E-Motoren bis 300 kW bei 48 V Neue Motoren revolutionieren E-Mobilität

Inhärente Redundanzen

Damit ist der Motor aber auch mit einer inhärenten Redundanz ausgestattet. Fällt eine Phase oder auch mehrere aus, kann das Auto aus eigener Kraft die nächste Reparaturwerkstatt erreichen, wenn auch mit verminderter Leistung. Bei gewickelten Motoren würde der Ausfall einer Phase zum Stillstand des Fahrzeugs führen. Noch wichtiger ist diese Redundanz für Flugzeugmotoren, den sie trägt erheblich zu einem sicheren Fliegen bei.

Ein weiterer großer Vorteil: Je nachdem, wie viele Phasen im Motor verbaut werden, lassen sich unterschiedliche Leistungsklassen einfach herstellen. Die Grundelemente – also die Phasen plus Leistungselektronik – können in hohen Stückzahlen kosteneffektiv gefertigt werden. Auf diese Weise lassen sich die modular konzipierten Motoren über ein weites Leistungsspektrum aufbauen, wie Patzak erklärt: »Unseren Hauptmarkt sehen wir in Motoren mit Leistungen zwischen 30 kW und 300 kW.«

Keine Permanentmagnete, keine Seltenen Erden

Aufgrund der Vorteile der ISCAD-Technologie kann Volabo auf Permanentmagnete verzichten und trotzdem eine hohe Effizienz erreichen. Bisher wurden aufgrund der höheren Effizienz fast ausschließlich Permanentmagnetmotoren in Elektroautos verbaut, um die Batteriekapazität besser auszunutzen und so eine höhere Reichweite zu erzielen. »Wir können mit ISCAD ohne Seltene Erden nahe an die Effizienz von Permanentmagnetmotoren kommen«, sagt Adrian Patzak.

Das ist auch deshalb interessant, weil die Permanentmagnete ohne die teuren Seltenen Erden wie z.B. Neodym in der Regel nicht auskommen, die über nicht gerade umweltfreundliche Prozesse gewonnen werden müssen und die teilweise nicht einfach zu beschaffen sind. »Unsere Motoren bestehen überwiegend aus Aluminium und Eisen, die hochverfügbar und günstig sind«, freut sich Patzak.

Doch das ist noch lange nicht alles. Weil die Spannung trotz hoher Leistungsfähigkeit auf 48 V begrenzt ist – herkömmliche Motoren für E-Autos arbeiten mit 400 bis 800 V – sind keine IGBTs erforderlich, um die Ströme zu steuern; es genügen zwei MOSFETs pro Phase. Sie sind nicht nur kostengünstiger, ihr Wirkungsgrad liegt auch über dem der IGBTs, was die Effizienz des Antriebs noch einmal erhöht – vor allem im für Fahrzeuge relevanten Teillastbereich.

Kosteneffiziente Produktion

Zum einen reduzieren sich die Produktionskosten, denn es muss nicht mehr aufwändig mit Kupfer gewickelt werden, ein Prozess, für den bisher oftmals Handarbeit nötig war. Den Aluminiumstator zu fertigen stellt dagegen produktionstechnisch keine große Herausforderung dar. Für den Rotor gilt das Gleiche, er wird wie bei Asynchronmaschinen üblich z.B. im Aluminiumdruckgussverfahren gefertigt. Deshalb ist der Motor insgesamt denkbar einfach aufgebaut.

»Die Innovation steckt in der Elektronik und in der zentralen Steuereinheit, die dafür sorgt, dass der vielphasige Motor sauber läuft«, sagt Adrian Patzak. Vor allem die Steuersoftware enthalte wesentliches Know-how von Volabo. Denn es ist nicht einfach, die vielen Phasen so zu schalten, dass der Motor optimal läuft. Allerding ist es den Ingenieuren gelungen, die Steuersoftware auf den üblichen, in der Automobiltechnik verwendeten Controllern laufen zu lassen, es sind also keine exotischen und teuren Steuereinheiten erforderlich.
Aber auch auf dem Gebiet der Leistungselektronik und deren Integration konnte Volabo über das letzte Jahr erhebliche Fortschritte erzielen. Gegenüber den Prototypen der dritten Generation hat das Unternehmen in der aktuellen vierten Generation die Baugröße der Elektronikkomponenten noch einmal um mehr als die Hälfte reduziert.