Nabenmotoren als Effizienz-Boost Sinnvoll autonom fahren

Der 48-V-Motor in der Radnabe erlaubt es, den Wirkungsgrad von Autos um den Faktor 10 zu verbessern.

48-V-Motoren lassen sich sehr kompakt und kostengünstig aufbauen. Warum den Motor also nicht gleich in die Räder eines Fahrzeugs integrieren? Diese Idee umzusetzen hat sich Indigo Technologies vorgenommen.

Die Motoren in den Naben der Räder zu integrieren schafft viel Platz im Auto: Der Motor fällt genauso weg wie der gesamte Antriebsstrang. Das gibt den Designern der Auto-Chassis ganz neue Möglichkeiten; gleichzeitig vereinfacht sich der Aufbau und das Gewicht reduziert sich – mit allen damit verbundenen Vorteilen. »Bis um den Faktor 10 ließe sich der Wirkungsgrad solcher Fahrzeuge gegenüber konventionellen Autos steigern«, sagt Dr. Brian Hemond, CEO von Indigo Technologies.

Der enorme Effizienzgewinn, den Hemond in Aussicht stellt, kann nicht alleine dadurch zustande kommen, dass einfach Verbrenner durch Elektromotoren ersetzt werden. Wie sich der Wirkungsgrad eines Autos grundlegend – und nicht nur um ein paar Prozentpunkte – verbessern lässt, das haben sich die Ingenieure von Indigo reiflich überlegt.

Immerhin war die Firma schon 2010 gegründet worden, ist aber erst vor Kurzem mit den Ergebnissen der Überlegungen – und mit einem Prototypen – an die Öffentlichkeit gegangen. Das wichtigste Resultat: Die Effizienz eines Fahrzeugs lässt sich nur dann wirklich erhöhen, wenn die Masse verringert wird.

Um die Masse zu verringern, stellen die Nabenmotoren den wichtigsten Schritt dar. Denn damit fällt schon einmal der Antriebsstrang zum größten Teil weg und die Motoren können gleichzeitig – also umsonst – die Energie für das Stabilisierungssystem liefern. Es gibt also keine Dopplungen durch getrennte Antriebs- und Stabilisierungssysteme mehr. »Damit lässt sich die Masse eines Autos auf 200 bis 400 kg reduzieren«, so Hemond.

Ganz neu ist die Idee nicht. Schon im Jahr 1900 hat der Lohner-Porsche auf der Pariser Weltausstellung für Aufmerksamkeit gesorgt. Mit seinen Nabenelektromotoren hatte er eine Geschwindigkeit von damals aufsehenerregenden 50 km/h erreicht – versorgt von einer Bleisäurebatterie.

Doch warum setzte sich das Konzept nicht durch? Einmal, weil die Verbrennungsmotoren sehr viel effektiver wurden. Aber es kommen bis heute noch weitere entscheidende Faktoren hinzu. Die Motoren sind im Rad viel höheren Belastungen ausgesetzt als im Fahrzeuginneren, müssen also sehr robust sein. Zudem sitzen sie außerhalb des Stabilisierungssystems. Das fördert den Fahrkomfort nicht gerade. Beide Probleme stellten bisher größere Hürden dar, weshalb Nabenmotoren derzeit weder im Fokus der großen Hersteller liegen noch in dem der meisten E-Auto-Startups.

Genau diese Hürden will Indigo Technologies mit ihrer neuen Technik nun übersprungen haben. Dabei kommt nicht von ungefähr, dass die Firma deshalb auf 48-V-Motoren setzt. Denn diese Spannungsebene ist sicher, sowohl für die Insassen als auch während des Baus der Autos. Auch bei Unfällen treten weniger Probleme für die Retter auf.

Zudem lassen sich die Motoren aus Basiselementen modular sehr robust und kostengünstig aufbauen. Auf diese Weise kann Indigo die 48-V-Motoren auf ihre jeweiligen Einsatzbedingungen sehr genau zuschneiden. In der Praxis begrenzt nur die Schaltzeit, um die Spulen ein- und auszuschalten, ihre Anzahl. Je höher die Anzahl der Phasen, umso mehr steigen allerdings Komplexität und Kosten für die Steuerelektronik. Es kommt also immer auf die Randbedingungen an, um den für seinen jeweiligen Einsatzzweck optimal geeigneten Motor aufzubauen.