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ZF: MotorBrain erhöht Reichweite von Elektroautos
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ZF Friedrichshafen AG

ZF: MotorBrain erhöht Reichweite von Elektroautos

 Prototyp eines MotorBrain-Elektromotors. Foto: ZF

Elektrische Antriebe kleiner, leichter, effizienter und sicherer gestalten – mit dieser Zielsetzung starteten vor drei Jahren Forscher aus neun europäischen Ländern das von der Europäischen Union geförderte Projekt MotorBrain. Im Forschungs- und Entwicklungszentrum des Technologiekonzerns ZF Friedrichshafen AG präsentierten sie nun die Ergebnisse.

von Sandra Hinzmann, Online-Redaktion

Hochintegrierte Elektroantriebe, die die wichtigsten Bestandteile des Antriebsstrangs für Elektrofahrzeuge vereinen und zudem ohne Seltene Erden auskommen, erhöhen die Reichweiten und Sicherheit von Elektrofahrzeugen. Die entwickelten Prototypen sind außerdem mit hoher Funktionalität ausgestattet. Erdacht und konstruiert wurden die E-Antriebe von 30 Partnern des europäischen Forschungsprojekts MotorBrain unter der Führung von Infineon Technologies. Die deutschen Partner sind Siemens, die Technische Universität Dresden mit ihrem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik sowie ZF.

Mehr Reichweite durch weniger Gewicht

Den Forschern ist es gelungen, kompakte Elektromotoren zu konstruieren, die bis zu einem Viertel kleiner gegenüber vergleichbaren E-Maschinen ausfallen. So konnte etwa durch die Integration von Motor, Getriebe und Leistungselektronik das Gewicht der Antriebseinheit um rund 15 Prozent gesenkt werden. Weniger Größe und Gewicht bringen deutliche Vorteile: Durch das geringere Gesamtgewicht steigen Reichweite oder Zuladung von Elektrofahrzeugen. Ein Kompaktfahrzeug mit MotorBrain-Elektromotor und einer Leistung von 60 Kilowatt könnte so bis zu 40 Kilometer weiter fahren als heutige E-Fahrzeuge. Dabei ist diese Antriebstechnik nicht nur für Klein-, Kompakt- oder Mittelklassefahrzeuge denkbar, sondern auch in Versorgungs- und Arbeitsfahrzeugen im städtischen Bereich.

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Seltene Erden werden nicht benötigt

Die MotorBrain-Prototypen kommen zudem ohne Seltene Erden aus, die derzeit ein wesentlicher Kostentreiber in Hybrid- und Elektrofahrzeugen sind. Seltene Erden sind heute ein wichtiger Bestandteil in den Dauermagneten eines jeden Elektromotors. Sie erzeugen ein besonders starkes konstantes Magnetfeld. Je stärker das Magnetfeld ist, desto drehmomentstärker ist auch der Motor. Allerdings ist die Förderung Seltener Erden äußerst aufwändig und umweltbelastend. Ihre Preise sind hoch und schwanken stark. Deshalb setzen die MotorBrain-Elektromotoren auf Ferrit-Magnete, die gut verfügbar und preiswerter sind, oder verzichten durch ihr Maschinenprinzip ganz darauf.

Neue Energiespeicher entwickelt

Auf dem Gebiet der Energiespeicher kann MotorBrain ebenfalls Erfolge vorweisen: Zum einen wurde eine neue Zellchemie für Lithium-Ionen Zellen entwickelt und als Prototyp dargestellt, um die bisher nur schwer darstellbare Kombination von hoher Leistung mit hohem Energieinhalt in einer Zelle zu erreichen. Zum anderen wurde ein neuartiger Ansatz mit einem Batteriemanagement-System bis zur Prototypenreife entwickelt, der es erlaubt, modular einheitliche Elektronik direkt an die Zelle zu bringen und gleichzeitig die galvanische Entkoppelung sicherzustellen.

Hochintegrierte Ansätze erfordern außerdem neue Wege bei der Sensorik. Dazu wurden neuartige Winkel-, Drehmoment- und Stromsensoren entwickelt, die bei hoher Präzision ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis aufweisen.

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