inhoud Zichtbaar
De overgrote meerderheid van de e-auto's doet het met één versnelling, in individuele gevallen biedt de transmissie een tweede trap. Maar er is veel meer mogelijk met een bekende techniek.
Handgeschakelde zesversnellingsbak? Achttraps DSG? Tientraps automaat? Als het om elektrische auto's gaat, zoekt u tevergeefs naar deze fijne transmissieoplossingen. Voor elektrische voertuigen is een eenvoudige en goedkope versnelling met een vaste overbrenging meestal voldoende voor bijna alle toepassingsgebieden. Maar bij Bosch zie je ook mogelijkheden voor transmissies die verder gaan dan dit simpele dieet. Concreet wil de leverancier de continu variabele CVT-transmissie voor toekomstige elektrische auto's aantrekkelijker maken voor autofabrikanten. Het automatische systeem zonder vaste overbrengingsverhoudingen zou het gebruiksbereik van elektrische voertuigen kunnen uitbreiden en tegelijkertijd zorgen voor meer comfort, betere prestaties en een lager verbruik. Maar het zal nog een paar jaar duren voordat dat gebeurt.
Eerste poging in golf
De drijvende kracht achter het CVT-project is de Nederlandse Bosch-dochter Transmission Technology BV, die het "CVT4EV"-concept ontwikkelde en implementeerde in een eerste rijbare demonstratieauto. Het Tilburgse bedrijf is gespecialiseerd in de ontwikkeling en serieproductie van push-link riemen, die verantwoordelijk zijn voor de krachtoverbrenging binnen een continu variabele transmissie. Voor hun eerste elektrische testvoertuig vertrouwden de Nederlanders op beproefde serietechnologie, omdat de oorspronkelijke input van de basis van het voertuig, een VW e-Golf, werd verwisseld voor een CVT-transmissie van de Mitsubishi Eclipse Cross. Op sommige punten werd de voertuigtechnologie aangepast aan de nieuwe transmissie, zo werd de voorheen mechanische vervangen door twee elektrische oliepompen.
De motorruimte van de omgebouwde e-Golf is behoorlijk krap. De operatie voegde ook een goed gewicht van 100 kilogram toe. "Een serieversie weegt slechts zo'n 20 kilogram", zegt Marketing Manager Caro Roeffen. Ze wil verdere vooroordelen wegnemen en wijst erop dat hoewel CVT-transmissies een nogal slechte reputatie hebben in Europa en vooral in Duitsland, het tegenovergestelde het geval is in China, de VS en Japan. "Wereldwijd is een op de vier transmissies een CVT - en de trend is stijgende", zegt Roeffen. Bosch Transmission Technology levert al lang een aantal belangrijke componenten in deze transmissietechnologie. “Vorig jaar hebben we met de 80 miljoenste duwschakelband een belangrijke mijlpaal bereikt”, zegt de bedrijfsleider. "Het is een beproefde technologie."
Lichte besparing in energie
Deze staat vooral bekend om zijn efficiëntie, die elektrische auto's ook zuiniger moet maken. Door de continu variabele transmissie kan de overbrengingsverhouding zo vaak en zo lang mogelijk worden aangepast aan het optimale werkpunt van de elektromotor. Volgens Dirk Van den Heuvel, Head of Business Development bij Bosch Transmission Technology, zijn de efficiëntievoordelen afhankelijk van een aantal verschillende factoren en dus van het individuele geval, maar over het algemeen zou tot vier procent minder energie mogelijk zijn in de personenautosector en ruim zes procent minder in lichte bedrijfswagens. Dienovereenkomstig kan het gebruik van een CVT ofwel een groter bereik ofwel kleinere batterijen opleveren.
Een ander voordeel heeft betrekking op comfort, omdat een variabele overbrengingsverhouding lagere motortoerentallen mogelijk maakt in veel snelheidsbereiken in vergelijking met de invoeroplossing. Bij de toch al zeer stille elektrische aandrijvingen is dit een verwaarloosbaar cijfer, maar tijdens een proefrit op de Bosch-testsite in Boxberg wekte het testvoertuig de indruk dat het zijn voortstuwingswerk akoestisch discreter en soepeler deed dan bij de eenversnellingsbak. En hoewel de CVT-transmissie de overbrengingsverhoudingen kan variëren, zijn er geen lastveranderingsreacties of versnellingswisselingen merkbaar. De rijeigenschappen van de elektrische auto blijven dus ondanks de transmissietechniek (met oneindig veel overbrengingsverhoudingen) behouden. Ook aangenaam: het rubberen bandeffect, dat vaak wordt bekritiseerd bij CVT-transmissies, was niet merkbaar in de demonstratie Golf, want terwijl een verbrandingsmotor met deze transmissietechnologie het motortoerental aanzienlijk verhoogt wanneer het vermogen wordt gevraagd, het koppel van de elektromotor kan direct worden opgeroepen zonder irritant motorgebrul.
