News 05.12.2011

Elektroautos: Hier steckt noch Potenzial

Elektroautos: Hier steckt noch Potenzial
© Werk

Wo der Autozulieferer Bosch die größten Verbesserungsmöglichkeiten bei Elektroautos sieht, und warum effizientes Heizen immer wichtiger wird.

Wir wissen heute noch gar nicht, wie das richtige Elektroauto aussehen wird", so Matthias Küsell, Entwicklungsleiter für Elektrofahrzeug- und Hybridsysteme bei Bosch. Dies erklärt sich nicht nur damit, dass die traditionelle Autobranche bei der E-Mobilität noch ziemlich am Anfang steht, sondern auch, "dass wir nicht wissen, was künftig die Stammtischgespräche bestimmen wird". Also was den Kunden begeistern und zum Kauf anregen könnte. Beispiele wie der Audi E-Tron (siehe Link E-Mobilität) werden wohl rar bleiben.

Klar ist, dass das Auto für den E-Antrieb praktisch neu entwickelt werden muss, um eine Reichweite von rund 200 km zu einem vertretbaren Preis zu erlauben. Denn selbst in den besten Batterien (siehe Link E-Mobilität) zum Preis eines Kleinwagens ist gerade einmal so viel Energie gespeichert wie heute in drei Litern Sprit. Und damit kann nicht nur gefahren, sondern muss auch noch jeder einzelne elektrische Verbraucher versorgt werden (Download unten) .

Klimawandel

Audi e-tron.
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Die meiste Energie geht neben dem Fahren durchs Heizen und Kühlen verloren. Hier sieht Bosch viel Verbesserungspotenzial durch eine thermische Isolierung des Autos ähnlich wie bei Gebäuden, weiters durch Thermomanagement, indem selbst die relativ geringe Abwärme des Motors und der Batterien genutzt wird sowie durch Vorkühlen/Vorheizen des Autos während des Ladens der Batterien. Das Heizen könnten kleine 3-kW-Wärmepumpen übernehmen.

Gründlich durchforstet muss auch bei allen anderen Nebenaggregaten werden, von der Servolenkung bis zur elektrischen Sitzverstellung. Durch eine Reduktion der heute sehr zahlreichen Stellmotoren kann nicht nur Energie, sondern auch viel Gewicht gespart werden und das wirkt sich direkt durch eine bessere Reichweite aus.
Diese wird in E-Autos auch durch die Bremsen beeinflusst und den Anteil der zurückgewonnenen Bremsenergie. Die Rede ist von "kooperativen regenerativen Bremssystemen", die vakuumfrei sind. Die stellen aber neue Herausforderungen an die Sicherheit: So muss verhindert werden, dass der Generator bremst, ohne dass der Lenker es will (etwa beim "Segeln"), andererseits darf er auch nicht automatisch beschleunigen. Bosch hat dafür das ESP (Stabilitätsprogramm) weiterentwickelt.

Apropos Sicherheit: Die sehen Bosch-Experten bei Radnaben-Konzepten derzeit nicht ausreichend gegeben. Bei einem technischen Versagen gebe es mit vier Einzelmotoren nicht nur wie bisher ein Problem in der Längs-, sondern auch in der Querbeschleunigung. Sprich, das Schleuderrisiko steigt enorm. Dazu kommen große Nachteile bei Kosten und Komfort.

Diese beiden Themen beeinflussen auch die Wahl und Auslegung des E-Motors selbst, der noch besser werden muss. Nur mit künftig mehr als 90 % Wirkungsgrad von der Batterie bis zum Rad hat das E-Auto spürbare CO2-Vorteile gegenüber sparsamen Diesel. Kommt der Strom aus kalorischen Kraftwerken wie in China oder vielen Regionen Deutschlands, ist der CO2-Vorteil endgültig dahin.

Übersicht: Elektromotoren

In E- und Hybridautos dominieren derzeit Dreiphasen-Drehstrommotoren:
- Der permanent erregte Motor mit Magneten im Rotor. Vorteile: Kompakt, ausgereift, hohe Leistungsdichte, geringes Gewicht. Nachteil: Verknappung bei Magneten und damit Preisanstieg. Alternative: Verzicht auf Magnete. Beispiel: Reluktanzmotoren in Zügen. Nachteil: sehr laut. Vor 2020 im Pkw unwahrscheinlich.
- Der fremd erregte Drehstrommotor. Vorteil: Braucht keine Magnete (Neodym), höherer Wirkungsgrad, Nachteil: Größer, bei 50 kW Leistung um 20 kg schwerer als der permanent erregte.
Früher dominierte die Asynchronmaschine. Vorteil: Robust, ausgereift, günstig, aber relativ groß und weniger effizient. Heute oft für kostengünstige Mildhybridautos ohne rein elektrischem Antrieb im Einsatz.

(Kurier) Erstellt am 05.12.2011