Sehr dynamisch Stromschnelle: Auf was es bei sportlichen E-Autos ankommt
Karlsruhe/Stuttgart (dpa/tmn) - Pfeifende Turbolader oder röchelnde V8-Motoren. Leistungsstarke Motoren fallen meist durch einen ganz besonderen Sound auf. Künftig muss das nicht mehr sein. Bei starken Elektromotoren ändert sich der Sound kaum - dafür der Vortrieb.
Wie ticken die sportlichen Stromer und was sagen Entwickler? Nach Meinung von Experten arbeitet ein Elektromotor grundsätzlich sehr dynamisch, bietet die volle Leistung ab Leerlaufdrehzahl. Die Leistung hängt in der Regel mit der Größe des Motors und mit der Drehzahl zusammen. Die jedoch könne nicht ohne Weiteres erhöht werden, weil sonst andere Bauteile in Mitleidenschaft gezogen werden. Heutige Antriebe liegen schon bei Drehzahlen von 18 000 Umdrehungen pro Minute und mehr. Darüber hinaus wird es komplex.
Leidenschaftliche Leistung braucht Kühlung
Professor Martin Doppelbauer sieht die Hauptunterschiede bei besonders sportlichen Elektrofahrzeugen neben der höheren Leistung des E-Motors in der Kühlung. Für mehr Leistung benötigen die Antriebe ein leistungsfähiges Kühlsystem, das auch bei hohem Dauerbetrieb Motor und Batterie ausreichend kühlt - und nicht nur bei kurzen Leistungsspitzen wie beim Beschleunigen. "Anders als bei Verbrennungsmotoren, wo die Wärme größtenteils als Abgas durch den Auspuff entweicht, kann ein E-Motor die entstehende Arbeitswärme nur bedingt abgeben", erklärt der Professor für Hybridelektrische Fahrzeuge (HEV) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Einige Hersteller nutzen daher spezielle Kühlsysteme, um beim E-Motor die Arbeitstemperatur niedrig zu halten. Neben dem Motor müssten auch die Batterien und die Leistungselektronik an die höhere Leistung angepasst werden, so Professor Doppelbauer. "Die Kühlung der Bauteile ist aber nicht nur bei höherer Leistung wichtig. Eine gute Kühlung verbessert generell die Leistungsfähigkeit des Antriebs", erklärt er.
Leistung im Doppelpack - zwei Motoren an Bord
In der Elektro-Modellfamilie ID bietet Volkswagen vergleichbar mit den GTI-Modellen bei den Verbrennern auch sportliche GTX-Modelle mit mehr Leistung. Doch statt nur dem Motor mehr Power zu verpassen, geht VW einen anderen Weg: "Beim ID.4 mit seiner E-Maschine an der Hinterachse erhöht eine weitere E-Maschine an der Vorderachse die Leistung", sagt Kai Philipp, Projektleiter E-Antriebe bei VW.
Die Leistung der beiden Motoren addiert sich auf rund 300 PS. "In den meisten Fahrsituationen arbeitet der Heckmotor, der kompakte Frontmotor schaltet sich je nach Bedarf zu", sagt Kai Philipp. Der vordere kleinere E-Motor setzt zusätzlich auf eine interne Ölkühlung. "Wegen der kompakten Maße und den erzielten Spitzenleistungen können wir den Motor damit besser kühlen", so Philipp. Passend dazu optimierten die Ingenieure Fahrwerk und Bremsleistung.
Auch bei Hybriden sorgen E-Motoren für mehr Leistung
Doch auch bei Hybrid-Systemen, also einer Kombination von Verbrennungsmotor und Elektroantrieb, schreitet die Entwicklung voran. Mercedes-AMG entwickelte in den vergangenen Jahren ein Hybridsystem, das weniger auf Reichweite ausgelegt ist, dafür mehr auf Leistung. "Nur mit einen Software-Update lässt sich die Leistung nicht steigern, daher haben wir neue Komponenten entwickelt", erklärt Jochen Herrmann als technischer Geschäftsführer von Mercedes-AMG.
Dabei sitzt der Verbrenner vorne und der E-Antrieb an der Hinterachse. Neben der besseren Gewichtsverteilung erhöht das die Fahrdynamik, bietet einen Allradantrieb und gibt die benötigte Leistung spontan ab. Die Batterie des Systems hat die doppelte Leistungsdichte im Vergleich zu herkömmlichen Akkus.
Bei starkem Bremsen und Rekuperation lassen sich bis zu 90 kW in die Batterie einspeisen. "Normale Akkus würden schnell zu heiß werden, daher regulieren wir die Temperatur mit einem Wärmetauscher und bei großer Hitze über einen Kühlkreislauf", sagt Jochen Hermann. Das schnelle Laden und Entladen sichert eine eigene Kühlung mit 14 Litern nichtleitender Flüssigkeit.
Der Strom fließt schneller
Zur Leistungssteigerung entwickelte auch Lamborghini spezielle Kondensatoren, sogenannte Supercaps, die elektrische Energie schnell aufnehmen und wieder abgeben können. Im Supersportwagen Sián unterstützt eine E-Maschine mit 25 kW/34 PS den 6,5-Liter-V12 mit 577 kW/785 PS. Damit beschleunigt das Coupé in 2,8 Sekunden auf 100 km/h.
Bei jedem Bremsvorgang wird das Stromspeichersystem vollständig geladen und kann beim Beschleunigen bis 130 km/h sofort wieder freigegeben werden. Dazu hilft der E-Motor beim Rangieren. "Im Vergleich zu normalen Lithium-Ionen-Batterien sind die Supercaps dreimal leistungsstärker als eine Batterie mit gleichem Gewicht - oder dreimal leichter als eine Batterie mit gleicher Leistung", erklärt Maurizio Reggiani, Entwicklungschef bei Lamborghini.
