Konzepte für die urbane Mobilität
Weltrekorde mit Frameless-Motoren
Das TUfast-Eco-Team will die Entwicklung von Urban Concept Cars vorantreiben. Mit Hilfe der Frameless-Motoren von TQ konnte das Team bereits zwei Weltrekorde mit seinen Elektro-Boliden aufstellen.
Der TUfast e.V. ist ein interdisziplinärer, studentischer Verein der TU München, der Forschung und Technologie vereint und sich der Zukunft der urbanen Mobilität verschrieben hat. Zu diesem Zweck entwickelt das komplett über Spenden und Sponsoren finanzierte TUfast-Eco-Team sogenannte Urban Concept Cars, die auf extreme energetische und aerodynamische Effizienz ausgelegt sind und bereits zwei Weltrekorde aufgestellt haben. Darüber hinaus hat das TUfast-Eco-Team ein autonomes Fahrsystem für seine Prototypen entwickelt und nimmt an internationalen Motorsportwettbewerben wie dem Shell Eco Marathon oder der Bridgestone World Solar Challenge teil.
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Zur Zusammenarbeit mit dem Motorenhersteller und Elektronikspezialisten TQ kam es, als der TUfast im Jahr 2016 seinen ersten Weltrekordversuch startete und sich die Suche nach einem geeigneten Motor für den Prototypen des eLi 16 enorm schwierig gestaltete. »Damals haben wir auf dem Markt kein Produkt gefunden, das für unseren Zweck sinnvoll war«, erinnert sich Tim Buttkus, technischer Leiter des TUfast-Eco-Teams. »Bei TQ wurden wir dann endlich fündig, denn TQ-RoboDrive konnte genau das liefern, was wir brauchten und auch heute immer noch brauchen: extrem leichte, hocheffiziente Motoren mit einer sehr hohen Energiedichte in genau dem Leistungsspektrum, das wir bedienen«, so Buttkus weiter.
Die Weltrekorde: niedrigster Energiebedarf und weiteste Distanz
Mit dem Innenläufermotor von TQ, einem sogenannten Frameless-Motor, konnte das TUfast-Eco-Team 2016 mit einem Energiebedarf von 81,16 Wh pro 100 km bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 25 km/h seinen ersten Weltrekord aufstellen. Mit diesem Erfolg in der Tasche beschloss TUfast, mithilfe der TQ-Motoren weitere Urban Concept Cars zu entwickeln. »Die Motoren von TQ sind seitdem unsere Antriebsmotoren, die wir je nach Modell an der rechten Vorder- oder Hinterachse verbaut haben. Sie bieten uns genau bei den Geschwindigkeiten, die wir fahren wollen, die höchste Effizienz«, erklärt Buttkus.
Im Jahr 2023 gelang dem Tüftlerteam mit dem Modell muc022 dann der nächste Coup: der Weltrekord über die größte Distanz eines Elektrofahrzeugs (non-solar) mit einer einzigen Batterieladung. Der muc022 schaffte herausragende 2.573,79 km und brach damit den bis dato bestehenden Weltrekord von 1.608,54 km. »Zu dem zweiten Weltrekordversuch kam es, als wir unser Auto für die Saison 2023 weiterentwickelt hatten und das Gewicht von 66 kg auf 60 kg verringern konnten. Wir hatten den Leichtbau damit auf die Spitze getrieben. Mit diesem Wagen wollten wir der Welt zeigen, was alles möglich ist, und hatten uns dann für den Weltrekordversuch entschieden«, kommentiert Tim Buttkus.
Kompakt, effizient und leistungsstark: die Schlüsselfaktoren für Urban Concept Cars
Generelle Aufgabenstellung des TUfast-Eco-Teams – wenn es nicht gerade Weltrekorde bricht – ist es, die Entwicklung von Urban Concept Cars voranzutreiben. Das heißt, der Verein sucht innovative Antworten auf die Frage, wie Automobilität in den städtischen Umgebungen der Zukunft im Idealfall aussehen kann. Dabei spielen Effizienz, Leichtbau und Aerodynamik eine große Rolle. »Wer ein hocheffizientes Fahrzeug bauen will, muss drei große Punkte beachten: Aerodynamik, Gewicht und elektrische Effizienz«, erläutert Buttkus.
