Elektromobilität
Allrad-Antrieb für Elektro-Krafträder entwickelt
Nach drei Jahren wurde das Verbundprojekt 'Sicherheitsfahrwerk mit Elektro-Allradantrieb für E-Bikes und E-Motorräder' erfolgreich abgeschlossen. Die Universität Ulm stellte gemeinsam mit Gigatronik und den Firmen ID-Bike und ipdd einen funktionsfähigen Prototypen vor.
Während der Allradantrieb im Auto bei widrigen Straßenverhältnissen sehr geschätzt wird, hat er sich bei den Zweirädern noch nicht durchsetzen können – obwohl das Antriebsprinzip auch hier enorme Vorteile mit sich bringt. Vor allem aufgrund von Problemen bei der Konstruktion konnte sich ein zusätzlicher Motor am Vorderrad bisher nicht in der Serienproduktion durchsetzen.
Ingenieure des Instituts für Mess-, Regel- und Mikrotechnik der Universität Ulm haben nun einen Allradantrieb für E-Motorräder und sonstige elektrisch betriebene Zweiräder entwickelt, der die Fahrsicherheit in allen Fahrsituationen erhöht und das Energiemanagement optimiert. Als Prototyp diente ein Elektroleichtkraftrad mit Nabenmotor auf Basis des bis zu 45 km/h schnellen Elmoto-Kleinkraftrads vom Fahrzeughersteller ID-Bike, der das “Krad” für den Allradantrieb modifizierte. Gigatronik hat das Testgefährt mit einem hybriden Energiespeicher ausgestattet und eine neue Stromregelung für die Elektromotoren implementiert, damit beim Bremsen Energie zurückgewonnen werden kann. Für den Fall, dass der Speicher voll ist oder der Fahrer bei geringen Geschwindigkeiten bremsen muss, hat die Produktdesign- und -entwicklungs-Agentur ipdd, eine elektromechanische Bremseinheit bereitgestellt, mit der über eine elektrische Ansteuerung auch die klassische Reibbremse eingesetzt werden kann.
Der Prototyp verfügt über eine Gesamtsteuerung, die den Fahrerwunsch für Antrieb oder Bremsen auf die Räder verteilt. Über ein sensorgestütztes Verfahren erfasst die Steuerungseinheit zusätzlich den momentanen Fahrzustand und passt daraufhin gezielt die Verteilung von Brems- oder Antriebsmomenten auf Vorder- und Hinterrad an. Weiterer Vorteil der zwei über den Elektromotor angetriebenen sowie gebremsten Rädern: Es kann deutlich mehr und effizienter Bremskraft gewonnen und als Energie gespeichert werden. Dadurch wird die Reichweite erhöht und es tritt kaum Verschleiß beim Bremsen auf. Den so entstehenden zusätzlichen Freiheitsgrad im Vergleich zu Elektrokrafträdern mit Einzelmotoren nutzte das MRM, um die Energieeffizienz zu steigern: Die Entwickler haben einen intelligenten Algorithmus programmiert, der die optimale Ansteuerung der beiden Motoren in Echtzeit berechnet. Gleichzeitig berücksichtigt der Algorithmus nach wie vor vom Fahrer ausgeführtes Bremsen oder Gasgeben. Die Ulmer Wissenschaftler konnten mit diesem System auch die Sicherheit während des Fahrens steigern: Zusätzlich haben sie ein Zweirad-ABS entwickelt, das ebenfalls über die Elektromotoren funktioniert. Hierdurch bietet sich eine einfache und kostengünstige Möglichkeit, diese Technik in allen Leistungsklassen zu realisieren, insbesondere auch bei Leicht- und Kleinkrafträdern, wo solche Systeme heutzutage noch nicht verfügbar sind. Auch die Sicherheit wird gesteigert: Der intelligente Algorithmus übernimmt die richtige Dosierung von Bremskraft auf beide Räder in kritischen Situationen. So wird dem gefährlichen Bremslenkmoment, der vor allem in Kurven zum Unfall führen kann, entgegengesteuert.
Die Ergebnisse des Verbundprojekts können auf alle Klassen von Zweirädern mit elektrischem Antriebsstrang übertragen werden. Auch herkömmlich angetriebene Motorräder können von den Erkenntnissen profitieren und deutlich sicherer werden. Sind diese mit sogenannten Brake-by-Wire-Systemen ausgestattet, lassen sich die entwickelten Algorithmen auch bei diesen Zweirädern problemlos integrieren.
