Die Technik der Formel E

Die Formel E setzt seit ihrer Gründung 2014 auf ein Einheitschassis - den Spark SRT_01E. Nachdem die Autos im ersten Jahr auch mit identischen Antriebssträngen auf die Strecke gingen, ist seit dem zweiten Meisterschaftsjahr die Entwicklung an E-Motor, Inverter, Getriebe und der Hinterradaufhängung erlaubt. Nach weniger als zwei Jahren traten bereits neun von zehn Teams mit eigens konstruiertem Antriebsstrang an.

Die Batterie der Formel-E-Autos ist ebenfalls ein Einheitsbauteil (28 kWh), das seit der ersten Saison von Williams Advanced Engineering kommt. Ab Saison fünf (2018/19) stellt McLaren Applied Technologies allen Teams einen neuen Akku (52 kWh) zur Verfügung, durch den der Fahrzeugwechsel zur Rennmitte hinfällig wird.

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 Technische Reglement der Formel E ist öffentlich einsehbar, ebenso wie alle Informationen zur Homologation der Antriebsstränge durch die FIA.

Technische Daten

Höchstgeschwindigkeit: 225 km/h (durch FIA abgeregelt)

Beschleunigung: (0 auf 100 km/h): 2,9 Sek

Maximalleistung (Qualifying-Modus): 200 kW (272 PS)

Leistung Rennmodus: 180 kW (245 PS)

Leistung FANBOOST: 180 bis 200 kW (100 kJ)

Batterie: Lithium-Ionen-Akkumulator

Batterie-Kapazität: 28 kWh (= Energiemenge aus 3 L Benzin)

Antrieb: Heckantrieb

Motorumdrehungen pro Minute: < 19.000

Drehmoment: < 150 Nm

Max. Längsbeschleunigung: 1,75 G

Max. Bremsverzögerung: 3 G

Bremstemperatur: 500 - 800 °C

Technische Daten (Saison 5)

Höchstgeschwindigkeit: 240 km/h

Beschleunigung: (0 auf 100 km/h): 3,1 Sek

Maximalleistung (Qualifying-Modus): 250 kW (340 PS)

Leistung Rennmodus: 200 kW (272 PS)

Leistung Attack-Mode: 225 kW (306 PS)

Leistung FANBOOST: 250 kW (340 PS)

Batterie: Lithium-Ionen-Akkumulator

Batterie-Kapazität: 52 kWh (= Energiemenge aus ca. 6 Litern Benzin)

Maximale Rekuperation: 250 kW

Spannung: 900 V

Antrieb: Heckantrieb

Bremsen: Brembo-Paket, maßgeschneiderte Karbon-Scheiben-Klötze mit einem Durchmesser von 278 mm vorne und 263 hinten, Bremszangen und einem Tandem-Hauptzylinder, Brake-by-Wire hinten

Bremsweg: von 230 km/h auf 40 km/h in 100 Metern

Maße und Gewicht

Länge: 5.000 mm

Breite: 1.800 mm

Höhe: 1.250 mm

Spurweite: 1.300 mm

Gesamtgewicht (inkl. Fahrer): 880 kg

Gewicht Elektromotor: ca. 26 kg

Maximalgewicht Batterie: 230 kg

Maße und Gewicht (Saison 5)

Länge: 5.160 mm

Breite: 1.770 mm

Höhe: 1.050 mm

Vordere Spur: 1.553 mm

Hintere Spur: 1.505 mm

Bodenfreiheit: 75 mm (max.)

Radstand: 3.100 mm

Gesamtgewicht (inkl. Fahrer): 900 kg

Gewicht Batterie: 385 kg

Batterie

Der rund 200 Kilogramm schwere Lithium-Ionen-Akku von Williams Advanced Engineering (WAE) liegt im Heck des Fahrzeugs und besteht aus insgesamt 165 Beutelzellen, die bis zu 32 kWh Energie speichern können. 4 kWh sind allerdings als Notreserve vorgesehen, weshalb die tatsächlich für das Rennen nutzbare Energiemenge bei 28 kWh liegt. Das entspricht der Kapazität von rund 300 Laptops beziehungsweise 4.000 Smartphone-Akkus.

In den Saisons eins bis vier reicht die Akkukapazität für etwa 20 Minuten in Renngeschwindigkeit aus, weshalb die Formel-E-Fahrer bei einem Boxenstopp zur Rennhalbzeit in ein zweites Auto mit voll geladener Batterie wechseln müssen. Effiziente Fahrer, die ihre Batterie in besonderem Maße schonen, haben also einen klaren Vorteil gegenüber der Konkurrenz.

Die Batterie wird zwischen den Sessions mit bis zu 40 kW aufgeladen und ist folglich in etwas weniger als einer Dreiviertelstunde wieder voll einsatzfähig.

