Stärkere Motoren treiben Volkswagen-Elektrofahrzeuge in die Zukunft

Dan Carney | 19. April 2023

Während Volkswagen bis 2026 weltweit zehn neue Elektromodelle auf den Markt bringt, verbessert das Unternehmen auch die Elektroantriebstechnologie, die diese Fahrzeuge antreiben wird.

Der kommende elektrische Antriebsstrang APP550 mit Hinterradantrieb des Unternehmens verspricht höhere Leistung bei gleichzeitig verbesserter Effizienz für die ID-Modelle.

VW wird die APP550-Elektromotoren in seine MEB-Plattformfahrzeuge (Modular Electric Drive Matrix) einbauen und so ein sofortiges Upgrade ermöglichen. Der neue Antriebsstrang leistet 282 PS mit einem maximalen Drehmoment von rund 402 lb.-ft. (550 Nm, daher die Bezeichnung AP550 des Motors), abhängig von der Getriebeübersetzung des Fahrzeugs. Zum Vergleich: Der Elektroantrieb in aktuellen VW ID EV-Modellen leistet 201 PS.

Die Verbesserungen des APP550-Motors sind auf Änderungen im gesamten Bereich zurückzuführen, einschließlich des Stators, des Rotors und des Stroms vom Wechselrichter. Der Antriebsstrang umfasst einen dreiphasigen Permanentmagnet-Synchronmotor, ein zweistufiges Ein-Gang-Getriebe sowie den Wechselrichter für die Leistungs- und Steuerelektronik.

Der neue Elektroantrieb APP550 erreicht sein hohes Drehmoment durch einen weiterentwickelten Stator mit höherer effektiver Windungszahl und größerem Drahtquerschnitt. Der Rotor als Gegenstück ist mit stärkeren Permanentmagneten ausgestattet, die eine höhere Belastbarkeit aufweisen. Um der höheren Leistung und dem höheren Drehmoment standzuhalten, wurde der Antrieb zudem mit zahlreichen reibungsarmen Getriebekomponenten verstärkt.

Der Strom ist ein weiterer relevanter Faktor für die Leistung eines Elektroantriebs. Daher liefert der Wechselrichter des APP550 Hochphasenströme, die für mehr Leistung und Effizienz erforderlich sind. Der Wechselrichter steuert den Antriebsstrang durch Faktoren wie die Taktfrequenzen und die Modulationsverfahren zur Erzeugung des Wechselstroms für den elektrischen Antriebsmotor.

Der Wechselrichter und seine Steuerungssoftware wurden von Volkswagen selbst entwickelt. Neben der Umwandlung des in der Batterie gespeicherten Gleichstroms in den vom Elektromotor benötigten dreiphasigen Wechselstrom (das ist die namensgebende Invertierung), steuert der Wechselrichter auch den gesamten Energiefluss zwischen Batterie und Motor. Beim regenerativen Bremsen wandelt der Wechselrichter den erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom um, der zurück in die Batterie fließt. Gleichzeitig überwacht es auch die Temperatur des Elektromotors, um sicherzustellen, dass diese im akzeptablen Bereich bleibt.

„Da sich die Platzverhältnisse nicht verändert haben, waren wir gezwungen, einen neuen Antrieb zu entwickeln, der trotz gleicher Randbedingungen deutliche Leistungs- und Effizienzsteigerungen erzielt“, sagt Karsten Bennewitz, Leiter Antriebs- und Energiesysteme in der Entwicklung. „Das war eine große Herausforderung für das Team der Technischen Entwicklung und Konzernkomponenten. Das Ergebnis zeigt, dass wir den Rohstoffeinsatz reduzieren und gleichzeitig die Fahrzeugeffizienz deutlich steigern konnten.“

Elektromotoren arbeiten als Teil eines Systems in Elektrofahrzeugen, daher hat Volkswagen auch andere Teile des Fahrzeugs optimiert, um maximale Effizienz zu erzielen.

Beispielsweise kommt das Kühlsystem ohne elektrisch angetriebene Ölpumpe aus und verlässt sich stattdessen auf die Zahnräder im Getriebe, um den Druck für die Ölversorgung und -verteilung bereitzustellen. Das erwärmte Getriebeöl wird über einen Wärmetauscher an den Kühlmittelkreislauf des Fahrzeugs angeschlossen, um den Antriebsstrang auf Betriebstemperatur zu halten. Das Statorgehäuse des Motors verfügt zur Kühlung über einen eigenen Wasserkühlkörper.

Der ID.7 von Volkswagen wird im Jahr 2024 das erste Elektromodell sein, das den APP550-Antriebsstrang nutzt.

Volkswagen wird das APP550-Antriebssystem mit Getriebe, Rotor und Stator in seinem Volkswagen Group Components-Werk in Kassel, Deutschland, bauen. Dieses Werk ist auf die Produktion von Getrieben, Elektroaggregaten, warmumgeformten Karosserieteilen und Abgasreinigern spezialisiert und hat in der größten Legierungsgießerei Europas mehr als drei Millionen Getriebe und Elektroantriebssysteme hergestellt.

„Wir entwickeln seit nunmehr 15 Jahren elektrische Antriebsmotoren und deren Getriebe und produzieren diese auch hier an unserem Standort seit über 10 Jahren“, sagt Alexander Krick, Leiter Technische Entwicklung E-Drive, Leistungselektronik & Getriebe bei Group Components . „Auf Basis unserer langjährigen Erfahrung haben wir das Gesamtsystem unter anderem durch den Einsatz spezieller Elektrobleche und maßgeschneiderter Bearbeitungsverfahren optimiert und konnten so die Effizienz deutlich steigern.“

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