abdichten, Schwingungsdämpfen und um elektrisches Isolieren geht. Anders als vergleichbare organische Materialien behalten vernetzte Siliconprodukte ihr Eigenschaftsprofil dauerhaft in einem sehr breiten Temperaturbereich.

Faszination Chemie - Das WACKER Audio-Magazin

Elektrischer Start-Stopp-Betrieb

Die Start-Stopp-Funktion eines Hybridantriebs schaltet den Verbrennungsmotor automatisch ab, sobald der Fahrer, etwa vor einer auf Rot stehenden Ampel, vom Gas geht; in dem Augenblick, wo er das Gaspedal wieder betätigt, springt der Verbrennungsmotor von selbst wieder an. Dabei bringt der Elektromotor den Verbrennungsmotor innerhalb von höchstens 0,2 Sekunden auf die zum Starten notwendige Drehzahl. Für den Fahrer geschieht dies nahezu unmerklich, ohne Ruckeln und ohne das bekannte Anlassergeräusch. Die Start-Stopp-Funktion bringt Kraftstoffersparnis und zusätzlichen Komfort.

Boosten

Beim Beschleunigen – etwa während des Anfahrens oder während eines Überholvorgangs – wird die elektrische Maschine als Motor betrieben und zugeschaltet, sodass sie den Verbrennungsmotor unterstützt (Englisch „boost“: nachhelfen, nachverstärken, in die Höhe treiben). Im Parallelhybrid ergänzen sich die positiven Eigenschaften beider Maschinen vorteilhaft, da beide auf die gleiche Welle wirken und somit beide zum gesamten Drehmoment beitragen. Im Unterschied zum Verbrennungsmotor hat ein Elektromotor bei niedrigen Drehzahlen ein besonders hohes Drehmoment. Bei höheren Drehzahlen kommt das Drehmoment des Verbrennungsmotors zum Tragen, während der Elektromotor weniger zum gesamten Drehmoment beiträgt. Durch das Boosten lässt sich ein Fahrzeug mit Parallelhybridantrieb sehr dynamisch fahren – schon bei etwa 1000 Umdrehungen pro Minute steht das aus beiden Antriebszweigen resultierende volle Drehmoment zur Verfügung. Der Automobilhersteller kann das Boosten aber auch zum Downsizing nutzen: Er kann den Verbrennungsmotor kleiner auslegen, was den Kraftstoffverbrauch vermindert.

Rekuperation der Bremsenergie

Der Begriff Rekuperation steht in der Technik allgemein für die Rückgewinnung von Energie. In Hybridfahrzeugen kann die elektrische Maschine einen Teil der Bremsenergie nutzen und somit Energie wiedergewinnen, die zuvor zum Beschleunigen des Fahrzeugs aufgebracht wurde und die sonst beim Bremsen als Abwärme verloren gehen würde. Dazu wird die elektrische Maschine als Generator betrieben: Sie wandelt die beim Bremsen oder im Schubbetrieb anfallende mechanische Energie (sie wird durch die Rotation der Getriebewelle an die elektrische Maschine geliefert) in elektrische Energie um, die in die Antriebsbatterie eingespeichert wird. Die Rekuperation der Bremsenergie trägt spürbar zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Kohlendioxid-Emission bei.

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