Elektrische Antriebe im Nutzfahrzeug

Achsantrieb versus Zentralantrieb

Image converted using ifftoany Foto: ZF

E-Mobilität: Bei Transportern und Lkw mit Elektromotor haben sich zwei grundlegende Varianten der Antriebsarchitektur herauskristallisiert: der elektrische Achsantrieb sowie der Zentralantrieb.

Rein konstruktiv ist ein Elektromotor ein relativ einfaches Bauteil. Schließlich hält sich grundsätzlich die Anzahl der beweglichen Teile in Grenzen. In der Regel dreht sich innerhalb des Stators der sogenannte Rotor. Beide Teile verfügen über ein Magnetfeld. Um die elektrische Energie in Bewegung umzusetzen, nutzt der Motor das Prinzip, dass sich gleich gepolte Magnetfelder abstoßen. Im Rotor sorgen mehrere steuerbare Elektromagneten – mindestens zwei gegenüber – dafür, dass sich die Felder je nach Position ändern. Während der jeweilige Elektromagnet des Rotors ins negative Feld des Stators eindringt, ist er positiv geladen und wird so hineingezogen bis zum Scheitelpunkt. Um sich weiterzudrehen, polt der Elektromagnet das Feld negativ. Die beiden Magneten stoßen sich wieder ab.

ZF Friedrichshafen, Testgelände, Bus mit Cetrax Getriebe Foto: Felix Kaestle
Während der Achsantrieb prinzipiell an die Stelle des Verbrenners rückt, gönnt sich die E-Maschine Raum an einem ganz anderen Platz. Im Bus ist das kein großes Problem. Im Transporter etwa geht dadurch aber wertvoller Laderaum verloren.

Stromer bietet denselben Laderaum wie ein Hecktriebler

Neben dem Grundprinzip wirken aber noch eine Vielzahl weiterer Faktoren auf den E-Motor ein. Ebenso wie die Konstruktion der E-Maschine, wirkt die Wahl der Einbaulage trivialer als sie in der Praxis ist. Was für Pkw gilt, lässt sich auch auf Nutzfahrzeuge, allen voran Transporter, übertragen: Sitzt der Motor zwischen den Achsen, quasi als Mittelmotor, ist das zwar gut für die Gewichtsverteilung, bringt aber in der Regel Einbußen beim Platz mit sich. Beim Sportwagen mag das leicht zu verschmerzen sein, im Transporter entspricht Laderaum jedoch barem Geld. Darum greifen die Hersteller bei leichten Nutzfahrzeugen hauptsächlich auf sogenannte Achsantriebe zurück. Die E-Maschine sitzt dazu zwischen den Rädern unter der Motorhaube, nimmt also denselben Platz ein wie ein konventioneller Verbrennungsmotor.

Im Zusammenspiel mit Frontantrieb finden dort auch gleich Übersetzung, Differenzial, Parksperre, Motorkühlung und der Wechselrichter, der dafür sorgt, dass der Elektromotor den in der Batterie gespeicherten Strom in Vortrieb umsetzen kann, ihren Platz. Der Stromer nutzt also nur den ohnehin vorhandenen Raum. Die flachen Batteriepakete finden dann, wie beispielsweise beim VW e-Crafter, problemlos ihren Platz im Unterboden. Dadurch bietet der Stromer denselben Laderaum wie ein Hecktriebler, bei dem konstruktiv bedingt die Antriebswelle Richtung Hinterachse den Ladeboden ein Stück anhebt. Ein weiterer Vorteil für die Hersteller ist, dass diese vollintegrierten Systeme grundsätzlich baugleich mit elektrischen Pkw-Antrieben sind. Aufgrund dieser Verwandtschaft fallen die Antriebseinheiten kompakt und leicht genug aus, um neben dem Laderaum auch die mögliche Nutzlast nicht zu sehr zu beaufschlagen. Hieran haben die Batterien je nach gewünschter Reichweite einen wesentlich größeren Anteil.

Eine andere Einbauvariante ist der elektrische Zentralantrieb

Speziell im Transporter führt dies zu verschiedenen Problemen. Einerseits ragt der Elektromotor in diesem Fall in den Laderaum hinein. Dazu kommt, dass er adäquat an dieser Position zwischen den Achsen befestigt werden muss. Dies lässt sich am einfachsten in Fahrzeugen mit Leiterrahmen realisieren, kommt also für die schwersten Transporter jenseits der 3,5 Tonnen infrage, die ohnehin schon auf einer solchen Konstruktion basieren – oder im Lkw. Dort und in Bussen erübrigt sich auch die Frage nach dem Laderaum. Der sitzt im Lkw ohnehin über dem Rahmen und im Bus stört eine kleine Stufe nur wenig. Batterien finden im Lkw an den Seiten des Rahmens Platz und ersetzen beispielsweise die Dieseltanks. Ein weiterer enormer Vorteil dieser Einbaulage ist die Reparaturfreundlichkeit. Im Lkw ist der frei eingebaute Motor leicht zu erreichen, anders als beim Achsantrieb, wo die E-Maschine in den Tiefen der Karosserie steckt. Auch im Bus kommt der Mechaniker über eine großzügige Klappe im Boden relativ einfach an die Technik.

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Dieser Artikel stammt aus diesem Heft
Lao 07 2018 Titel
lastauto omnibus 07 / 2018
9. Juni 2018
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