Fortschritte bei der Elektromotor-Entwicklung: Kleine Schritte, große Gewinne
Die Entwicklung der Elektromotoren schreitet stetig voran, wie Audi zeigt. Der Automobilhersteller hat 2018 den e-tron, ein SUV mit einem 95kWh-Akku und einer Reichweite von 411 Kilometern, auf den Markt gebracht. Sechs Jahre später bietet Audi mehrere elektrische Modelle an, darunter das Q6 e-tron, das auf dem neuesten PPE-Plattform basiert. Autofabrikanten nutzen solche Plattformen oft, um die neuesten Technologien im Bereich der Elektromotoren zu präsentieren.
Das PPE-Plattform ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen Audi und Porsche. Der erste Audi, der auf diesem Plattform basiert, ist der Q6 e-tron, ein etwas kleineres SUV als der e-tron aus dem Jahr 2018, der heute als Q8 e-tron bekannt ist. Der Q6 hat einen 100kWh-Akku mit einer Reichweite von 625 Kilometern. Diese Reichweitenverbesserung ist nicht nur auf technische Verbesserungen zurückzuführen, sondern auch auf die Verwendung neuer Elektromotoren.
Eines der klarsten Unterschiede zwischen dem Q8 e-tron und dem PPE-Plattform ist die Art der Elektromotoren, die verwendet werden. Der Q8 e-tron verwendet ausschließlich asynchrone Elektromotoren (ASM), während der Q6 e-tron eine Kombination aus ASM- und permanentmagnetischen Synchronmotoren (PMSM) verwendet. Um zu verstehen, was der Unterschied zwischen diesen beiden Motortypen ist, müssen wir zunächst kurz erklären, wie eine Elektromotor funktioniert. Der Stator sitzt fest in der Elektromotor, während der Rotor 'los' in dem Stator drehen kann und schließlich die Räder antreibt. Der Stator enthält Kupferdrähte, die mit Strom ein magnetisches Feld erzeugen, das den Rotor bewegt. Was der Rotor tut, hängt von der Art der Elektromotor ab.
Bei einem PMSM hat der Rotor ein eigenes, permanent magnetisches Feld, das dem Feld des Stators folgt. Die Magnetfelder des Stators und des Rotors drehen hier synchron. Bei einem ASM ist das nicht der Fall, da der Rotor kein eigenes magnetisches Feld hat. Stattdessen wird ein magnetisches Feld durch den Stator erzeugt, dem der Rotor folgt, wobei der Stator mit einer höheren Drehzahl als das magnetische Feld des Rotors dreht. Dadurch drehen sich die Magnetfelder des Rotors und des Stators nicht synchron, was bei PMSM-Motoren der Fall ist.
Beide Motortypen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile und werden entsprechend in Elektrofahrzeugen eingesetzt. Durch die unterschiedliche Drehzahl des Rotors und des Stators tritt bei einem ASM 'Slip' auf, was Energieverlust bedeutet. Bei einem PMSM ist dieser Slip nicht vorhanden, wodurch ein PMSM-Motor während des aktiven Gebrauchs effizienter ist. Das Problem des permanenten Feldes des Rotors des PMSM ist jedoch, dass es immer einen Widerstand hat, sogar wenn der Motor nicht verwendet wird. Wenn Sie also während der Fahrt den Fuß vom Gaspedal nehmen, hat ein PMSM aufgrund dieser Widerstand, den ein ASM nicht hat. Der Rotor eines ASM hat, wenn der Motor nicht verwendet wird, kein magnetisches Feld und dreht sich daher 'frei' im Stator, solange der ASM-Motor nicht verwendet wird.
Daher ist ein PMSM besser geeignet als primärer Motor, wie Sebastian Blanke, Leiter des Teams, das die EV-Motoren in der ungarischen Audi-Fabrik entwickelt, erklärt. Wenn Sie dann einen zusätzlichen Motor für den Allradantrieb und mehr Leistung in Spitzenmomenten wünschen, können Sie auf der anderen Achse noch einen ASM einbauen. "Im Grunde genommen ist der Q6 e-tron ein Heckantrieb", sagt Blanke. "Das bedeutet, dass der hintere Elektromotor am häufigsten verwendet wird. Wir verwenden einen PMSM-Motor an der Hinterachse, weil er dort am effizientesten ist."
Wenn Sie permanenten Allradantrieb wünschen, kann es logisch sein, PMSM-Motoren auf der Vorder- und Hinterachse zu verwenden. Für reguläre Konsumentenfahrzeuge ist es jedoch laut Blanke logischer, eine Kombination aus ASM- und PMSM zu verwenden, wenn Sie auf beiden Achsen Antrieb wünschen. Während des normalen Gebrauchs ist der Q6 e-tron daher ein Heckantrieb-EV, wobei der vordere Motor nur beim starken Beschleunigen oder bei geringem Grip verwendet wird. So nutzen Sie die Vor- und Nachteileboth