Elektromotoren revolutionieren den Fahrzeugbau
München/Erlangen/dpa. - Sie machen keinen Krach und stoßen keine Abgase aus - für verkehrsgeplagte Großstädter wären Autos mit Elektroantrieb ein Segen. Außerdem sind E-Maschinen effizienter und einfacher zu konstruieren als Verbrennungsmotoren.
Zudem sind sie nahezu wartungsfrei und brauchen weniger Platz. Nicht zuletzt deshalb sind Experten überzeugt: E-Motoren werden den Fahrzeugbau revolutionieren. Beim Verbrennungsmotor zündet in den Zylindern ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft. Es treibt die Kolben an, deren Auf-und-Ab-Bewegung über die Pleuel und die Kurbelwelle in eine Rotationsbewegung umgesetzt wird. Beim Elektromotor sind Spulen um einen auf einer Achse gelagerten Rotor angeordnet. Wird an die Spulen Wechselspannung angelegt, deren Phasen verschoben sind, entsteht ein rotierendes Magnetfeld, das den Rotor in Drehung versetzt.
Ein entscheidender Vorteil eines Elektromotors ist sein «sehr viel höherer Wirkungsgrad», sagt Prof. Dieter Gerling vom Lehrstuhl für Elektrische Antriebstechnik und Aktorik (EAA) an der Universität der Bundeswehr München. Gute Verbrennungsmotoren setzen heute nur rund 25 Prozent der eingesetzten Energie in Vortrieb um, E-Motoren erreichten mehr als 90 Prozent. Außerdem können sie Energie zurückgewinnen.
Hinzu kommt laut Gerling eine bessere Drehmoment- und Drehzahlkennlinie: Beim E-Motor steht bereits aus dem Stand heraus das maximale Drehmoment zur Verfügung, während Verbrenner dafür erst auf Touren kommen müssen.
Ein E-Motor passt laut Martin März vom Bereich Leistungselektronik und elektrische Fahrzeugtechnik am Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie in Erlangen in eine Felge. Dort werden die Motoren zum Beispiel untergebracht, wenn das Elektroauto auf Radnabenantrieb ausgelegt ist. Beim herkömmlichen Achsantrieb kommt der Motor laut März etwa auf die Größe eines Zehn-Liter-Putzeimers - bei einer Leistung von 180 kW.
Die kompakte Bauart ermöglicht Entwicklern völlig neue Ansätze. Derzeit konstruieren sie laut März ein Auto um den Antrieb herum. Ein Elektroauto braucht keinen Motorraum, so dass die Karosserieform frei gewählt werden kann. Auch der Innenraum ließe sich großzügiger gestalten, sagt Prof. Gerling.
Hinzu kommt eine Vielzahl von Antriebsvarianten: Gerling nennt als Beispiel den E-Antrieb an der Vorder- und/oder Hinterachse, radnah untergebrachte Antriebe und Radnabenmotoren. Dabei ließen sich die Motoren an den Rädern auch individuell ansteuern, indem sie mehr oder weniger Antriebskraft übertragen. Dadurch ließen sich erweiterte ESP-Funktionalitäten oder Fahrdynamikregelungen realisieren.
Davon geht auch Martin März aus. Im Gegensatz zum Verbrenner sei der Elektromotor eine einfache Konstruktion: Er habe viel weniger Teile, was zu einer längeren Lebensdauer führt. Nennenswerten Verschleiß gebe es nur noch an den Lagern.
Für den Einsatz in Großserien ist die Technik laut März bereits ausgereift. Der Flaschenhals sei die Batterietechnologie, die noch zu teuer und noch nicht leistungsfähig genug sei. Beim Zulieferer Bosch in Stuttgart geht man daher davon aus, dass Verbrennungsmotoren in den kommenden 20 Jahren die vorherrschende Antriebstechnik bleiben.
Doch auf lange Sicht werde das rein elektrische Fahren kommen, so Wolf-Henning Scheider vom Bosch-Bereichsvorstand Gasoline Systems. Auch der Verbrennungsmotor habe lange Anlaufzeit gehabt, so März. Um ihn auf den heutigen Stand zu bringen, habe die Industrie 130 Jahre gebraucht - und perfekt sei der Verbrenner auch heute noch nicht.
Mögliche Konstruktionsvarianten von E-Motoren