ZF-Terra⁺: Startergenerator System für Traktoren und selbstfahrende Erntemaschinen

Das ZF-Terra⁺-System besteht aus einer leistungsfähigen elektrischen Maschine, die in das Getriebegehäuse integriert ist. Dieses kann als Generator-System (Mikrohybrid) zur Bereitstellung von elektrischer Energie genutzt werden. Durch die Erweiterung um eine Traktionsbatterie kann ein leistungsstarkes Hybridsystem dargestellt werden. Das ZF-Terra⁺-System eignet sich für alle Getriebeformen, die bei ZF für Traktoren und selbstfahrende Erntemaschinen vorgesehen sind. Alle herkömmlichen Getriebefunktionen bleiben unbeeinträchtigt erhalten und werden um Generator- oder Hybrid-Zusatzfunktionen erweitert. Diese Funktionen ermöglichen eine Verbesserung des Verbrauchs, eine Steigerung der Arbeitsleistung und eine Verbesserung der Abgasemissionen.

Im Generatorbetrieb kann das ZF-Terra⁺-System als Stromquelle für elektrische Verbraucher genutzt werden. Durch den bedarfsgerechten Betrieb von elektrifizierten Nebenaggregaten können z.B. beim Traktor Verbrauchsvorteile im Mittel von rund 5% bei gleichzeitiger Verbesserung der CO₂-Emissionen und der Arbeitsleistung erzielt werden. Zum Beispiel ist beim ZF-Terra⁺-System die Getriebeölpumpe elektrifiziert, was durch die bedarfsgerechte Ansteuerung eine Wirkungsgradverbesserung und damit auch eine Verbesserung des Verbrauchs ermöglicht. Wegen der Leistungsfähigkeit des ZF-Terra⁺-Systems steht zusätzlich noch genügend elektrische Energie zur Verfügung, um viele Funktionen auf Anbaugeräten zu elektrifizieren. Auch in Anbaugeräten führt die Elektrifizierung mit ihrer großen Flexibilität in der räumlichen Anordnung der Antriebe und dem bedarfsgerechten Betrieb zu Vorteilen bei dem Geräteaufbau, dem Energieverbrauch, der Arbeitsleistung und der Arbeitsqualität.

Wird das ZF-Terra⁺-System um eine Traktionsbatterie ergänzt, entsteht ein leistungsstarker paralleler Mildhybrid. Das ermöglicht zusätzlich die Anwendung der typischen Hydridfunktionen wie Start/Stopp mit Betrieb von elektrifizierten Nebenaggregaten, Motorbetriebspunktverschiebung, kurzzeitige Motorentlastung (Kurzzeit-Boost) und Rückgewinnung von Bremsenergie (Rekuperation) auch in landwirtschaftlich genutzten Fahrzeugen. Diese zusätzlichen Funktionen ermöglichen weitere Verbrauchseinsparungen z.B. bei Transportfahrten und erlauben es, den Verbrennungsmotor ruhiger zu betreiben, da durch die elektrische Maschinen in Kombination mit der Batterie Drehmomentspitzen geglättet werden können. Ein ruhiger Motorbetrieb und die Möglichkeit, ungünstige Kennfeldbereiche zu vermeiden, wirken sich vorteilhaft auf die Emissionen des Verbrennungsmotors und auf den Betrieb der Abgasnachbehandlungssysteme aus.

Das ZF-Terra⁺-System kann dauerhaft im generatorischen Betrieb zur Bereitstellung elektrischer Leistung je nach gewählter E-Maschinengröße bis zu 50 oder 70 kW genützt werden. In dem um eine Li-Ionen Traktionsbatterie erweiterten Parallelhybrid kann das ZF-Terra⁺-System kurzeitig sogar 85 kW oder 120 kW Boost-Power liefern. Außerdem steigt bei einem solchen Hybridsystem die Flexibilität deutlich an, da überschüssige Energie im Betrieb oder aus der Bremsenergierückgewinnung zwischengespeichert werden und bei Bedarf abgerufen werden kann. Diese zusätzlich zur Verfügung stehende Energie steigert in Kombination mit dem sehr hohen Drehmoment der elektrischen Maschine bei niedrigen Drehzahlen die Dynamik des Antriebstranges und unterstützt so den Verbrennungsmotor insbesondere bei Anfahrvorgängen.

Das ZF-Terra⁺-System ist in das Getriebe integriert und kann je nach Applikation sogar bauraumneutral dargestellt werden. Durch die Integration in das Getriebe kann dessen Infrastruktur zum Beispiel für erweiterte Funktionalitäten (Vollhybridsystem) mittels einer Trennkupplung oder für eine Leistungssteigerung des Systems durch einen Planetensatz genutzt werden.

ZF liefert für Landmaschinenhersteller komplette Hybridsysteme aus einer Hand. Dazu zählen neben den einzelnen Komponenten auch das Energiemanagement sowie das Hybridantriebsmanagement. Dabei wird das Zusammenspiel von elektrischer Maschine, Verbrennungsmotor durch Startergeneratorfunktionen so abgestimmt, dass Fahrzustände mit schlechtem Wirkungsgrad und schlechten Emissionen vermieden werden. Die optimale Anpassung von Schaltstrategie oder Verstellstrategie und Energiemanagement, wie ZF sie bietet, ist eine Schlüsselkompetenz im Markt für Hybridtechnik. Sie hat direkten Einfluss auf das tatsächliche Einsparpotenzial und die Wirtschaftlichkeit eines Hybridantriebs. Hierbei kann die ZF auf ihre langjährige Erfahrung im Fahrzeugmanagement beim Traktor und gleichzeitig auf das aus den NKW- und PKW-Hybrid-Projekten zur Verfügung stehende Know-how zurückgreifen - eine ideale Kombination, um optimal Hybridsysteme für landwirtschaftliche Anwendungen zu entwickeln.