From Less to Zero – Intelligente Systemlösungen von ZF

Less Emission – Bereit für Dekarbonisierung mit ZF cPOWER

Wenn es um die Dekarbonisierung von Baumaschinen geht, lässt sich am Markt neben zukunftsweisenden E-Mobilitätslösungen ein Wandel hin zu CO2-reduzierten Kraftstoffen beobachten. Je nach Fahrzeuggröße und Energiebedarf eignen sich unterschiedliche Energiequellen. Während Batterien eine geeignete Quelle für elektrische Fahrzeuge kompakter und mittlerer Größe sind, bilden alternative Kraftstoffe eine vielversprechende Energiequelle für mittlere und große Fahrzeuge zur Reduzierung ihres CO2-Fußabdrucks.

Für die Zukunft wird Effizienz eine noch wichtigere Rolle spielen. Das liegt zum einen an stetig steigenden Energiekosten, zum anderen an einer geringeren Energiedichte alternativer Kraftstoffe, was wiederum höhere Speichervolumina erforderlich macht.

Trotz all der unterschiedlichen Energiequellen, die in jüngster Zeit auf den Markt gekommen sind – sei es Wasserstoff, E-Fuels oder bspw. Biodiesel – bleiben konventionelle Antriebe mit Lastschaltung und Leistungsverzweigung das Rückgrat der Fahrzeugarchitektur.

Egal ob konventioneller Diesel, alternative Kraftstoffe oder Elektrifizierung: ZF ist diesen Herausforderungen mehr als gewachsen. Mit dem bewährten ERGOPOWER Lastschaltgetriebe sowie der hocheffizienten cPOWER CVT-Technologie kann ZF unabhängig von der Energiequelle die passende Antriebstechnik bereitstellen (Abb. 1)

Zero emissions – Neue modulare e-Plattform ZF eTRAC deckt Leistungsklasse von 20-230 kW für Baumaschinen ab

Das elektrische Antriebssystem eTRAC erfüllt alle Erwartungen hinsichtlich Leistung und Produktivität verglichen mit konventionellen Antriebssträngen und kombiniert sie mit den umfassenden Vorteilen und Möglichkeiten elektrischer Systeme. Dank seiner modularen Bauweise lässt sich die neue Reihe von elektrischen Zentralantrieben ohne großen Aufwand für verschiedene Fahrzeuganwendungen adaptieren. Mit seiner neuesten Entwicklung – eTRAC eCD110-230 – deckt ZF nun den Leistungsbereich von 20-230 kW für Baumaschinen ab (Abb. 2).

• Emissionsfreier Betrieb ohne Leistungseinbußen
• Niedriger Geräuschpegel
• Effiziente elektrische Komponenten
• Robuster und zuverlässiger mechanischer Antriebsstrang
• Kompakter Einbauraum

E-Mobility-Lösungen für Kompaktfahrzeuge wie z.B. kompakte Lader, Dumper oder Telehandler eignen sich insbesondere für den Einsatz in städtischen oder emissionsregulierten Gebieten. Das von ZF entwickelte Antriebssystem eTRAC mit 48/96/650-Volt-E-Motoren sorgt für den nötigen emissionsfreien Antrieb. Darüber hinaus agiert der Konzern als Systemlieferant. So stellt ZF nicht nur den elektrischen Antrieb, sondern auch eine Kombination aus Vorder- und Hinterachse, Wechselrichtern und eDCU (electric Drive Control Unit) bereit (Abb. 3). Diese Best-in-Class-Lösung erreicht die gleiche Leistung wie herkömmliche Antriebsstränge, ohne Kompromisse bei Leistungsfaktoren wie Traktion und Geschwindigkeit einzugehen.

Für Mobilbagger wurde kürzlich ein System eingeführt, bestehend aus einem 2-Gang-Lastschaltgetriebe, Elektromotor sowie Wechselrichter (Abb. 4). Es kann auf ein maximales Drehmoment von 850 Nm und eine Dauerleistung von 80 kW skaliert werden. Drei Leistungsklassen des elektrischen Zentralantriebssystems eCD50, eCD70 und eCD90 stehen zur Verfügung, um unterschiedliche Fahrzeuggrößen in den jeweiligen Anwendungen abzudecken. Die elektrischen Zentralantriebe lassen sich problemlos an verschiedene Fahrzeuganwendungen wie Baggerlader, Teleskoplader oder Forstmaschinen anpassen. Um die Nachfrage der Kunden nicht nur in Bezug auf den Fahrantrieb zu erfüllen, bietet ZF auch einen sogenannten ePTO an, z.B. für den Betrieb der Arbeitshydraulik. Das elektronische Antriebssteuergerät eDCU rundet das System in Bezug auf den Fahrantrieb ab.

Für eine der Haupteinsatzfunktionen von Baggern auf der Baustelle – die Drehung des Oberwagens – hat ZF den vollelektrischen Schwenkantrieb eDR entwickelt. Neben dem eigentlichen Fahrbetrieb ist es nun auch möglich, die Rotationsbewegung elektrisch zu betreiben, was für noch mehr Einsparungen hinsichtlich Energie und CO2-Emissionen sorgt.

Um das Angebot an elektrischen Antrieben für größere Baufahrzeuge zu vervollständigen, bietet ZF die Baureihe eCD110-230 für mittelgroße Radlader an, bestehend aus einem elektromechanischen Lastschaltgetriebe und neu entwickelten ZF E-Motoren für Traktion und ePTO. Ein Steuergerät für die Gesamtsystemleistung und das Energiemanagement des Antriebsstrangs rundet das System ab (Abb. 5). Mit einer Betriebsspannung von 650 V kann das eTRAC-System auf bis zu 120 kW Dauerleistung skaliert werden; der zum System gehörige ePTO reicht von 30 bis 70 kW Dauerleistung. Dank des modularen Aufbaus lässt sich das System auch in verschiedene andere Fahrzeuganwendungen integrieren und unabhängig von der Stromquelle ansteuern. Die Lösungen lassen sich sowohl in batterieelektrische Fahrzeuge als auch in batterieelektrische Brennstoffzellenfahrzeuge integrieren, welche v.a. in der Zukunft eine zunehmend große Rolle spielen werden.

Zukunftssicheres Getriebesteuergerät zur Erfüllung künftiger Cyber-Sicherheitsstandards

In der heutigen vernetzten Welt ist der Schutz sensibler Daten und Systeme vor Cyber-Bedrohungen von entscheidender Bedeutung. Cybersicherheit ist in Fahrzeugen besonders wichtig, um die Sicherheit und Integrität ihrer Systeme zu gewährleisten. ZF begegnet dieser Herausforderung mit seinem Antriebssteuergerät EC5, das „Cyber Security Ready“ ist und den kommenden Cybersicherheitsstandards entspricht. Dazu gehört die Einhaltung sowohl des Cyber Resilience Act als auch der Maschinenrichtlinie, die im Jahr 2027 in der EU in Kraft treten werden (Abb. 6).

• EC5 gewährleistet ein Höchstmaß an Sicherheit und Integrität für die gesamte Fahrzeugsystem
• EC5 basiert auf einem Technologietransfer aus der Nutzfahrzeuganwendung
• Software CAN Schnittstelle zum OEM bleibt unverändert zu Vorgängermodellen
• Hardware ist Plug & Play, d.h. gleiche Anschlüsse, Form und Einbau