Da der Akku in einem vergleichsweise kleinen Temperaturfenster arbeitet (zwischen -20 und 57 Grad Celsius), muss er ständig gekühlt werden. Im Renntrimm reicht hierfür der Fahrtwind aus, in der Garage müssen die Mechaniker Luftpumpen und Behälter mit Trockeneis vor den Seitenkästen installieren. Der Radiator im rechten Seitenkasten kühlt die Batterie, sein Gegenstück im linken Seitenkasten den Elektromotor.

Ab der fünften Saison (2018/19) kommt ein neuer Einheitsakku von McLaren Applied Technologies zum Einsatz, der eine Energiemenge von 54 kWh liefert.

Motor, Getriebe & Inverter

Der Antriebsstrang, bestehend aus Motor, Getriebe und Inverter, ist der bislang einzige Bereich im Fahrzeug, an dem die Hersteller der Formel E frei entwickeln dürfen.

Während die Batterie nur Gleichstrom ausgeben kann, benötigen die dreiphasigen Drehstrom-Elektromotoren einen sehr genau frequentierten Wechselstrom-Input, um die verfügbare Energie in Leistung umzuwandeln und über das Getriebe (die Anzahl der Gänge steht den Teams offen) an die Antriebsachse abzugeben. 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 Einstellungen für den Shakedown (max. 110 kW), das Qualifying (max. 200 kW) oder das Rennen (max. 180 kW).

Während der Rekuperation, also der Energierückgewinnung beim "Segeln" und Bremsen, kann der Antriebsstrang in entgegengesetzter Richtung arbeiten: Antriebsachse --> Motor --> Inverter --> Batterie. Maximal dürfen 150 kW rekuperiert werden. Der Rückgewinnungsprozess in den Bremszonen durch "Lift and Coast" gehört zu den komplexesten Aufgaben der Fahrer während eines Formel-E-Rennens. Durch gute Rekuperationsarbeit im Rennen kann ein Pilot die Reichweite seiner Batterie um knapp ein Fünftel 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-Flaps und des Heckflügels verändern, um das Fahrzeug auf viel (Qualifying) oder wenig (Rennen) Abtrieb einzustellen.

Die Fender um die Reifen haben nur minimalen Effekt auf die Aerodynamik. Sie sind vielmehr zum Schutz der Pneus bei Rad-an-Rad-Kontakt vorgesehen - auf den engen Straßenkursen der Formel E keine Seltenheit. Eine ähnliche Funktion haben die Flügel-ähnlichen Vorrichtungen an der seitlichen Cockpitwand. Sie bieten keinen aerodynamischen Vorteil, sondern sind vielmehr Teil der Crash-Struktur, die die Fahrer bei seitlichen Einschlägen schützt.

Die obere Frontflügel-Platte - häufig als "Doppeldecker" bezeichnet -, die erst 2016 zum Fahrzeug hinzugefügt wurde, erfüllt ebenfalls lediglich einen ästhetischen Zweck.

Reifen

Offizieller Reifenpartner der Formel E ist Michelin. Die Serie nutzt einheitliche 18-Zoll-Reifen mit Profil, die sowohl bei trockenen als auch bei nassen Bedingungen zum Einsatz kommen. Für extreme Regenfälle stellt der Veranstalter zudem "Typhoon Tires" mit gröberem Profil zur Verfügung.

Das Hauptaugenmerk liegt für Formel E und Michelin auf der Haltbarkeit und Seriennähe des Reifens. Deshalb bestreitet ein Fahrer den kompletten Renntag im Normalfall mit nur einem einzigen Reifensatz pro Auto. Jeweils ein gebrauchter Vorder- und Hinterreifen muss zudem vom vorherigen Rennen stammen.

Zur dritten Saison nahm Michelin leichte Veränderungen am Gummigemisch vor. Der "Michelin Pilot Sport EV2" macht es den Formel-E-Piloten leichter, die Reifen auf Betriebstemperatur zu bekommen.

Saison 5

Michelin hat für die fünfte Formel-E-Saison den "Pilot Sport EV Season 5" entwickelt. Die neuen Vorderreifen in der Dimension 24/64-18 (dies entspricht der Reifengröße 245/40R18 bei Straßenreifen) wiegen ganze zwei Kilogramm weniger als bisher - pro Stück. Bei den breiteren Hinterreifen in der Dimension 27/68-18 (entspricht 305/40R18) ist es dem französischen Unternehmen sogar gelungen, noch 500 Gramm mehr pro Reifen einzusparen. Insgesamt wiegt ein kompletter Reifensatz in der Saison 2018/19 also neun Kilogramm weniger als bislang. Das entspricht dem Gewicht eines Vorderreifens oder rund 20 Prozent eines bisherigen Reifensatzes.

Im Überblick: "Michelin Pilot Sport EV Season 5", 245x40R18 (Front), 305x40R18 (Heck)

Entwicklungsverbot

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.

