Antriebsstrang des BMW iFE.18 schafft Verbindung zwischen Motorsport und Serienentwicklung

Antriebsstrang des BMW iFE.18
BMW AG

BMW Werksfahrer António Félix da Costa (POR) gab, in einem Interview Ende November, zu verstehen, dass in Bezug auf die E-Mobilität im Alltag auch bei BMW der Wissenstransfer von der Formel E zu BMW i hin eine entscheidende Rolle spielt. So biete das Rennprogramm den Ingenieuren ein Versuchsfeld, ein Labor, für die Weiterentwicklung des elektrischen Antriebsstrangs. Vonseiten des Rennteams werden die Entwickler der Serienfahrzeuge ermutigt, so aggressiv wie möglich an die Sache heranzugehen.

Dieser Wissenstransfer funktioniert in beide Richtungen, wie das Herzstück, des für Saison 5 neu entwickelten Fahrzeugs, der Antriebsstrang mit dem Namen Racing eDrive01 aufzuzeigen weiß. Denn in diesem fließen der Pioniergeist, die Innovationskraft und die technologische Expertise von BMW Motorsport und BMW i zusammen. Eigener Aussage nach überführten die Ingenieure aus dem Motorsport und der Serienentwicklung das Wissen und die Erfahrung von BMW i in einen Hochleistungs-Motorsportantrieb.

Racing eDrive01 profitiert von Erfahrung der Serienfahrzeuge

Bereits Anfang 2017 hat man bei BMW mit der Entwicklung des BMW Antriebsstrangs für die Formel E begonnen. Der Racing eDrive01 entstammt der Vorent­wicklung für Serienantriebe und wird im sel­ben Prototypenbau produziert wie die nächste Generation der BMW i Serienantriebe. BMW verdeutlicht, dass dieser von der Erfahrung der Serieningenieure in manueller und mechanischer Fertigung von E-Motoren und ihrer Komponenten profitiert. So arbeitet mehr als ein Viertel des Vorentwicklungsteams 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 Rollout des BMW iFE.18 im April 2018 durchlief der Antriebsstrang im Rahmen umfangreicher Prüfstandtests zahlreiche Entwicklungs- und Optimierungsschleifen.

Serienfahrzeuge profitieren aber auch vom Racing eDrive01 der Formel E

Gerade in der Entwicklungsphase profitierte der Racing eDrive01 stark von der Erfahrung der Serieningenieure. Die Erkenntnisse, die die BMW i Motorsport Ingenieure im harten Wettbewerbsumfeld der Formel E gewinnen, fließen künftig direkt zurück in die Entwicklung zukünftiger E-Antriebe für BMW Serienfahrzeuge.

Wie man es bereits von Jaguar und anderen Formel E-Teams kennt, dient die Rennserie auch dazu neue Materialien zu erproben, sowie Technologien und Arbeitsweisen unter extremen Bedingungen und ohne Rücksicht auf limitierende Faktoren zu testen. So bildet der Technologietransfer zwischen Motorsport und Serienentwicklung einen Kreislauf.

In Hinblick darauf, dass die BMW Group auch die fünfte Generation ihrer Elektroantriebe wieder selbst entwickelt und dadurch eine herausragende 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.

In Bezug auf die Formel E zeigt sich dies dadurch, dass zum Beispiel Dutzende Entwicklungs-Varianten quasi über Nacht rechnerisch und per Simulation generiert wurden, aus denen die Ingenieure zielgenau die perfekt für das Projekt passende Lösung auswählen konnten.

Antriebskomponenten: E-Maschine, Kühlung und 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.

Im Detail betrachtet setzt die E-Maschine auf drei Teile: den Rotor, den Stator und das Gehäuse. Der Rotor verfügt unter anderem zur Gewichtsreduzierung und zur Festigung über Bandagen aus Faserverbundwerkstoffen. Des Weiteren kommen innovative Materialien wie zum Beispiel hochwärmeleitfähige Harze, Titan und Keramiken zum Einsatz. Die Kombination aller verwendeten Spitzentechnologie ergibt eine sehr hohe gravimetrische Leistungsdichte.

Gekühlt wird die E-Maschine über eine nahezu 360° umfassende Kühlgeometrie im mittels Additive-Manufacturing-Verfahren hergestellten Aluminiumgehäuse. Hochwärmeleitfähige Materialien wie Keramik und Vergussharze unterstützen das Ganze. Dank CFD-Optimierung ist der Druckabfall minimal und maximale Effizienz ist gewährleistet.

Der Inverter wandelt den aus der Einheitsbatterie kommenden Gleichstrom in den 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.

Quelle: BMW AG – Pressemitteilung vom 10. Dezember 2018

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