Die Technik der Formel E

In der Formel E treten alle Teams standardmäßig mit einem Einheitschassis an. Mit dem Start in die Saison 2018/19 löste der "FE18 Spark Racing Technology", besser bekannt unter dem Namen "Gen2", den in den ersten vier Jahren eingesetzten "Sport SRT_01E" ab. Nachdem die Autos der Formel E im ersten Jahr noch mit identischen Antriebssträngen auf die Strecke gingen, ist seit dem zweiten Meisterschaftsjahr 2015/16 die Eigenentwicklung an Elektromotor, Inverter, Getriebe, Hinterradaufhängung und Software für eingeschriebene Hersteller erlaubt. Inzwischen treten zehn von zwölf Teams mit einem eigens konstruierten Antriebsstrang an.

Die Batterie der Formel E ist ebenfalls ein Einheitsbauteil, das einer Kooperation zwischen McLaren Applied Technologies, Sony und Lucid Motors entstammt. Das Aggregat speichert insgesamt 54 kWh Energie, von denen den Fahrern im Rennen 52 kWh zur Verfügung stehen (analog zu 28 kWh nutzbarer Energie in der Einheitsbatterie von Williams Advanced Engineering, die in den ersten vier Saisons zum Einsatz kam).

Als Reifenlieferant der Formel E steuert Michelin profilierte 18-Zoll-Allwetterreifen bei, die auf Nachhaltigkeit ausgelegt sind und in der Regel einen gesamten Renntag überstehen. Alle Details finden sich weiter unten auf dieser Seite.

Das aktuelle Technische Reglement der Formel E ist öffentlich auf der FIA-Website einsehbar. Gleiches gilt für alle Informationen rund im die Homologation der Antriebsstränge durch die FIA.

Technische Daten

 

Kategorie Auto "Gen2" (2018) Auto "SRT_01 E" (2014)
Höchstgeschwindigkeit 240 km/h 225 km/h
Beschleunigung (0-100 km/h) 2,8 Sek 3,1 Sek
Max. Leistung (Qualifying-Modus)        250 kW (340 PS) 200 kW (272 PS)
Leistung Rennmodus 200 kW (272 PS) 180 kW (245 PS)
Leistung Attack-Mode 235 kW (320 PS) -
Leistung FANBOOST 250 kW (340 PS) 180 bis 200 kW (100 kJ)
Batterie Lithium-Ionen-Akkumulator    Lithium-Ionen-Akkumulator   
Batterie-Kapazität (nutzbar) 52 kWh 28 kWh
Max. Rekuperation 250 kW 150 kW
Spannung 900 V n/a
Antrieb Heckantrieb Heckantrieb
Motorumdrehungen pro Minute n/a 19.000
Drehmoment n/a 150 Nm
Max. Längsbeschleunigung 1,75 G 1,75 G
Max. Bremsverzögerung 3 G 3 G
Bremstemperatur 500-800 °C 500-800 °C

 

Maße und Gewicht

 

Kategorie Auto "Gen2" (2018)           Auto "SRT_01 E" (2014)          
Länge 5.160 mm 5.000 mm
Breite 1.770 mm 1.800 mm
Höhe 1.050 mm 1.250 mm
Spurweite 1.505 mm 1.300 mm
Vordere Spur 1.553 mm n/a
Hintere Spur 1.505 mm n/a
Radstand 3.100 mm n/a
Bodenfreiheit 75 mm (max.) n/a
Gesamtgewicht (inkl. Fahrer)           900 kg 880 kg
Gewicht Batterie 385 kg 230 kg
Gewicht Elektromotor n/a 26 kg

 

Batterie

Der rund 385 Kilogramm schwere Lithium-Ionen-Akku von McLaren Advanced Technologies (MAT) liegt im Heck des Fahrzeugs und kann bis zu 54 kWh Energie speichern. Zwei Kilowattstunden sind allerdings für die "Nullrunden" vor und nach dem Rennen (Englisch: Outlap & Inlap) sowie als Notreserve vorgesehen, weshalb den Fahrern im Rennen tatsächlich nur 52 kWh zur Verfügung stehen. Das entspricht der Kapazität von rund 600 Laptops beziehungsweise 8.000 Smartphone-Akkus.

In den Saisons 1 bis 4 (2014 bis 2018) setzte die Formel E noch auf eine Einheitsbatterie von Williams Advanced Engineering (WAE) mit 28 kWh nutzbarer Energie, die jedoch nicht genug Power für eine vollständige Renndistanz lieferte. Deshalb mussten die Fahrer gegen Rennmitte nach etwas mehr als 20 Minuten in ein zweites Auto mit voll aufgeladenem Akku wechseln. Mit Einführung der McLaren-Batterie wurden diese Boxenstopps zum Start der Saison 2018/19 hinfällig.

Da der Akku in einem vergleichsweise kleinen Temperaturfenster arbeitet (Höchsttemperatur: ca. 87 Grad Celsius), muss er ständig gekühlt werden. Im Renntrimm reicht hierfür der Fahrtwind aus. In der Garage müssen die Mechaniker jedoch Luftpumpen und Behälter mit Trockeneis vor dem Seitenkasten installieren. Der Radiator im rechten Seitenkasten kühlt die Batterie, sein Gegenstück auf der linken Seite den Elektromotor.

Motor, Getriebe & Inverter

Der Antriebsstrang - bestehend aus Motor, Getriebe und Inverter - ist neben der Hinterradaufhängung der bislang einzige Bereich des Fahrzeugs, an dem die Hersteller der Formel E frei entwickeln dürfen.

