In Zusammenarbeit mit sechs Partnern wurde vom AIT eine neuartige Getriebeeinheit entwickelt, die die Nachteile herkömmlicher CVT-Einheiten insbesondere im Teillastbereich kompensieren kann und somit eine höhere Effizienz bei deutlich geringeren Emissionswerten sicherstellt.
Mit einem Anteil von 30 Prozent gehört der Verkehrssektor zu den größten CO2-Emittenten. Hierzu gehört nicht nur der Individualverkehr, sondern auch Nutz- und Kommunalfahrzeuge, die wichtige Aufgaben erfüllen. Der Einsatz solcher Fahrzeuge ist beispielsweise bei Straßenräumungen im Winter, bei der Müllabfuhr oder der Durchforstung von Unterholz im Wald wichtig. Bei dieser Art der Fahrzeuge hat sich im Verlauf der Jahre ein hydrostatisches Hybrid-Antriebssystem etabliert. Diese kann den Antrieb unterstützen, allein für Vortrieb sorgen, aber auch für den Betrieb von Zusatzgeräten solcher Fahrzeuge herangezogen werden.
Hierbei wird ein CVT-Getriebe (Continuously Variable Transmissions) genutzt. Dieses hat den Vorteil, dass es die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unabhängig von der Motordrehzahl regelt. Anbaugeräte mit hohem Leistungsbedarf können somit mit einer hohen Motordrehzahl betrieben werden, während die Fahrzeuggeschwindigkeit optimal auf den jeweiligen Arbeitsprozess eingestellt wird. Diese Betriebe sind jedoch von hohen Emissionswerten geprägt, was für die Erreichung der Klimaziele nicht förderlich ist.
AIT
An diesem Problem arbeitet das Forschungsprojekt ,,eCVT“, welches vom Austrian Institute of Technology geleitet wird. Ziel des Projekts war es, in einem bestehenden Getriebe die hydraulische Variatoreinheit durch zwei elektrische Maschinen zu ersetzen. Zwei hochkompakte, innovative und kostengünstige elektrische Antriebe wurden im Generator- und Motorbetrieb eingesetzt, wobei alle Komponenten der eCVT-Einheit spezifisch entwickelt, gefertigt und zusammengebaut wurden. Durch die Ergänzung des Antriebskonzepts mit den elektrischen Maschinen und einem Batteriespeicher konnte eine deutliche Erhöhung der Effizienz des Gesamtsystems bei gleichzeitiger Verringerung des Schadstoffausstoßes erreicht werden. Die eCVT-Einheit bietet größere Flexibilität, ermöglicht kurzfristige Überlast und erlaubt eine Rekuperation der kinetischen Energie beim Bremsen.
Programmierung und Prüfung
Da die eCVT-Einheit aus zwei Maschinen unterschiedlicher Bauart besteht, wurde in intensiver Zusammenarbeit mit VDS je eine eigenständige, abgestimmte Regelungssoftware für Motor und Generator entworfen und programmiert. Anschließend wurden Hard- und Software der einzelnen Motor-Inverter-Subsysteme vor allem hinsichtlich Dynamik, Robustheit, thermischen Verhaltens und Energieeffizienz am Antriebsprüfstand validiert. Eine spezielle Herausforderung für das Projektkonsortium war dabei der nahtlose Wechsel zwischen Drehmoment- und Drehzahlregelung, welcher schnell, aber dennoch kontinuierlich ohne unzulässige elektrische oder mechanische Lastspitzen zu erfolgen hatte.
Um die Kühlung der elektrischen Einheiten zu gewährleisten, wurde am LKR ein Gehäuse mit entsprechend innovativem Kühlsystem entwickelt und als Prototyp in neuartiger hybrider Guss-Schweiß-Konstruktion ausgeführt. Im ersten Schritt wurde das Aluminium-Bauteil mittels Niederdruckgussverfahrens gegossen, um daraufhin durch Materialauftrag im WAM-Verfahren fertiggestellt zu werden.
