INNOVATIVES
ANTRIEBSKONZEPT
„Die Bundesregierung will in absehbarer Zeit eine Millionen Elektroautos auf die Straßen bringen. Dafür muss diese Fahrzeugart deutlich günstiger werden. Zudem sind ökologische Probleme durch den Einsatz Seltener Erden zu bewältigen. Beide Probleme adressiert der von uns entwickelte Antrieb“, sagt Prof. Dr. Andreas Lohner vom Institut für Automatisierungstechnik der TH Köln. Dafür hat das Forscherteam den von Ferdinand Porsche erfundenen Radnabenmotor für PKW weiterentwickelt. Dieser ersetzt den zentralen Motor eines Serien-E-Fahrzeugs durch Elektromotoren, die samt ihrer Leistungselektronik in allen vier Rädern eingebaut sind. Bei gleicher Leistung ist dieses Antriebskonzept günstiger, umweltfreundlicher und agiler. Jetzt soll das Konzept mit weiteren Industriepartnern zur Serienreife gebracht werden.
INNOVATIVE
FLEXIBILITÄT
Kernstück des Konzepts sind vier sogenannte Felgenmotoren, die in den bestehenden Raum zwischen Bremsanlage und Felge der Standardräder integriert wurden. Jeder der Motoren besteht aus einem statischen Teil mit 20 Spulen und einem rotierenden Teil mit 24 Zähnen. Wird eine Spule unter Strom gesetzt, zieht sie den nächstgelegenen Zahn des Rotors an. Indem die Spulen der Reihe nach aktiviert werden, gerät der äußere Teil des Motors in Rotation und erzeugt so den Vortrieb der Räder. Das System besticht dabei durch seine Flexibilität. In der sogenannten Skateboard-Konfiguration – vier motorisierte Räder und ein Akku im Unterboden – kann dieses Antriebssystem mit nahezu jeder Karosserieform kombiniert werden. Die Felgenmotoren lassen sich zudem einfach in konventionelle PKW integrieren. Da kein zentraler Motor und kein Getriebe benötigt werden, ist der Antrieb wartungsarm und robust. Zudem macht die Steuerungselektronik aus dem herkömmlichen E-Auto einen E-Allradwagen, was die Agilität und somit auch den Fahrspaß erhöht.
INNOVATIVE
VERBESSERUNG
Mit der neuen Technologie beschleunigt das rund zwei Tonnen schwere Fahrzeug in acht Sekunden auf 100 km/h und erreicht eine Spitzengeschwindigkeit von 160 km/h. Die Reichweite wird durch den eingebauten Akku bestimmt. Bereits die prototypisch aufgebaute Maschine verbraucht bei diesen Leistungsdaten nur unwesentlich mehr Energie als der originale E-Motor, ist dabei aber deutlich günstiger in der Herstellung, denn in herkömmlichen Elektromotoren werden oftmals Permanentmagnete verbaut, bei deren Produktion als Rohstoff Seltene Erden zum Einsatz kommen. Diese werden vor allem in China unter schwierigen ökologischen Bedingungen gewonnen und haben in den letzten Jahren einen deutlichen Preisanstieg erlebt. „Unsere Felgenmotoren hingegen werden komplett aus ‚Blech‘, Aluminium und Kupfer hergestellt. Die Herstellung ist damit ausgesprochen preisstabil und in großer Stückzahl rund 30 bis 40 Prozent günstiger als vergleichbare konventionelle E-Motoren“, sagt der wissenschaftliche Mitarbeiter Martin Voßwinkel. Aktuell arbeitet das Team noch am akustischen Niveau der Maschine, um sie leiser und massenmarkttauglich zu machen und sucht jetzt weitere Industriepartner, um ihr Antriebskonzept zur Serienreife zu bringen.