Während die Batterie nur Gleichstrom ausgeben kann, benötigen die meist dreiphasigen Drehstrom-Elektromotoren einen sehr genau frequentierten Wechselstrom-Input, um die verfügbare Energie in Leistung umzuwandeln und über das Getriebe an die Antriebsachse abzugeben. Die Anzahl der Gänge dürfen die Hersteller dabei selbst bestimmen. Für die Umwandlung der Energie und die Erstellung dieses Spannungsprofils ist der Inverter als Mittelstück zwischen Batterie und E-Motor verantwortlich.

Über einen Drehregler am Lenkrad kann der Fahrer zwischen verschiedenen Leistungseinstellungen wählen. So gibt es beispielsweise Einstellungen für den Shakedown (max. 130 kW), das Qualifying (max. 250 kW), das Rennen (max. 200 kW) oder den Attack-Mode (235 kW).

Während der Rekuperation, also der Energierückgewinnung beim "Segeln" und Bremsen, kann der Antriebsstrang in entgegengesetzter Richtung arbeiten: Antriebsachse >>> Motor >>> Inverter >>> Batterie. Maximal dürfen 250 kW rekuperiert werden. Der Rückgewinnungsprozess in den Bremszonen durch "Lift and Coast" gehört zu den komplexesten Aufgaben der Fahrer während eines Formel-E-Rennens, wenngleich sie seit 2018 durch das "Brake-by-Wire"-System von der Fahrzeugsoftware unterstützt werden. Mit guter Rekuperationsarbeit im Rennen kann ein Pilot die Reichweite seiner Batterie um knapp 20 Prozent verlängern.

Aerodynamik

In der Formel E ist eine Eigenentwicklung im Bereich der Aerodynamik mit Blick auf die Kosten strikt verboten. Die Teams können lediglich die Winkel der einheitlichen Frontflügel- und "X-Wing-Flaps" verändern, um das Fahrzeug auf viel (Qualifying) oder wenig (Rennen) Abtrieb einzustellen. Den größten Einfluss auf die Aerodynamik nimmt der große Diffusor am unteren Heck, der einen Unterdruck generiert (Venturi-Effekt) und das Auto gewissermaßen an die Strecke saugt.

Reifen

Offizieller Reifenpartner der Formel E ist Michelin. Jeder Fahrer bekommt für ein Rennwochenende einen frischen Satz Reifen zur Verfügung gestellt, mit dem die Piloten in allen Sessions haushalten müssen. Ihnen steht außerdem je ein zusätzliches Vorder- und Hinterrad zur Verfügung, das jedoch bereits beim vorausgegangenen Rennwochenende zum Einsatz gekommen sein muss. Die alten Reifen werden meist jedoch nur beim sogenannten Shakedown eingesetzt.

Die 18-Zoll-Reifen der Formel E werden sowohl bei trockenen als auch bei nassen Bedingungen eingesetzt. Das Hauptaugenmerk liegt für die Elektroserie und Michelin auf der Haltbarkeit und Seriennähe der Reifen.

Entwicklungsverbot & Homologation

Mit Ausnahme des Antriebsstranges (Motor, Getriebe, Inverter und Hinterradaufhängung) und der Steuerelektronik herrscht in der Formel E ein generelles Entwicklungsverbot. An allen anderen Fahrzeugteilen darf - nicht zuletzt aus Kostengründen - auch in absehbarer Zeit nicht gearbeitet werden.

Einige Monate vor dem Start in eine neue Saison werden die Antriebsstränge von der FIA homologiert. Sobald ein Hersteller die obligatorischen Crash-Tests besteht, bei denen die Formel E die Standards der Formel 1 erfüllen muss, darf er keine Veränderungen mehr an der Hardware der Fahrzeuge vornehmen. Lediglich Software-Adaptionen sind im Anschluss noch möglich. Die Software wird im Verlauf der Saison stetig weiterentwickelt.

Rückblick: Der SRT_01 E

Der SRT_01 E war das Formel-E-Auto der "ersten Generation" und kam zwischen 2014 und 2018 vier Saisons lang in der Elektroserie zum Einsatz. Im Heck des Rennwagens, der sich optisch an anderen Formelsport-Serien orientierte, versorgte eine Batterie von Williams Advanced Engineering (WAE) die Elektromotoren mit 28 kWh nutzbarer Energie. Diese Energiemenge reichte für einen rund 20-minütigen "Stint" aus, was einen Fahrzeugwechsel gegen Rennmitte nötig machte.

Nachdem in der ersten Saison auch der Antriebsstrang (Motor, Getriebe, Inverter) noch ein Einheitsbauteil war - alle Teams fuhren demnach mit identischen Autos -, erlaubte die Formel E ab Ende 2015 eingeschriebenen Herstellern die Konstruktion eigener Antriebe. So traten fortan die meisten Rennställe mit einem eigenen Antriebsstrang in der Formel E ein. Lediglich die Teams Aguri und Andretti blieben zunächst beim Einheitsantrieb mit E-Maschine von McLaren und 5-Gang-Getriebe.

Während der ersten Formel-E-Generation nahm die FIA immer wieder Anpassungen am Regelwerk der Elektroserie vor. So erhöhte sie zwischenzeitlich die Höchstleistung im Rennmodus von 150 auf 180 kW, steigerte die maximale Rekuperation von 100 auf 150 kW und frischte zur dritten Saison den Look des SRT_01 E mit einer neuen, oberen Frontflügel-Platte auf.

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