ZF ermöglicht Elektrifizierung des Antriebsstrangs mit integriertem Generatormodul ZF-TERRA+ und neuem Zapfwellengenerator

ZF zeigt mit dem im ZF-TERRAMATIC-Getriebe integrierten Generatormodul ZF-TERRA+ und dem neuen autarken Zapfwellengeneratorsystem zum Anbau an den Kraftheber auf der Agritechnica 2011 zwei Lösungen für die Elektrifizierung des Antriebsstrangs im Traktor respektive den Betrieb elektrisch angetriebener Anbaugeräte.

Das System ZF-TERRA+ besteht aus einer leistungsfähigen elektrischen Maschine, die in das Getriebegehäuse integriert ist. Es kann als Stromquelle für elektrische Verbraucher genutzt werden. Durch den bedarfsgerechten Betrieb von elektrifizierten Nebenaggregaten können beim Traktor laut ZF Verbrauchsvorteile von rund fünf Prozent erzielt werden, bei gleichzeitiger Verbesserung der CO₂-Emissionen und der Arbeits- bzw. Zugleistung. ZF-TERRA+ kann je nach Maschinengröße eine elektrische Leistung von bis 50 beziehungsweise 70 kW bereitstellen.

Wird ZF-TERRA+ für den Betrieb von elektrischen Antrieben auf dem Anbaugerät genutzt, kann im Vergleich zu konventionellen, zum Beispiel hydraulischen Antrieben, nach Herstellerangaben eine deutliche Verbesserungen der Zugleistung und des Verbrauchs einsatzabhängig von fünf bis zehn Prozent erzielt werden. Zudem bringt die flexible räumliche Anordnung Vorteile beim Geräteaufbau. ZF bietet in diesem Umfeld auch elektrische Antriebe mit den passenden Getriebe-Kombinationen für Anbaugeräte an.

Wird ZF-TERRA+ mit einen Energiespeicher, beispielsweise eine Hybridbatterie ergänzt, entsteht ein leistungsstarker, paralleler Mildhybrid. Dies ermöglicht zusätzliche Hydridfunktionen wie Start/Stopp mit Betrieb von elektrifizierten Nebenaggregaten, kurzzeitige Motorentlastung (Kurzzeit-Boost) und Motorberuhigung. Die Erweiterung des Generators zu einem Hybridsystem ermöglicht, so ZF, in Kombination mit einem intelligenten Energiemanagement weitere Verbesserungen in Sachen Verbrauch, Emissionen und Arbeitsleistung.

ZF-TERRA+ ist in das Getriebe integriert und kann je nach Applikation sogar bauraumneutral dargestellt werden. Durch die Integration in das Getriebe kann es für erweiterte Funktionalitäten (Vollhybridsystem) genutzt werden. So wird zum Beispiel eine einfache Integration einer Trennkupplung zur Abkoppelung des Verbrennungsmotors oder eine Integration eines Planetensatzes für eine Leistungssteigerung möglich.

Für Landmaschinenhersteller kann ZF zukünftig komplette Elektrifizierungssysteme aus einer Hand liefern. Dazu zählt neben den einzelnen Komponenten auch das Energiemanagement. Dabei wird das Zusammenspiel von Generator, Verbrennungsmotor und elektrischen Nebenantrieben so abgestimmt, dass Fahrzustände mit geringem Wirkungsgrad und hohen Emissionen vermieden werden. Die optimale Abstimmung von Getriebe- und Energiemanagement, wie ZF sie bietet, ist nach Firmenangaben eine Schlüsselkompetenz im Markt für elektrifizierte Antriebsstränge. Sie hat direkten Einfluss auf das tatsächliche Einsparpotenzial und die Wirtschaftlichkeit. ZF greift dabei nach eigenen Angaben auf langjährige Erfahrung im Fahrzeugmanagement bei Traktoren sowie bei Nkw- und Pkw-Hybrid-Projekten zurück.

Der neue Zapfwellengenerator von ZF bietet sich als ideale Add-On-Lösung an. Er wird einfach in den Front- oder Heckkraftheber des Traktors eingehängt und kann zusätzlich noch ein Anbaugerät aufnehmen, so dass der Zapfwellengenerator auf der gleichen Seite wie das Anbaugerät angebracht werden kann. Dies bringt Vorteile, wenn beispielsweise am Heckkraftheber neben dem Zapfwellengenerator ein Anbaugerät angebracht wird und zusätzlich am Frontkraftheber noch ein weiteres Anbaugerät verbaut werden muss.

Der Zapfwellengenerator ist kompakt gebaut, er beinhaltet dabei alle notwendigen Bauteile eines vollständigen Generatorsystems. Neben der Leistungselektronik für den Generator bietet das System einen Hochvolt-Zwischenkreis, Leistungselektroniken für zweifach geregelte Wechselstromausgänge und einen DC/DC-Wandler zur Erzeugung von 12 V oder 24 V Gleichspannung mit hoher Leistung. Der kompakte Generator stellt nach Herstellerangaben dauerhaft 50 kW zur Verfügung, die je nach Bedarf des elektrifizierten Anbaugerätes entweder über eine Hochvolt-Gleichstromschnittstelle oder über zwei frequenzgeregelte 400-V-Schnittstellen bereitgestellt werden. Mit den frequenzgeregelten Schnittstellen können auf dem Anbaugerät zwei Antriebe mit jeweils bis zu 25 kW Leistung betrieben und in ihrer Drehzahl geregelt werden. Damit werden, so ZF, Antriebsaufgaben auf dem Anbaugerät nicht nur effizienter, sondern auch schneller und genauer erledigt. Dies wiederum ermöglicht nach Herstellerangaben zum Beispiel präzisere Dosierungen von Saat- oder Düngemitteln – und damit eine Kosteneinsparung gegenüber konventionell angetriebenen Anbaugeräten.

Darüber hinaus stellt der Zapfwellengenerator eine leistungsfähige 12V- und 24V-Schnittstelle für das Bordnetz zur Verfügung. Damit können beispielsweise leistungsfähige Beleuchtungskonzepte realisiert werden. Die Kühlung des Generators und der Leistungselektroniken erfolgt autark im Zapfwellengenerator, so dass keine zusätzliche Kühlversorgung vom Traktor oder Anbaugerät erforderlich ist.

Insgesamt stellt der neue Zapfwellengenerator von ZF ein leistungsfähiges Generatorsystem dar, das ohne Zusatzaufwand anzubauen ist, und einen schnellen Einstieg in die Welt der elektrifizierten Anbaugeräte ermöglicht.

Auf der Agritechnica 2011 zeigt ZF seine Neuheiten in Halle 9, Stand B29.