«Drehmoment statt Drehzahl» Das Elektroauto neu formuliert getriebelos und energieeffizient Direct Drive, alternative Fahrsysteme und Sicherheitskonzepte, reduziertes Gewicht durch kompakte Motorbauweise, markant reduzierter Energieverbrauch und höhere Reichweite, verbessertes Batteriemanagement und Rekuperation der Bremsleistung in Verbindung mit neuen Perspektiven in der Innenraumnutzung: Dies ist die Zukunft der Elektromobilität, vereint im neuen Multipol-Motor von High Torque Drive Systems. Kilowatt (KW) oder Pferdestärke (PS) sind nicht mehr unsere Messgrößen in der elektrischen Mobilität, denn P = U x I nimmt mit steigender Geschwindigkeit exponential zu. Ein Elektromotor entnimmt die Leistung aus der Energiequelle. Eine hohe Leistungsabfrage erfordert hohe Ströme (I), die zu schneller Entladung der Batterie führen. Aktuelle elektrische Antriebssysteme bestätigen dies mit kurzen Reichweiten. Fahrzeuge sollten jedoch mit hoher Effizienz eine möglichst hohe Reichweite haben. Dafür bedarf es neue Werte und ein Umdenken in der Automobilindustrie. Eine Schwachstelle beim Elektroauto ist der eingeschränkte Aktionsradius, verbunden mit einer langen Ladezeit der Batterie. Es gibt viele Konzepte, diese Nachteile zu verringern, aber kein System hat dieses bisher vollständig erreicht. Das Entwicklungsprojekt «HTDS exteme» hat den Elektromotor neu formuliert für eine Generation von Elektro-Fahrzeug-Motoren mit Eigenschaften, die für die Zukunft der Elektromobilität unumgänglich sind: Höhere Effizienz - Direct Drive ein Direktantrieb pro Rad ohne Verluste durch ein Getriebe; - Der Fahrsituation angepasster Leistungsbedarf zur Reichweitenoptimierung; - Synchronmotor und Rekuperation konsequente Zurückspeisung der Verzögerungsenergie; - Kombinierbar mit Brennstoffzelle oder Range Extender für noch mehr Reichweite.
Weniger Gewicht - Kompakte Bauform mehr nutzbarer Raum im Auto bedeutet weniger Gewicht; - hohe System-Integration reduziert die Anzahl der Bauteile markant - Höhere Flexibilität als Front- oder Heckantrieb oder als 4x4 ohne Achse und Differenzial. Mehr Funktionalität - Batterie und Ladetechnik jede Steckdose muss zur Tankstelle werden; - Mit dem Synchron Direct Drive lassen sich ABS und ESP bis hin zu Selbstfahrfunktionen integrieren sowie Ausweichmanöver realisieren; - Der Spaß beim Fahren kommt nicht zu kurz das Anfahr-Drehmoment des HTDS-Antriebs ist überwältigend! Neue Raumkonzepte - Ohne Getriebe steht mehr Innenraum zur Verfügung, damit eröffnen sich neue Perspektiven bei der Gestaltung von Raumkonzepten. Der neue Antrieb stammt von High Torque Drive Systems Zu den bekannten Nachteilen des Elektroantriebs gehören die Getriebe, Geräusche, eine hohe Massenträgheit, Reibungsverluste bis hin zu mechanischen Schäden durch Überlast stellen weitere Verbesserungspotentiale dar. Jede Getriebestufe reduziert mechanisch den Wirkungsgrad. Die neuen HTDS-Hochleistungs-Motoren geben darauf eine einfache Antwort: den getriebelosen Universalantrieb für die elektrische Mobilität. Der neue und hochpolige Elektromotor bietet dazu die optimale Grundlage. Die hohe Pol-Anzahl ergibt ein hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl. Die Grundlagen und die Vorteile für den Motor mit transversaler Flussführung kennt die Fachwelt seit vielen Jahren. Universitäten und Antriebsspezialisten sind seit langem von dieser Motorenart begeistert. So wurde bereits 2009 das Grundkonzept dieses Motors von der Fachjury des Network of Automotive Excellence (NoAE) als Antriebssystem der Zukunft ausgezeichnet. Bis heute war jedoch die industrielle Umsetzung das Hauptproblem. High Torque Drive Systems hat sich intensiv mit der Fertigungstechnologie und dem Aufbau des hochpoligen Motors auseinandergesetzt und hat eine Lösung für die serienfähige Fertigung gefunden. 2