»Bei den ersten beiden Punkten kann uns TQ unterstützen, denn die Frameless-Servomotoren verfügen über hohe Effizienz und Leistungsdichte. Darüber hinaus sind sie besonders klein und haben nur ein sehr niedriges Gewicht und damit eine sehr geringe schwingende Masse, was die Effizienz weiter erhöht. Die Leistungsdichte und Kompaktheit der Motoren von TQ helfen uns sehr, da wir nur einen sehr kleinen Bauraum zur Verfügung haben. Trotzdem benötigen wir eine hohe Energiedichte für maximale Effizienz – das macht die Motoren von TQ einzigartig«, sagt Buttkus.
Die Concept Cars von TUfast erzielen eine Effizienz von derzeit 240 km/kWh, und sind damit um ein Vielfaches effizienter als herkömmliche Elektroautos. Die Prototypen des Eco-Teams können mit einer deutlich kleineren Batterie viel weiter fahren. Zusätzlich erfüllen sie unter anderem mit Bremsen, Blinkern und Warnblinkern alle Vorgaben, die für den Stadtbetrieb nötig sind. Außerdem können sie im Stadtverkehr auch komplett autonom fahren – ein zusätzliches Feature, das selbstständiges Einparken und Objekterkennung umfasst und ein Urban Concept Car als solches klassifiziert.
Autonomes Fahren: TQ-Motoren im Antrieb und der elektrischen Lenkung
»Die TQ-Motoren nutzen wir in unseren Autos für zwei verschiedene Anwendungen: Die erste ist die Fortbewegung – unser Antriebsmotor. Die zweite Applikation ist sehr wichtig für unseren autonomen Fahrbetrieb, bei dem wir automatisch einparken und Objekten ausweichen können müssen. Hierfür haben wir einen, über einen TQ-Motor angesteuerten, elektrischen Lenkantrieb verbaut, der vorne an der Lenkung sitzt und das Fahrzeug komplett autonom steuern kann«, sagt Tim Buttkus. Auch bei Lenkmotoren ist es wichtig, dass diese klein sind.
Denn in der Lenkung gibt es noch weniger Platz als im Antrieb. Trotzdem muss auch dieser Motor sehr stark sein, da er genau an der Lenkachse sitzt und somit nur eine kleine Hebelwirkung hat. Diese Anforderungen erfüllt der Frameless-Motor von TQ. Ein autonomer Lenkantrieb erfordert zudem höchste Dynamik und Präzision. Der TQ-Motor mit seiner extrem hohen Polpaarzahl erreicht ein hohes Nenn- und Spitzendrehmoment – die entscheidende Voraussetzung für eine präzise Ansteuerung im Driverless-Modus.
In der Pole Position: ein hocheffizienter Solar-Rennwagen
Aus der Motivation heraus, der Welt zu zeigen, welch hohe Effizienzwerte in Zukunft in den Alltag Einzug halten könnten, ist auch das neueste Projekt von TUfast entstanden: die Teilnahme an der Bridgestone World Solar Challenge, dem größten studentischen Wettbewerb der Welt. Dafür entwickelt das Team aktuell einen Solar-Rennwagen – den lux025.
Im August 2025 geht es damit dann nach Australien. Die Wettkampfstrecke, die nur mit Solarenergie bestritten werden darf, erstreckt sich von Darwin ausgehend 3.000 Kilometer weit am Stück bis nach Adelaide. Das TUfast-Eco-Team erwartet für den lux025 dabei Spitzengeschwindigkeiten von 140 km/h. Interessenten, die Teil dieser Challenge werden möchten, können das zukunftsweisende Projekt auch über Fundraising unterstützen.
Der Autor
Robert Vogel
ist Sales & Business Development Manager bei TQ-RoboDrive.
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