Profitieren künftige Elektroautos vom Radnabenmotor?

Radnabenmotoren haben gute Chancen, sich als Antriebskonzept für Elektrofahrzeuge durchzusetzen. Fraunhofer-Forscher entwickeln solche Motoren. Sie und viele weitere Komponenten werden am Demonstrationsfahrzeug „Frecc0“ getestet.

An zukunftsweisenden Technologien für alle Bereiche der Elektromobilität arbeiten die Wissenschaftler in einer fachübergreifenden Kooperation von 33 Fraunhofer-Instituten. Erstmals stellte sich die Fraunhofer-Systemforschung Elektromobilität auf der Hannover Messe vor.

Um Elektroautos alltagstauglich zu machen, werden neue Fahrzeugkonzepte und Bauteile benötigt; dazu gehören beispielsweise Radnabenmotoren. Einer ihrer Vorteile ist, dass auf einen klassischen Motorraum verzichtet werden kann, da die Motoren direkt am Rad des Fahrzeugs untergebracht sind. Fahrzeugentwickler haben damit grundsätzlich neue Möglichkeiten, das Auto zu gestalten. Durch den Wegfall von Getriebe und Differenzial gibt es zudem weder Verluste noch Verschleiß an mechanischen Übertragungselementen. Mit dem direkten Antrieb des einzelnen Rades lassen sich auch Fahrdynamik und Fahrsicherheit verbessern.

Die Forscher entwickeln nicht nur die einzelnen Bauteile, sondern auch das Gesamtsystem. Dazu montierten sie die Komponenten in ihr Konzeptfahrzeug Frecc0, Fraunhofers E-Concept Car Typ 0. Diese wissenschaftliche Versuchsplattform können ab kommendem Jahr auch Automobilhersteller und Zulieferer nutzen, um neue Komponenten zu testen. Basis des Demonstrators ist ein bestehendes Fahrzeug: der neue Artega GT der Firma Artega Automobil GmbH.

Weitere Themenschwerpunkte der Forschungskooperation sind Fahrzeugkonzepte, Energieerzeugung, -verteilung und -umsetzung, Energiespeichertechnik, die technische Systemintegration, aber auch gesellschaftspolitische Fragestellungen. Mit 44 Millionen Euro fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung diese Fraunhofer-Initiative. Ziel ist die Entwicklung von Prototypen für Hybrid– und Elektrofahrzeuge, um den Einstieg der deutschen Automobilindustrie in die Elektromobilität zu unterstützen.

Erfunden wurden Radnabenmotoren bereits im 19. Jahrhundert. Ferdinand Porsche rüstete damit seinen zur Weltausstellung 1900 in Paris gezeigten „Lohner Porsche“ aus. Seitdem hat sich viel getan: „Wir entwickeln einen Radnabenmotor, bei dem alle wesentlichen elektrischen und elektronischen Komponenten, insbesondere die Leistungs- und Steuerungselektronik, im Bauraum des Motors integriert sind“; erklärt Professor Matthias Busse, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung. Es werde also keine externe Elektronik benötigt, und damit könne die Anzahl und der Umfang der Zuleitungen beschränkt werden. Gegenüber momentan auf dem Markt verfügbaren Radnabenmotoren werde sich die Leistung deutlich steigern. Außerdem gebe es ein innovatives Sicherheits- und Redundanzkonzept, damit die Fahrsicherheit auch beim Ausfall des Systems gewährleistet ist. Das Thema packen auch Forscher vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie, für Werkstoffmechanik, Betriebsfestigkeit und Zuverlässigkeit an.

Kritiker bemängeln die negativen Auswirkungen der Radnabenmotoren aufs Fahrverhalten. IFAM-Projektleiter Dr. Hermann Pleteit entgegnet: „Der Motor ist sehr kompakt. Die hohe Leistungs- und Drehmomentdichte führt nur zu einer verhältnismäßig geringen Erhöhung der ungefederten Masse.“ Durch andere Auslegungen des Fahrwerks, zum Beispiel der Dämpfereinstellungen, könne man diese Auswirkungen kompensieren. Der Fahrkomfort werde nicht beeinflusst.

Einer weiteren Herausforderung stellen sich die Forscher: Im Gegensatz zu konventionellen Fahrzeugen kann bei Elektroautos die beim Bremsen entstehende Energie zurückgewonnen und wieder in die Batterie eingespeist werden (Rekuperation). Jetzt werde daran gearbeitet, die Energierückgewinnung zu maximieren. Das nach wie vor eingesetzte mechanische Bremssystem werde nur noch in Notsituationen benötigt.