Nichtsdestotrotz plant die Formel E, ab Saison fünf (2018/19) ein neues Chassis einzuführen, welches der Elektroserie den Weg in die Zukunft ebnen soll. Der "SRT_05e" soll ohne Heckflügel auskommen, vom Bodeneffekt Gebrauch machen, neue Rad-Fender bekommen und über einen Halo-Cockpitschutz verfügen. Im selben Jahr wird McLaren Applied Technologies (MAT) zudem eine neue 54-kWh-Batterie für alle Teams bereitstellen, die die Reichweite der Fahrzeuge nahezu verdoppelt und den Fahrzeugwechsel hinfällig macht. Die Batterie bleibt bis mindestens 2025 ebenfalls ein Einheitsbauteil.

So funktioniert ein Formel-E-Auto

Die "Technical Roadmap" der Formel E

Die "Technical Roadmap" ist eine Art Fahrplan für die technologische Entwicklung der Formel E. Dieser Plan bietet Anhaltspunkte, Eckdaten und Entwicklungsziele, die die Formel E in den kommenden Jahren erreichen will. Die Vorgaben gelten für alle Teams und verhindern nicht nur ein Wettrüsten zwischen den einzelnen Rennställen, sondern halten auch die Kosten im Rahmen. Ziel ist, die Formel E leistungsfähiger und gleichzeitig effizienter zu machen. In regelmäßigen Abständen trifft sich eine Arbeitsgruppe aus Formel-E-Verantwortlichen und Teams, die über die Durchführbarkeit der Pläne diskutiert. Das letzte Wort zur Technical Roadmap und zum Technischen Reglement der Formel E hat am Ende Prof. Burkhard Goeschel, Präsident der "Electric and New Energy Championship Commission" (ENECC) der FIA.

Nachdem in der Premierensaison alle Teams mit identischer Technologie unterwegs waren, wurde ab dem zweiten Jahr der Formel E die technische Entwicklung von bestimmten Bereichen freigegeben. Aktuell treten in der Formel E neun verschiedene Hersteller an, die jeweils eine eigene Interpretation von Antriebsstrang (Elektromotor, Inverter, Getriebe, Steuerelektronik), Kühlsystem und Hinterachsaufhängung an die Strecke bringen. Einzig der chinesische Rennstall Techeetah bezieht als Kundenteam Antriebsstränge von Renault.

Die unten stehende Tabelle entspricht einem offiziell bekanntgegebenen Stand von Oktober 2016, den wir mit Informationen aus aktuelleren Berichten ergänzt haben. Leider werden Anpassungen der Technical Roadmap durch die Arbeitsgruppe meist hinter verschlossener Tür vorgenommen und nicht veröffentlicht. Wir können also nur bedingt für die Aktualität der aufgeführten Informationen garantieren.

Daten vergleichen

Technischer Fahrplan
  • Batterie
  • Max. Leistung
  • Max. Rekuperation
  • Bremssystem
  • Übertragung
  • Aerodynamik
  • Gewicht (inkl. Fahrer)
  • Reifen
  • Saison 1

    • 28 kWh
    • 200 kW (272 PS)
    • 100 kW
    • klassisch
    • Heckantrieb
    • Dallara (SRT_01E)
    • 888 kg
    • Michelin
  • Saison 2

    • 28 kWh
    • 200 kW (272 PS)
    • 100 kW
    • klassisch
    • Heckantrieb
    • Dallara (SRT_01E)
    • 888 kg
    • Michelin
  • Saison 3

    • 28 kWh
    • 200 kW (272 PS)
    • 150 kW
    • klassisch
    • Heckantrieb
    • Dallara (SRT_01E)
    • 880 kg
    • Michelin
  • Saison 4

    • 28 kWh
    • 200 kW (272 PS)
    • 150 kW
    • klassisch
    • Heckantrieb
    • Dallara (SRT_01E)
    • 880 kg
    • Michelin
  • Saison 5

    • 54 kWh
    • 250 kW (340 PS)
    • 250 kW
    • aktiv
    • Heckantrieb
    • Dallara (SRT_05e)
    • 888 kg
    • Michelin
  • Saison 6

    • 54 kWh
    • 250 kW (340 PS)
    • 250 kW
    • aktiv
    • Heckantrieb
    • Dallara (SRT_05e)
    • 888 kg
    • Michelin
  • Saison 7

    • 54 kWh
    • 250 kW (340 PS)
    • 250 kW
    • aktiv
    • Heckantrieb
    • Dallara (SRT_05e)
    • 888 kg
    • Michelin
  • Saison 8

    • 54 kWh
    • 250 kW (340 PS)
    • 250 kW
    • aktiv
    • Heckantrieb
    • Dallara (SRT_05e)
    • 870 kg
    • Neuausschreibung