Een paar km/u sneller
Misschien wel het belangrijkste pro-argument zijn echter waarschijnlijk de prestatievoordelen die met de CVT kunnen worden bereikt. Simulaties tonen aan dat voor voertuigen in het C-segment in de 150 kW-klasse de topsnelheid met 11 procent kan stijgen. In het geval van het testvoertuig is dat bijvoorbeeld 170 in plaats van 150 km/u. Bosch belooft ook voordelen als het gaat om het doortrekken. De sprint vanuit stilstand naar 100 km/u kan met 3 procent worden ingekort, van 100 naar 150 km/u is hij zelfs 20 procent sneller. Om deze prestatievoordelen tastbaar te maken, reden we in de test-Golf met een volle 290 Newtonmeter en een gesimuleerde inputversnellingsbak en met een vermogen teruggebracht tot 203 Newtonmeter in CVT-modus. Ondanks aanzienlijk minder koppel, reed de e-Golf merkbaar levendiger in de CVT-modus met verminderd vermogen. De installatie van de continu variabele transmissie zou de autofabrikant in staat stellen te kiezen voor betere prestaties of voor kleinere, lichtere en goedkopere motoren. Deze laatste bieden op hun beurt potentieel voor gewichts- en kostenbesparingen.
Qua kosten doet de CVT-transmissieoplossing het echter relatief slecht. In het geval van e-voertuigen zijn ze iets hoger dan de kosten van een transmissie met dubbele koppeling en zelfs tweeënhalf keer hoger dan voor een transmissie met enkele koppeling. Met het rechtzetten van de accu en motor zou in ieder geval een deel van de meerkosten kunnen worden opgevangen, maar de systeemkosten zullen nog hoger zijn dan bij de single-speed versnellingsbak, geeft Van den Heuvel toe.
Alleen voor premium voertuigen
Dienovereenkomstig ziet Bosch de kansen voor elektrische CVT-auto's vooral in duurdere segmenten. Van den Heuvel sluit micro- en kleine auto's uit. Premium voertuigen uit het C/D segment of hoger vormen de doelgroep. De transmissie zou dan een optie zijn die de klant zich zou willen veroorloven omdat deze betere rijeigenschappen belooft. Daarnaast kunnen volgens Van den Heuvel verschillende rijmodi beter worden weergegeven met behulp van de CVT-aandrijflijn. Chauffeurs konden dan kiezen tussen caravan-, hogesnelheids- of energiebesparende modi in een voertuig. Dankzij de CVT kon ook bij trailergebruik een hogere trekbelasting worden bereikt, terwijl het klimvermogen van terreinwagens kon worden verbeterd.
Sportwagens hebben meer koppel dan de transmissie kan weerstaan
De CVT-oplossing zou ook vanuit economisch oogpunt voordelen kunnen bieden voor autofabrikanten. In plaats van verschillende aandrijfeenheden voor verschillende modellen te ontwikkelen, zou één enkele aandrijflijn voor veel modellen en voertuigsegmenten voldoende kunnen zijn, omdat de CVT de mogelijkheid biedt om één aandrijving aan te passen aan de verschillende eisen van een SUV, bestelwagen of sportwagen en ook om elk een merkspecifiek karakter. Over sportwagens gesproken: hun elektrische aandrijvingen bieden doorgaans meer koppel dan het maximum van 600 Newtonmeter dat de CVT kan weerstaan. Bij sportieve elektrische voertuigen wordt het vermogen echter meestal door meerdere motoren opgewekt. In een vierwielaangedreven voertuig met één motor per as, zou de CVT-transmissie alleen op één as worden gebruikt, terwijl de andere elektromotor de tweede as aandrijft zonder een variabele overbrengingsverhouding. De transmissie zou daarom ook denkbaar zijn in voertuigen met zeer hoge koppels.
Het valt nog te bezien of de vele argumenten van Bosch zullen aanslaan bij autofabrikanten. Op dit moment zijn er veel gesprekken met OEM's en transmissiefabrikanten die zeker geïnteresseerd zijn in toekomstige projecten. Maar voor 2025 is er geen marktklare oplossing, zegt Van den Heuvel.