Wolfang Ziebart, „Vater“ des ersten vollelektrischen Jaguar I-Pace hat im Oktober 2018 auf Einladung des Österreichischen Vereins für Kraftfahrzeugtechnik (Prof. Geringer, Prof. Lenz, TU Wien) in Wien einen beeindruckenden Vortrag zu Entwicklung des I-Pace und der Elektromobilität gehalten. Hier die zentralen Aussagen portioniert zusammengefasst.
Wolfgang Ziebart über:
…das optimale Elektrofahrzeug
Die Batterie als größter Einzelblock gehört unter den Fahrzeugboden, unter das Bodenblech und zwar flach. Das führt automatisch dazu, dass die Sitzposition um 150 mm nach oben kommt. Es ist nicht so wie viele vermutet haben, dass die Marketingabteilung erkannt hat, dass das SUV-Segment am schnellsten wächst und man deshalb ein SUV machen soll, sondern wir haben umgekehrt überlegt, wie sieht das optimale Elektrofahrzeug aus.
…zwei Motoren sind besser als einer
Ein Motor ist preisgünstiger als zwei. Aber wenn sie einen Motor wählen, sind sie schon im Bereich der Kompromisse. Da müssten sie möglichst hohe Last auf die angetriebene Achse geben. Deshalb war für uns von vornherein klar, wir treiben mit zwei Motoren an. Der hintere schwerpunktmäßig zum Antreiben und Beschleunigen, der vordere schwerpunktmäßig zum Rekuperieren. Sie sind auch beide gleich groß, weil die Rekuperation für uns sehr wichtig war, und wir rekuperieren mit bis zu 150 kW beim Verzögern. Das können sie auf der Hinterachse nicht machen.
…die Antriebskraftverteilung elektrisch besser funktioniert
Wenn sie zwei Motoren haben, können sie die Drehmomente zwischen der Vorder- und Hinterachse beliebig verteilen. Die Elektromotoren sind viel schneller als ein Verbrennungsmotor. Drehmoment anzupassen bei einem Verbrennungsmotor geht sehr langsam. Beim klassischen Allradantrieb haben sie eine gewisse Verteilung der Drehmomente auf Vorder- und Hinterachse, entweder sie ist konstant oder sie können sie in gewissen Grenzen variieren. Bei zwei Elektromotoren können sie beliebig verändern und verteilen.
… die Schlupfregelung elektrisch besser funktioniert
Die Stabilitätsregelung machen sie normalerweise über einen Bremseingriff, wenn zum Beispiel die Hinterachse abweicht von der Stellung des Lenkrads, greifen sie über die Bremsen ein und bringen den Wagen wieder in die Richtung, in die das Lenkrad zeigt. Diese Eingriffe machen wir bei kleineren und mittleren Auslenkungen grundsätzlich über die Drehmomentverteilung der Motoren und erst bei ganz großen Abweichungen gehen wir auf die Bremse. Das heißt sie merken nichts so richtig von diesem Vorgang.
… die Batteriekühlung für die Lebensdauer essenziell ist.
Ein entscheidender Punkt ist die Gleichmäßigkeit der Kühlung. Die Temperatur sollten beim Normalbetrieb zwischen der heißesten und kältesten Zelle nicht mehr als zwei Grad abweichen sonst altert die Zelle auf höherer Temperatur schneller. Bei Extrembelastungen wie dem Schnellladevorgang sollte der Unterschied fünf Grad nicht überschreiten. Das geht sehr gut auf der durchgehenden Platte, auf der sind alle Module gleich drauf, alles ist gleich mit Kühlmittel durchflossen.
…man bei Wirkungsgrad und Kosten immer das Ganze im Auge haben muss
Es ist in der Tat wichtig, jedes, aber wirklich jedes Potenzial auszunützen, um den Energieverbrauch runter zu drücken. Wir haben 90 kWh Energie an Bord, das entspricht 9 Liter Benzin. Nun hat ein Verbrennungsmotor einen Wirkungsgrad von 30 Prozent, wir haben an die 100 Prozent. So haben wir äquivalent 25 bis 30 Liter Benzin im Tank. Deshalb haben wir uns auch für die Aluminiumkarosserie entschieden und die Synchronmaschinen eingesetzt. Manche Firmen tendieren dazu, Entscheidungen einzeln zu Fälle. Der Induktionsmotor wäre um 30 Prozent billiger. Wir haben alles auf eine einzige Größe zurückgeführt, und diese Größe lautet „Cost of Range“. Wenn sie zwei Prozent Wirkungsgradverlust an einer Komponente haben, muss die Batterie zwei Prozent größer werden. Und die Kosten der Batterie machen ungefähr 40 Prozent des Fahrzeugs aus.
…ein Wärmepumpensystem unverzichtbar ist
Wir verwenden eine Wärmepumpe, die bei 10 Grad Außentemperatur nur ein Drittel des Energieverbrauchs hat, verglichen mit der üblichen Heizenergie im Fahrzeuginnenraum. Wir haben drei Wärmekreise, der erst ist der Innenraum, der zweite die Batterie und der dritte die Leistungselektronik, und wir können die Wärme zwischen allen drei Kreisen beliebig verteilen.
… Reichweiten eher kleiner als größer werden
Ich glaube dass in Zukunft die Reichweiten kleiner werden, die die Leute von einem Elektrofahrzeug erwarten, ganz einfach weil die Ladeinfrastruktur sich verbessern wird und sie viel mehr Möglichkeiten haben werden, den Wagen aufzuladen.
… der Mehrpreis für Elektroantrieb bei Kleinwagen besonders schmerzhaft ist
Der Mehrpreis, den sie in der Oberklasse für ein Elektroauto bezahlen müssen, ist gegenüber einem klassischen Auto relativ bescheiden. Wenn sie die Steuergesetzgebung weglassen, ist das Elektrofahrzeug etwa 10 Prozent teurer als der verbrennungbetriebene Wagen. Das Ganze stellt sich am unteren Ende der Modellpalettevöllig anders dar, also bei Kleinwagen. Dort haben wir einen Mehrpreis von 50 Prozent bis zum Doppelten.
… die Belastung des Stromnetzes punktuell kritisch werden kann
Die Netzbelastung daheim ist nicht so kritisch, weil ihr Anschluss daheim ist meist dreiphasig mit 50 bis 60 Ampere. Kritisch wird der nächste Hebel zur Mittelspannung an einem dieser Trafohäuschen. Die sind so ausgelegt, dass die mittlere Leistung, die von dort abgezogen wird, pro Haus im Schnitt nur 3 kW beträgt. Trotzdem verteilt sich die Belastung statistisch, es macht aber Sinn auf dieser Ebene ein Lastmanagement einzuführen, das es bei großen Gebäuden sowieso gibt.
…Elektroantrieb für Personenwagen sinnvoll ist, aber nicht für alle Fahrzeuge
Wenn sie wie im Personenverkehr die Energie sinnvoll in einer Batterie speichern können, dann ist das die richtige Lösung. Wenn sie einen Lastwagen haben, der 1300 km fahren soll dann macht das keinen Sinn, weil die Batterie riesig sein muss. Dann ist der Wasserstoff ein guter Ansatz. Auch für synthetische Kraftstoffe, die in der Energiebilanz nicht wahnsinnig gut wegkommen, gibt es Anwendungsfälle, wenn sie an die Fliegerei denken.
Dokumentation: Rudolf Skarics