Energieeffizienz die Leistung kommt aus der Batterie P = U x I viel Leistung im Betrieb bedeutet hohen Strombedarf. Damit wird die Batterie rasch entladen und die Reichweite nimmt mit hoher Geschwindigkeit rasant ab. Die Antriebe von HTDS sind extrem sparsam, im Leerlauf zieht der Motor inklusive Steuerung nur sehr wenig Strom. Es werden Werte erreicht, die mit einem Getriebemotor durch die höhere Reibung im System nicht erreicht werden können. Wirkt eine Last auf den Antrieb, erhöht sich der Stromverbrauch proportional. Damit wird nur Energie verbraucht, wenn der Motor belastet wird. Das hohe Anlaufmoment wird bei niedrigen Drehzahlen erzeugt. Die benötigte Batterie-Leistung zum Anfahren ist also klein. Die hohe Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugbetriebes steht also mit dem Antriebssystem HTDS im Vordergrund. Als Direktantrieb setzt das High Torque Drive System neue Massstäbe für eine alltagstaugliche und saubere Mobilität. Antrieb mit D=360 mm und l=385 mm. Das hohe Anlaufmoment zum Überwinden von Kanten sorgt auch für eine rasante Beschleunigung. Bei höheren Drehzahlen nimmt das Drehmoment ab. Die mechanische Leistung P = 2 * Drehmoment * PI * Drehzahl wird beschränkt. Diese Eigenschaften schonen die Batterie und ermöglichen höhere Reichweiten. 3
Mehr Bauraum Mehr Funktionalität Das HTDS-Antriebskonzept verzichtet auf Verbrennungsmotoren, Achsen, Getriebe, Kupplung und Differenzial. Der gewonnene Platz kann damit für die Fahrgastzelle oder den Laderaum genutzt werden. Die Fahrzeuge werden kompakter, kleiner und damit leichter, ohne dass Komfort oder Sicherheit eingeschränkt werden. Das Antriebskonzept leistet damit einen wesentlichen Beitrag zu einer Hauptanforderung für elektrische Fahrzeuge: Weniger Gewicht für eine höhere Reichweite. Bisherige Anordnung Zentralantrieb HTDS als PlugIn Hybrid HTDS als 4x4 Elektro Ein weiterer Vorteil des getriebelosen Einzelrad-Antriebs ist der synchrone Lauf. Damit können selbstfahrende Funktionen implementiert werden. Durch präzise Ansteuerung des Direktantriebs über die integrierte Sensorik lassen sich mit aktiven Steuerbewegungen (unterschiedliche Raddrehzahl) Ausweichmanöver, Parkvorgänge, Spurhaltefunktionen bis hin zum selbstfahrenden Auto neue Sicherheits-Funktionen verwirklichen. Vorteile, wie die Integration von ABS und ESP in der Motorsteuerung oder ein kleineres Bremssystem auf Grund der Motorbremse, sind weitere Bausteine für ein kostengünstiges Fahr-System der Zukunft. Das Unternehmen «High Torque Drive Systems» In Zusammenarbeit mit erfahrenen Partnern bietet die High Torque Drive Systems bereits heute kundenorientierte Gesamt-Lösungen mit BLDC-Motoren, Controller, Batterie- und Ladetechnik (10kW bis maximal 45/75kW, 360V, 168/280 Nm, 1200-6000 rpm), um vorhandene Fahrzeugflotten oder neue Fahrzeuge vollelektrisch auszurüsten. Dazu setzen wir langjähriges Fachwissen, Erfahrung und ein Netzwerk mit kompetenten Partnern für individuelle Kundenlösungen ein: Für Elektroautos, Konzeptund Funktionsfahrzeuge (Kommunalfahrzeuge, Landwirtschaft, Transport und Logistik) oder für die Freizeitmobilität (Motorrad, Quad, Boote, Jetski, etc.). 4
Das Entwicklungsprojekt «HTDS extreme» Zu unseren Aktivitäten gehört auch ein begleitendes Entwicklungsprojekt mit dem Ziel, die heute eingesetzten BLDC-Zentral-Antriebe mit Getriebe durch kompakte und getriebelose Einzelrad-Antriebe zu ersetzen. Dazu werden die heutigen Lösungen für Controller, Batteriemanagement und Ladetechnik konsequent weiterentwickelt und an die neue Motorentechnologie angepasst. Auf dem Weg zu einer neuen Generation von Antrieben für die Automotive-Industrie werden die Prozess- und Qualitäts- Systeme konsequent auf ISO/TS 16949 ausgerichtet und aufgebaut. Es ist das erklärte Ziel im Jahre 2020 eine erste Serienlösung mit Einzelradantrieb im Auto zu realisieren. Zur Umsetzung suchen wir weitere Investoren, welche uns auf diesem Weg unterstützen und begleiten. Kontakte High Torque Drive Systems Polska S.A. Thomas Bütschi Forschung & Entwicklung Eisenbahnstrasse 5 CH-3604 Thun Telefon +41 (0)33 533 80 30 Mobile +41 (0)79 824 36 81 thomas.buetschi@ht-ds.com Marek Marciniak Geschäftsführer Ul. A.Struga 13-21 Lok. 200D PL-95-100 Zgierz 732-21-77-400 Telefon +48 42 307 06 77 Mobile +48 791 077 740 marek.marciniak@ht-ds.com Claus Habermann Bau- und Prozessmanagement Bertholdstrasse 36 D-75015 Bretten Mobile +49 (0)1609 66 57 797 claus.habermann@ht-ds.com Walter Scheufele Marketing & Sales Zähringerallee 25A D-75177 Pforzheim Mobile +49 (0)1520 91 61 268 walter.scheufele@ht-ds.com Marlies Eggen Kommunikation und Medien Eisenbahnstrasse 5 CH-3604 Thun Telefon +41 (0)33 533 80 30 Mobile +41 (0)79 200 00 86 marlies.eggen@ht-ds.com Udo Vorbeck Einkauf, Beschaffung und Logistik Am Anger 1 D-21255 Tostedt Mobile +49 (0)170 76 78 029 udo.vorbeck@ht-ds.com www.hightorquedrivesystems.com www.ht-ds.com 5