Motoren in Elektroautos - Die großen Unbekannten

[JannineBu]

Beim Thema Elektroauto geht es meist um die Batterie. Der Stromspeicher gilt als das entscheidende Bauteil für das Auto der Zukunft - aber was ist eigentlich mit dem Elektro-Motor? Auf diesem Feld herrscht reges Treiben und Unternehmen entwickeln immer kleinere und stärkere Maschinen.

 

Die Vielfalt der Motoren ist schon jetzt verwirrend - dabei gibt es erst eine handvoll Autos, die elektrisch fahren können. Im Heck des Smart ED etwa steckt ein Permanentmagnetmotor der britischen Firma Zytek. Die elektrisch angetriebene Mercedes A-Klasse wird mit einem E-Motor der Firma Conti ausgerüstet, das Hybridmodell Mercedes ML 450 Hybrid wiederum verfügt über eine Elektroaggregat der US-Firma Remy International, das in Ungarn gefertigt wird und die Mercedes S-Klasse Hybrid wird von einem Elektromotor aus dem Hause ZF Sachs unterstützt.

 

Allein die Beispiele aus dem Daimler-Konzern zeigen, wie viele Maschinen zur Verfügung stehen. Zumal es anderswo ähnlich aussieht. Die Toyota-Tochter Lexus nämlich bezieht die E-Motoren der Hybridmodelle vom japanischen Zulieferer Aisin, während der Elektromotor des Toyota Prius eine Eigenentwicklung ist. Der US-Konzern General Motors plant langfristig ebenfalls einen Systemwechsel weg von den Verbrennern, hin zu den E-Aggregaten. "Unser Ziel ist es, GM zum Technologieführer für Auto-Elektromotoren zu machen", sagt GM-Vorstand Tom Stephens. "Künftig werden Elektromotoren für unser Unternehmen so wichtig sein, wie es heute noch die Verbrennungsmotoren sind."

 

In der aktuellen Diskussion über Elektroautos kommen die Motoren allerdings kaum vor. Da wird leidenschaftlich über Batterietechnologien debattiert, doch wie der Strom aus den Akkus letztlich in Vortrieb umgewandelt wird, scheint kaum zu interessieren. Dabei herrscht auf diesem Feld derzeit reges Treiben in der Industrie.

 

Und wie viel Ampere zieht dein Wagen so?

 

Zum Beispiel beim Stuttgarter Elektrokonzern Bosch. "Wir bieten bereits Elektromotoren an, die speziell für den Einsatz im Auto entwickelt sind", sagt Matthias Küsell, Leiter Hybridsysteme und Elektrofahrzeuge bei Bosch. Grundsätzlich sei die Technik ja nichts Neues, Industrie-Elektromotoren etwa seien sehr ähnlich aufgebaut. Küsell: "Um diese Motoren aber für den Einsatz im Auto zu optimieren, war erheblicher Entwicklungsaufwand in Sachen Baugröße, Lebensdauer, Temperaturunempfindlichkeit, Sicherheit und Wirkungsgrad nötig. Und natürlich beim Preis."

 

Während Autofahrer, wenn es um den Motor ihres Wagens geht, bislang über Hubraum, Direkteinspritzung oder Turboaufladung schwadronieren, werden bei Elektromotoren andere Kennziffern interessant. Neben der Leistung, die bei einem Elektromotor ebenfalls in Kilowatt (kW) oder PS angegeben wird und dem Drehmoment in der Einheit Newtonmeter (Nm) kommen bei einer E-Maschine noch das Spannungsniveau (Volt) und die Stromstärke (Ampere) als Einflussgrößen für die Leistung des Systems hinzu. "Entscheidend für die Performance eines Elektromotors im Auto ist auch die Leistungselektronik", sagt Küsell.

 

Große Fortschritte werden noch bei der Leistungselektronik erwartet

 

Gerade bei der so genannten Leistungselektronik erwarten Experten in nächster Zeit die entscheidenden Fortschritte. Sie koordiniert etwa die Zusammenarbeit zwischen Akku und Motor. "Allein das Volumen dieses Bauteils, das einen Mikrocomputer, Hochleistungsschalter und Kondensatoren enthält, wollen wir in den nächsten zwei Jahren von derzeit 10 auf dann 5 Liter halbieren", sagt Küsell. Damit dürfte auch das Gewicht sinken - und vermutlich auch die Kosten, was ziemlich wichtig für das Elektroauto insgesamt wäre, denn die Leistungselektronik macht im Verbund mit dem Elektromotor etwa zwei Drittel des Preises einer solchen Antriebseinheit aus.

 

Eine Großserienfertigung vorausgesetzt, hält Küsell den elektrischen Antrieb für ebenso teuer wie einen heutige Antriebseinheit mit Verbrennungsmotor. Der zusätzliche Kostenfaktor bei einem Elektroauto sei die Batterie. Doch während bei Laufleistung und Gewicht zwischen beiden Antrieben kein Unterschied besteht, punktet der Elektroantrieb in der Kategorie Wartung und Unterhalt. Küsell: "Der Elektromotor ist viel einfacher aufgebaut, und die Elektronik ist komplett wartungsfrei."

 

Prinzipiell kommen zwei Elektromotor-Typen für das Auto in Frage

 

Nach derzeitigem Stand der Technik werden sich wohl zwei Elektromotor-Typen durchsetzen. In kleineren Autos so genannte permanent erregte Synchronmaschinen (PSM), deren Rotor einen Permanentmagneten enthält, und die vergleichsweise leistungsstark sowie gleichzeitig leicht und kompakt sind. Der anderer Typ sind elektrisch erregte Maschinen (ESM), deren Rotor Kupferwicklungen enthält. Bei diesen Motoren ist der Wirkungsgrad etwas höher, allerdings sind sie schwerer und größer - und eignen sich somit eher für wuchtige Fahrzeuge.

 

Was die eingangs beschriebene Vielfalt betrifft, würden große Zuliefererfirmen wie Bosch gerne für mehr Einheitlichkeit sorgen. "Wir sind natürlich daran interessiert, dass die Elektromotoren in künftigen Autos so oft wie möglich von Bosch kommen", sagt Chefentwickler Küsell. "Wir könnten als unabhängiger Lieferant von Elektromotoren deutlich größere Stückzahlen bündeln, und das Knowhow zum E-Motor haben wir ohnehin im Unternehmen." Falls höhere Stückzahlen auch geringere Preise bedeuten, würde das der Verbreitung von Elektroautos durchaus zugute kommen.

 

Spiegel

 

JB