Radnabenmotor im Aufwind?

Bei der Frage, wie das optimale Elektro-Auto der Zukunft aussieht, diskutieren die Experten in erster Linie über den Einsatzort des Motors, berichtet Technology Review in seiner aktuellen Ausgabe 04/08 (seit dem 20.3. am Kiosk oder hier online bestellbar).

Eigentlich könnte man bei Elektroautos auf den klassischen Motorraum verzichten (um zum Beispiel Platz für mehr Batterien zu schaffen), und auch ein Getriebe ist nicht mehr unbedingt nötig. Zudem werden die mechanischen Übertragungsverluste umso geringer, je näher man den Motor an die Räder heranrückt. Diese Überlegungen führen letztlich zu Motoren, die direkt in die Räder eines Autos integriert sind. Volvo etwa hat im Herbst 2007 auf der Internationalen Automobil-Ausstellung das Hybrid-Konzeptauto "Recharge" mit solchen Radnabenmotoren vorgestellt. "Der größte Vorteil ist, dass wir kein Getriebe mehr brauchen. Normalerweise hat man da zehn Prozent Energieverlust", sagt Projektleiter Ichiro Sugioka. Erste Studien darüber habe es bei Volvo schon 1990 gegeben, "aber wir mussten warten, bis wir auf ein Unternehmen mit einer einzigartigen Motortechnologie gestoßen sind, die uns ermöglichte, das zu tun, was wir vorhatten."

Die hoch gelobten Motoren stammen vom britischen Unternehmen PLM Flightlink. Eine "Neuerfindung des Rades" sei das, verkündete die an der Entwicklung beteiligte University of Portsmouth stolz. Im Prinzip handelt es sich aber um gewöhnliche Permanentmagnet-Motoren – allerdings extrem hochgezüchtete: "In diesem Motor gibt es 36 Elektromagneten – jeder mit einem eigenen Controller. Dadurch können wir bis zu 1000 Newtonmeter Drehmoment erzeugen, und trotzdem passt der Motor in eine 18-Zoll-Felge", schwärmt Sugioka.

Kritiker halten dem Radnabenantrieb allerdings vor, dass er durch die erhöhte Masse – bei PLM Flightlink 25 Kilogramm – in den Rädern die Fahreigenschaften erheblich verschlechtert. Volvo hat in seinem Testfahrzeug deshalb die mechanischen Bremsen eingespart. "Das Bremsen wird rein elektromagnetisch gemacht. Das erfüllt im Moment nicht die gesetzlichen Bestimmungen, aber es funktioniert", sagt Sugioka.

"Der Radnabenmotor wird momentan neu erfunden. Wir sehen ihn kommen – mit mächtigen Schritten", sagt auch Karsten Hoffmann, Spezialist für dieses Thema bei der Continental AG. Der Autozulieferer hatte Ende 2007 Siemens VDO übernommen, wo ein ähnliches System namens eCorner entwickelt wurde. Schon auf der IAA 2007 hatte Siemens VDO handverlesenen Interessenten einen Blick auf den ersten Prototypen gewährt: ein nur 15 Kilogramm schwerer Synchronmotor mit Permanentmagneten, der in eine 17-Zoll-Felge passt. Das fertige Produkt soll ein Standarddrehmoment von 150 Newtonmeter liefern und für maximal 20 Sekunden als "Overboost" sogar 400 Newtonmeter schaffen. Die Maximaldrehzahl wird mit 1800 bis 2000 Umdrehungen pro Minute angegeben, was bei einer 17-Zoll-Felge etwa 180 Stundenkilometern entspricht.

Der auf der IAA gezeigte Prototyp wurde zunächst als luftgekühlte Version ausgelegt. Doch dabei wird es nicht bleiben können, wie Hoffmann selbst sagt: "In unmittelbar nächster Umgebung haben Sie die Bremsen sitzen, die sich im Ernstfall auf 700 bis 800 Grad aufheizen, wenn Sie lange Bergabstrecken haben. Das müssen Sie natürlich irgendwie aus dem Rad herausbekommen. Und wir sind nicht so blauäugig zu glauben, das könnten wir luftgekühlt machen."

Bosch, der nach eigenen Angaben größte Autoausrüster der Welt, entwickelt längst ebenfalls elektrische Antriebe – "in nicht mehr allzu langer Zeit" werde man den Serienstart eines Hybrid-SUV von einem namhaften deutschen Autohersteller mit Bosch-Technik sehen, heißt es dort. Die Begeisterung für Radnabenmotoren teilt man in Stuttgart aber nicht: "Ich will nicht ausschließen, dass es in die Richtung gehen kann. Aber ich bin da bei Weitem nicht so optimistisch wie die Kollegen", sagt Matthias Küsell, Leiter des Projekthauses Hybrid. Küsell stört sich zum einen an den Kosten – bei Radnabenantrieben brauche man ja nicht nur die Motoren selbst mehrfach, sondern auch für jeden Motor eine eigene Leistungselektronik zur Stromversorgung und Regelung. "Wo wir aber eigentlich am meisten Sorgen haben – deswegen haben wir den Weg bisher auch nicht so intensiv beschritten –, ist die Tatsache, dass wir am Rad Schmutzwasser und allen möglichen anderen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind", sagt Küsell.

Für Anton Müller, Entwicklungsleiter bei der kleinen, aber feinen Firma L3 Magnet Motor, die seit rund 25 Jahren elektrische Antriebe für zivile und militärische Anwendungen entwirft, repräsentiert der Radnabenmotor jedenfalls "die höchste Kultur des elektrischen Fahrens". Trotzdem will er ihm nicht ohne Weiteres den Vorzug geben – nach seiner Erfahrung gleichen sich die Vor- und Nachteile von Radnaben- und zentralen Motoren aus: "In einem Fall sind die E-Maschinen besser, aber dann kommt der Getriebeverlust dazu, im anderen Fall sind die E-Maschinen schlechter, aber sie haben weniger mechanische Verluste." Richtig sinnvoll sei der Einsatz von Radnabenmotoren deshalb eigentlich nur, "wenn man alle damit vorhandenen Vorteile ausnutzt", argumentiert Müller. So könne man damit jedem Rad gezielt genau so viel Drehmo-ment zuweisen, wie für das optimale Fahrerlebnis gerade gebraucht wird. "Da kann man wirklich zusätzliche Freiheitsgrade erlangen. Und da macht es dann auch wirklich Spaß". (wst)