Formel E

Formel E: Der Antriebsstrang des BMW iFE.18 im Detail

Timo Pape

Timo Pape

Am 15. Dezember holte der neue BMW iFE.18 in Diriyya seinen ersten Formel-E-Sieg. Das Herzstück des für Saison 5 neu entwickelten Fahrzeugs ist der Antriebsstrang mit dem Namen "Racing eDrive01". In ihm fließt die technologische Expertise von BMW Motorsport und BMW i zusammen. Die Ingenieure aus dem Motorsport und der Serienentwicklung überführten in enger Zusammenarbeit das Wissen und die Erfahrung von BMW i in einen Hochleistungs-Motorsportantrieb. Wir geben dir einen Überblick über die technischen Details des Racing eDrive01.

Die Entwicklung des BMW-Antriebsstrangs für die Formel E begann bereits Anfang 2017. Der Racing eDrive01 entstammt der Vorentwicklung für Serienantriebe und wird im selben Prototypenbau produziert wie die nächste Generation der Serienantriebe von BMW i. Er profitiert dabei von der Erfahrung der Serieningenieure in manueller und mechanischer Fertigung von E-Motoren und ihren Komponenten. Mehr als ein Viertel des Vorentwicklungsteams arbeitet auch für das Formel-E-Projekt.

Mitte 2017 waren die ersten Konzepte des Racing eDrive01 erstmals auf dem Prüfstand – demselben, der auch für die Vorserie verwendet wird. Anfang 2018 begann nach der Lieferung des Test-Chassis und der Einheitsbatterie der Bau des Testfahrzeugs. Bis zum Roll-out des BMW iFE.18 im April 2018 durchlief der Antriebsstrang im Rahmen umfangreicher Prüfstandstests zahlreiche Entwicklungs- und Optimierungsschleifen.

Während der Racing eDrive01 in seiner Entwicklung stark von der Erfahrung der Serieningenieure profitiert, fließen die Erkenntnisse, die die Ingenieure von BMW i Motorsport im harten Wettbewerbsumfeld der Formel E gewinnen, direkt zurück in die Entwicklung zukünftiger E-Antriebe für BMW-Serienfahrzeuge. Der Rennsport ermöglicht die Erprobung neuer Materialien, Technologien und Arbeitsweisen unter extremen Bedingungen und ohne Rücksicht auf limitierende Faktoren. So bildet der Technologietransfer zwischen Motorsport und Serienentwicklung einen Kreislauf und wird dadurch beim Formel-E-Projekt so intensiv wie noch nie zuvor in der Geschichte der BMW Group.

Insbesondere die Tatsache, dass die BMW auch die fünfte Generation ihrer Elektroantriebe wieder selbst entwickelt und dadurch eine optimierte Infrastruktur für Fertigung und Entwicklung geschaffen hat, bietet für das Formel-E-Projekt große Vorteile. Diese Entwicklungsfabrik macht es möglich, innerhalb kürzester Zeit speziell auf den Motorsport zugeschnittene technologische Lösungen zu liefern. Im konkreten Fall der Formel E wurden zum Beispiel Dutzende Entwicklungsvarianten quasi über Nacht rechnerisch und per Simulation generiert, aus denen die Ingenieure zielgenau die für das Projekt passende Lösung auswählen konnten.

Antriebskomponenten: E-Maschine, Kühlung & Inverter

Der Racing eDrive01 setzt sich zusammen aus der E-Maschine, dem Kühlsystem und dem Inverter. Ziele bei der Konstruktion aller Komponenten waren maximale Effizienz, höchstmögliche Leistungsdichte und eine möglichst kompakte Leichtbauweise. Erreicht wurden diese Ziele in erster Linie durch die Verwendung neuester Materialien, Technologien und Prozesse.

Die E-Maschine setzt sich im Wesentlichen aus drei Teilen zusammen: dem Rotor, dem Stator und dem Gehäuse. Der Rotor verfügt unter anderem zur Gewichtsreduzierung und zur Festigung über Bandagen aus Faserverbundwerkstoffen. Des Weiteren kommen Materialien wie zum Beispiel hochwärmeleitfähige Harze, Titan und Keramiken zum Einsatz. Die Kombination ergibt eine sehr hohe gravimetrische Leistungsdichte.

Die Kühlung der E-Maschine erfolgt über eine nahezu 360 Grad umfassende Kühlgeometrie im mittels Additive-Manufacturing-Verfahren hergestellten Aluminiumgehäuse. Zusätzlich kommen hochwärmeleitfähige Materialien wie Keramik und Vergussharze zum Einsatz. Dank CFD-Optimierung ist der Druckabfall minimal, und maximale Effizienz wird gewährleistet.

Der Inverter wandelt den aus der Einheitsbatterie kommenden Gleichstrom in jenen Wechselstrom um, der die E-Maschine antreibt. Teile seines Gehäuses sind aus Faserverbundwerkstoffen gefertigt. Im Inneren kommen für die Halbleiter mehrere MOSFETS (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) mit neuester Siliciumcarbid-Technologie zum Einsatz. Dank dieser Technologie erzielt der Inverter eine sehr hohe Spannungsfestigkeit bei gleichzeitig reduzierter Baugröße und minimalen Leistungsverlusten und ist deshalb kleiner und leichter. Zur höchstmöglichen Effizienz des Inverters tragen zudem ein effektives Kühlsystem und ein verlustoptimiertes Schaltungslayout bei.

Daten des Racing eDrive01 im Vergleich zum Antrieb des BMW i3

 

Gewicht des Antriebs - 50 Prozent
Performance des Antriebs + 100 Prozent
Größe des Antriebs - 66 Prozent
Energiedichte des Antriebs + 300 Prozent
Drehmomentdichte des Antriebs    + 100 Prozent
Maximale Drehzahl des Antriebs + 100 Prozent

 

 

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