FACHWISSEN 4/18 89
Bild 8. Die aktuelle Entwicklung von Schaeffler umfasst einen permanenterregten SynchronRadnabenmotor, welcher auch die wassergekühlte Steuer- und die Leistungselektronik im Rad unterbringt. das Radlager extrem steif ausgeführt sein. Innerhalb des Rotors ist – durch ein Wärmeleitblech getrennt – die Trommelbremse angeordnet. Diese hat vor allem die Aufgabe der Fahrzeugsicherung im Stand. Gebremst wird nach Möglichkeit durch die Elektromotoren.
Das Steuergerät für den Elektromotor befindet sich im unteren Teil des Gehäuses. Dabei handelt es sich um eine Steuerelektronik mit Schnittstellen einerseits zur Leistungselektronik und zum Fahrzeug, andererseits aber auch zu einem Kommutierungssenor. Im Fahrzeugsteuergerät werden die allgemeinen Sensordaten gesammelt. Dazu gehört beispielsweise der Drehmomentwunsch des Fahrers oder antriebsbeeinflussende Grös sen der Fahrerassistenzsysteme. Die Leistungselektronik befindet sich im oberen Teil des Gehäuses. Diese besteht aus einer Hochstrom-, einer Treiberplatine, einem Zwischenkreiskondensator und einem IGBT-Modul. Die Leistungselektronik ist wie auch die elektrische Maschine wassergekühlt. 2016 wurde eine Weiterentwicklung des Radnabenmotors in einem 7x18-Zoll-Rad vorgestellt. Der elektrische Motorenaufbau blieb im Wesentlichen unverändert, doch an den Details wurde viel gearbeitet. So konnte das dauerhaft zur Verfügung stehende Drehmoment von 350 Nm auf 500 Nm erhöht und das kurzzeitig
maximal erreichbare Drehmoment von 700 Nm auf 810 Nm gesteigert werden. Pro Achse sind zwei Motoren verbaut, damit verdoppelt sich das Drehmoment, und so kann es fahrdynamisch im Projektträger auch mit dem Serienprodukt mithalten. Ausblick Radnabenantriebe oder radnahe Motoren werden bislang nur in kleinen Serien in Nutzfahrzeugen, Stadtbussen und im militärischen Bereich eingesetzt. Den Radnabenantrieb für einen Bus stellte der chinesische Hersteller BYD am Automobil-Salon in Genf bereits 2011 vor (Bild 9). In der Zwischenzeit erlangte dieser Antrieb die Serieneinführung. Das elektrisch betriebene Rennfahrzeug der Formula-Student-Serie der ETH Zürich (Pilatus), welches dieses Jahr erneut am Autosalon am Stand des Autogewerbeverbandes der Schweiz ausgestellt wurde, verfügt über vier Radnabenmotoren, deren Drehmoment aber noch über ein Planetengetriebe übersetzt wird. In dieser Konstellation gelingt es den jungen Ingenieuren, ihr Fahrzeug in 1.9 s von 0 auf 100 km/h zu beschleunigen.
Das ist aber wohl kaum das Ziel der Autoindustrie. Vielmehr soll versucht werden, Fahrzeuge mit neuen Eigenschaften marktfähig zu machen. Dazu gehören beispielsweise Busse ohne Führerstand und Motorraum oder Stadtfahrzeuge mit Allradlenkung, bei denen jedes Rad um 90° eingeschlagen und so seitlich in Parklücken gefahren werden kann. Die Zukunft wird zeigen, ob und wann der Markt für derartige Lösungen reif ist. FRAGEN 1. Rechnen Sie den Energievergleich von Seite 86 nach. Der Energieinhalt von Benzin beträgt nach dem Tabellenbuch (SVBA) 43 MJ/kg, die Dichte liegt bei 0.75 kg/dm3. Der Energieinhalt von Li-IonenAkkumulatoren ist nach Wikipedia 240 Wh/kg bzw. 500 Wh/Liter. Berechnen sie die masse- und volumenmässigen Verhältnisse zwischen dem fossilen und dem elektrischen Energieträger. 2. Warum muss die Radschüssel beim Rad des Radnabenmotors an der Felgenschulter angeschweisst werden? 3. Warum ist das Radlager bei Radnabenmotoren extrem belastet?
LÖSUNG ZUR AUSGABE 3/2018 1. Die Aktoren von Schiebenockensystemen werden elektromagnetisch angesteuert. 2. Während des Durchlaufens des Grundkreises (Zylinder 1: 180° – 630°) 3. Verminderung der Gaswechsel verluste (weit geöffnete Drosselklappe, Miller-Zyklus), geringere Reibungsverluste, da bei kleinem Hub das Ventil weniger geöffnet werden muss. Höhere Einströmgeschwindigkeit, dadurch bessere Durchwirbelung. Bild 9. Radnahe Motoren 2011 am Autosalon in Genf bei der chinesischen Marke BYD.