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Zuerst ...
Eine völlig neuartige Getriebevariante entwickelt VW seit 10 Jahren unter dem Arbeitstitel „MEGA-Getriebe“ ( Abk: Magnetisch-Elektrischer-Getriebe-Automat ). Ziel ist, die Leistungscharakteristik eines Verbrennungsmotors optimal über ein Getriebe für den Antrieb nutzbar zu machen. Vor wenigen Monaten wurde die Innovation der Öffentlichkeit vorgestellt.
Im Bauraum, vergleichbar einem herkömmlichen Schaltgetriebe, ersetzt diese Entwicklung sämtliche Zahnräder, die Kupplung und die Schwungscheibe sowie Starter, Generator und Lichtmaschine. Die Leistungselektronik ist integriert, der Platzbedarf der gesamten Einheit ist - verglichen mit konventionellen Getrieben - sehr gering. „Die mechanische Leistung des Verbrennungsmotors wird bei diesem Getriebe direkt, d.h. ohne Zahnradübersetzungen, in elektrische Leistung gewandelt“, erklärt Dr. Wolfgang Steiger, Direktor Research Powertrain bei Volkswagen.
Kern des Systems ist eine so genannte elektrische Welle: Generator und ein Elektromotor drehen darauf, gesteuert durch eine integrierte Leistungselektronik. Die Funktionen des Getriebes ermöglicht ein hoch komfortables Fahren und bringt nach den ersten Erkenntnissen auch eine Verbrauchsreduktion. Im Endstadium der Entwicklung zeigte sich, dass das MEGA-Getriebe auch alle Anforderungen an einen Hybrid-Antrieb erfüllt.
„In Verbindung mit einer Fahrbatterie erfüllt unser elektrisches Getriebe alle Anforderungen an einen modernen Hybrid“, erklärt Dr. Steiger. Der Forscher erläutert wesentliche Unterschiede zu bisherigen Hybridantriebssystemen: „Heute wird – je nach Performance und Funktion – zwischen Micro-, Mild- und Fullhybrids unterschieden. Unser elektrisches Getriebe deckt hingegen alle Varianten in nur einem System ab.“ Einzig bestimmend sei die Wahl der Batterie. Eine Skalierung von der 12-Volt-Bordbatterie bis zum Hochspannungsspeicher mit Energieinhalten zum elektrischen Fahren ist vorstellbar.
90 Prozent Wirkungsgrad
Vom Aufbauprinzip ist MEGA einem seriellen Hybrid ähnlich: Verbrennungsmotor und Elektroeinheit sind in Reihe geschaltet. In der Kritik steht der serielle Hybrid bis heute noch aufgrund seines schlechten Wirkungsgrades. Nur mit viel Aufwand erreicht man bestenfalls 80 Prozent. „Wir sprechen nun von einem Wirkungsgrad des Getriebes von 90 Prozent, das sich einfacher realisieren lässt“, sagt Dr. Bernd-Guido Schulze, der maßgeblich das Projekt MEGA im Konzernforschungsbereich Antriebe von Beginn an vorantreibt. „Und gegenüber einem Parallelhybrid – je nach Situation wechseln sich Verbrennungs- und Elektromotor ab oder arbeiten Hand in Hand – zeichnet sich MEGA durch weniger Komponenten und einen geringeren Bauraumbedarf aus“, ergänzt der VW-Forscher. Aufwändige mechanische Getriebeteile entfallen komplett. Dies zeigt sich in den Abmessungen der Einheit und in dem resultierenden Gewicht, welches von VW mit ca. 60 Kilogramm für einen 75 KW-Motor angegeben wird.
Der technische Clou
Die entscheidende Innovation gelang Volkswagen durch die Optimierung einer so genannten elektrischen Getriebe-Welle. Der Clou ist die Zweiteilung dieser Welle, genauer gesagt, eine variable Verbindung zwischen Stator und Rotor im Elektromotor, der auf der Welle sitzt. Der Stator lässt sich im Gegensatz zu konventionellen Lösungen auf der Welle verschieben. Dadurch werden unterschiedliche Leiterlängen zwischen Rotor und Stator erzeugt. Damit gelingen stufenlose, variable Übersetzungsverhältnisse. Und um genau diese Getriebecharakteristik ging es Volkswagen anfangs bei der Entwicklung von MEGA.
Ob das MEGA-Getriebe auch bei Flurförderzeugen zum Einsatz kommen wird, ist noch offen. Derzeit arbeitet man daran, die Serientauglichkeit voranzutreiben und ist mit der Zulieferindustrie in Gesprächen. Es ist auf jeden Fall eine interessante Entwicklung, weit ab von bisherigen technischen Pfaden.
Quelle: Volkswagen AG, 15. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik