00:00:00: ,940 [Luca Leicht] Musik läuft im Hintergrund]

00:00:04: ,320 [Luca Leicht] Move, der New Mobility Podcast von Auto, Motor und Sport.

00:00:13: ,740 [Luca Leicht] Hallo und herzlich willkommen zu Move, dem New Mobility Podcast von Auto, Motor und Sport. Mein Name ist Luca Leicht und heute wieder an meiner Seite der geschätzte Kollege Gert Stegmeier, frisch aus München importiert quasi.

00:00:23: ,600 [Gerd Stegmaier] Genau, mit 'n bisschen Verspätung, aber immerhin.

00:00:26: ,100 [Luca Leicht] Ja, von der Verspätung kriegt ihr ja beim Podcast und im Video ja zum Glück nichts mit. Ähm, aber ich hab mal eine Frage, so grundsätzlich an euch. Ähm, wir sind uns ja einig, oder? Frage. Wir sind uns einig, die Physik und ihre Gesetze, die gelten doch für uns alle und auch für E-Motoren beispielsweise. Das heißt, egal ob die jetzt alt sind oder ob's super neu ist. Ähm, spannend ist aber, wenn man sich die E-Motoren in Elektroautos anschaut, dann sehen wir bei Mercedes, bei Tesla, bei BMW, Renault, selbst bei den Chinesen wie Xiaomi und BYD und all den anderen nicht ein Motorenkonzept, sondern ganz viele verschiedene. Aber eigentlich müssten die Regeln der Physik ja für alle gleich sein. Warum gibt's jetzt nicht ein Lieblingsaggregat, bei dem sich alle Unternehmen sagen: „Das ist es." Ähm, wieso das so ist, wieso es überhaupt unterschiedliche E-Maschinen-Konzepte gibt und welche das sind und was die können, das wollen wir heute klären und dafür haben wir David Drexler eingeladen. Der ist an der RWTH, ähm, in Aachen am PEM und hat dort was ganz Verrücktes gem8. Er hat unfassbar viele E-Maschinen angeguckt, analysiert, zerlegt, verglichen und hat deswegen eine gigantische Expertise und genau von der wollen wir heute profitieren und uns da mal einarbeiten. Deswegen, David, schön, dass du da bist, dir die Zeit heute nimmst und uns mal in die Welt der E-Maschinen mitnimmst.

00:01:39: ,900 [David Drexler] Ja, hi Luca, hi Gert. Ähm, danke erst mal für die Anmoderation. Freut mich, heute hier sein zu dürfen. Ähm, genau. David Drexler, mein Name. Wie du schon gesagt hast, ich bin, äh, wissenschaftlicher Mitarbeiter hier am PEM der RWTH Aachen. Steht für Production Engineering of E-Mobility Components. Das heißt, bisschen sperrig, aber wir beschäftigen uns eigentlich, ganz einfach gesagt, mit, ähm, Prozesstechnik für Elektromobilkomponenten beziehungsweise für Komponenten von elektrifizierten Antriebssträngen. Das reicht vom E-Motor über die Batterie, über die Brennstoffzelle, dann aber auch bis hin zu der gesamten Antriebsstrang-Ebene. Ähm, das heißt, sowohl die Integration ins Fahrzeug betr8n wir hier am Lehrstuhl, ähm, mit. Genau. Ich hab vor gut zweieinhalb Jahren hier angefangen,

00:02:21: ,200 [David Drexler] eben in der Gruppe Electric Drive Production. Das heißt, wir und beziehungsweise ich und meine Kollegen, wir fokussieren da den, den E-Motor, ähm, hauptsächlich für den Automotive Bereich, aber natürlich schauen wir auch mal nach links und rechts. Da gibt es natürlich Schnittstellen beziehungsweise Schnittmengen, ähm, die das Ganze betr8enswert machen. Genau. Ähm, ich selbst, ähm,

00:02:42: ,520 [David Drexler] beschäftige mich dissertationsseitig mit dem Thema, ähm, ich sag mal, Verarbeitung von Lizendrähten in, äh, Traktionsanwendungen. Die sind von der Handhabung ein bisschen komplexer und entsprechend braucht man da eben dedizierte Prozesse und da schließt sich dann noch der Kreis zur Prozessentwicklung.

00:02:57: ,740 [Luca Leicht] Ich glaub, ich glaub, spätestens an der Stelle merkt auch alle Zuhörer und Zuschauer jetzt schon, das wird heute ein Deep Dive. Ich freu mich tierisch drauf, weil wir, glaub ich, heute wirklich viel lernen können, auch so v1hen, wo denn diese Unterschiede bei den unterschiedlichen Konzepten herkommen. Und da würde ich auch dann tatsächlich direkt gern einsteigen, David. Ihr habt 'ne Benchmark-Studie gem8 und ich meine 48, äh, E-Maschinen aus 36 oder 32 Fahrzeugen, ähm, angeschaut, die von 2018 bis 2023 produziert wurden oder vorgestellt wurden. Und, ähm, jetzt ist meine Frage: Welche ist denn die beste? Ihr habt dort die alle gesehen. Was ist, was ist der heiße Scheiß von den E-Maschinen? Was ist die beste?

00:03:37: ,650 [David Drexler] Genau, die, die, die Parameter, die du gerade genannt hast, die, die stimmen so weit. Ähm, genau, da haben wir mit, mit-- Ich und meine Kollegen haben uns da eben, ähm, sowohl aus Benchmark-Studien als auch dann hier bei uns vor Ort beim Zerlegen, ähm, gepaart mit Daten aus dem Internet, eben da die, die Motoren angeschaut und das Ganze dann noch mit, ähm, ja mit zusätzlichen Daten, Patenten gematcht, um da einfach mal so 'n holistisches Bild zu reißen, ähm, sowohl für Leute, die eben nicht aus der Bubble kommen, als auch eben für Leute, die aus der Bubble kommen. Für beide ist da, glaub ich, ein bisschen was dabei. Ähm, um zurück zur Frage zu kommen: Ähm, das lässt sich eben nicht so pauschal beantworten. Je nach Anwendung, je nach, äh, entsprechender Anforderung ist da eben das eine oder andere mehr oder weniger geeignet. Das hängt vom Segment ab, das hängt vom, ja, ich sag mal, ist es 'n Hauptantrieb, ist es 'n Nebenantrieb? Ähm, wo wird da eingesetzt? Da gibt's eigentlich so 'ne Vielfalt, ähm, dass man da eben nicht klar sagen kann, das ist, das ist der eine Motor, der alle anderen dominiert, beziehungsweise das ist die eine Topologie, die alle anderen dominiert. Ähm,

00:04:37: ,100 [David Drexler] ich bin jetzt nicht so firm mit Verbrennungsmotoren, aber ich würde mal sagen, es gibt da ja auch 6-Zylinder, 3-Zylinder, Boxermotor, was auch immer für Variationen und auch die haben ja gewisse Vor- und Nachteile sicherlich. Vielleicht ist da die Dominanz der einen oder anderen Topologie ein bisschen höher, aber da ist der E-Motor einfach super vielfältig in seinen Ausprägungen und in seiner, in seiner Topologie, sodass man da eben für die Anwendung dediziert einfach auch gestalten kann.

00:04:59: ,460 [Gerd Stegmaier] Ähm, na ja, man beschreibt das ja oft mit so 'nem, äh, Spinnennetzdiagramm, die verschiedenen Eigenschaften, wo der eine oder der andere Motor besonders gut ist. Ähm, was wir so gefunden haben, ist so Leistung, Effizienz, Gewicht, Rohstoffe, aber auch die Kosten, damit verbunden sind. Ähm, wie leicht lässt sich's herstellen? Haltbarkeit und vielleicht auch Bauraum. Ähm, wie blickt man da eigentlich dann durch, wenn man sich so viele Motoren anschaut und ja vorher, sage ich mal, nicht drauf geguckt hat, was war der spezifische Zweck? Also wie, wie kommt man da durch überhaupt?

00:05:36: ,204 [David Drexler] Genau, in der, in der Studie hat es uns jetzt sicherlich geholfen, dass wir uns reine Traktionsmotoren angeschaut haben. Das heißt, äh, von, ich sag mal, Frontantrieb, Heckantrieb oder eben von 'nem, von 'nem allradangetriebenen Fahrzeug. Rein die Motoren haben wir da betrachtet. Das heißt, der grundsätzliche Zweck, ähm, aller Motoren teilt sich eigentlich auf in: Hab ich 'nen Haupt- oder 'nen Nebenantrieb? Aber die, die grundsätzliche Funktion und damit auch die Anforderungen waren da schon mal für alle gleich. Das hat das Ganze dann sicherlich schon mal vereinfacht. Ähm, und dann ist es eben, sich 'ne Struktur aufzubauen, ähm-

00:06:09: ,354 [David Drexler] Im Endeffekt ist es nichts anderes wie vieles im Leben: 'ne große Excel-Tabelle mit vielen Zeilen, [lachen] gefüllt mit ganz vielen Werten. Und, ähm,

00:06:18: ,084 [David Drexler] tatsächlich das Überraschende: Die Arbeit war nicht getan, als die Excel voll war, sondern dann hatte man viele Daten und dann ist immer eigentlich, wie so häufig aktuell, die Frage: Was mache ich mit den vielen Daten? Wie bereite ich sie so auf, dass ich Dinge lesen kann, die ich sonst nicht auf den 1n Blick sehe? Und wie visualisiere ich die schön? Das war dann noch viel mehr die Herausforderung, nachdem wir die Daten quasi zusammengefahren hatten.

00:06:38: ,364 [Luca Leicht] Mhm.

00:06:39: ,344 [Luca Leicht] Ähm, vorweg würde mich mal interessieren, dass wir auch alle bei den Zuschauern und Zuhörern und, und auch wir hier auf dem gleichen Niveau sind. Kannst du mal kurz skizzieren, aus welchen Grundelementen im Wesentlichen so 'ne Elekt..., so 'ne E-Maschine besteht? Ähm, wir haben, wir hören immer von Wicklungen, wir hören von Rotoren, von Statoren, aber

00:06:56: ,924 [Luca Leicht] was ist das, wie hängt das zusammen? Kannst du kurz mal diesen Aufbau skizzieren, bitte?

00:06:59: ,484 [David Drexler] Klar. Ähm, also 'ne elektrische Antriebseinheit, auch, auch im Englischen dann häufig als EDU, Electric Drive Unit bezeichnet, besteht im Prinzip aus einer Leistungselektronik. Das ist unser Kommunikationselement zwischen Batterie, ich sag mal, unserem Fußpedal und dem E-Motor. Das heißt, wenn wir aufs Gaspedal drücken, dann nimmt die Leistungselektronik, ich sag mal, diese Betätigung des Pedals und sagt: „Batterie, ich brauche soundso viel DC-Strom. Bitte liefer die jetzt an den Motor beziehungsweise liefer die an mich und ich wandel die um.“ Also die DC-Spannung meiner Batterie wandel ich um in, in 'nen AC-Strom, der dann eben, ähm, in die Aktivkomponenten, ich sag mal, eingespeist wird. Das heißt, wir haben die Leistungselektronik, wie schon gesagt, wir haben unsere Aktivkomponenten Rotor und Stator. Das heißt eben, wir haben 'ne, 'ne statische Einheit und 'ne rotierende Einheit. Das sind beides in der Regel zylindrische Bauteile, die koaxial zueinander rotieren.

00:07:51: ,324 [Luca Leicht] Koaxial heißt, jetzt muss ich noch mal nachfragen, die sind quasi auf der gleichen Achse liegen.

00:07:56: ,604 [David Drexler] Ganz genau. Also die drehen ineinander. Das heißt, ich hab 'nen großen Zylinder und 'nen kleinen Zylinder und mein äußerer Zylinder hat innen, ich sag mal, eine Aussparung, in der sich der kleinere Zylinder dreht. Ähm, jetzt gibt es noch Außenläufer und Innenläufer. Das heißt, einmal ist der Stator im Inneren, einmal ist der Stator im Außen, im Äußeren und der Rotor entsprechend dann invertiert. Ähm, im Automotive-Bereich ist aber eigentlich, jetzt mal abgesehen von so 'n paar Radnabenkonzepten, der, der, ähm, der Innenläufer das Dominierende, die dominierende Topologie. Das heißt, wir haben ein statisches Bauteil, den Stator außen und den Rotor im Inneren.

00:08:29: ,024 [Luca Leicht] Mhm.

00:08:31: ,504 [David Drexler] Ähm, genau.

00:08:33: ,814 [David Drexler] Zudem haben wir ein Getriebe. Das heißt,

00:08:35: ,604 [David Drexler] ist ja so'n bisschen, äh, ich will jetzt nicht sagen der Mythos, aber, ähm, man sagt ja immer, ja, wenn wir 'n Verbrennungsmotor haben, haben wir ein Schaltgetriebe. Beim E-Motor braucht man das nicht mehr. Auch da haben wir eine Reduzierstufe. Wir haben zwar in der Regel kein, kein schaltbares Getriebe. Das heißt, wir haben nicht mehrere Getriebestufen, zumindest, äh, im, in der Regel, ähm, sondern wir haben eine Übersetzung, die dann reicht, um eben dieses Bedarfskennfeld zu erzeugen, was wir für, für eine Automotive-Anwendung brauchen. Da ist einfach das, das Kennfeld von dem E-Motor viel dankbarer als das von einem Verbrennungsmotor.

00:09:10: ,244 [David Drexler] Genau. Ähm,

00:09:13: ,284 [David Drexler] Aktivkomponenten, du hast eben schon gesagt, Rotor und Stator. Der Stator ist im Prinzip 'nen Blechpaket, zylindrisches Bauteil, was, was Aussparungen hat. Das sind die sogenannten Nuten und dort befindet sich die Statorwicklung drin. Die wird über die Leistungselektronik mit 'nem 3-Phasen-Strom, 'nem AC-Strom quasi gespeist und erzeugt ein Magnetfeld,

00:09:33: ,424 [David Drexler] ein rotierendes Stator-Magnetfeld. Und, ähm, der Rotor interagiert eben mit diesem Magnetfeld. Und je nach Topologie, ob wir jetzt 'ne PSM, einen Induktionsmotor oder eine fremderregte Maschine haben, interagiert der Rotor auf unterschiedliche Art und Weisen. Grundsätzlich die Topologie des Stators ist aber, ähm, für alle 3 im Automotive etablierten Strukturen, ähm, ziemlich gleich. Sicherlich, hier und da hat man kleine Nuancen, die unterschiedlich sind. Die generische grobe Struktur ist aber ähnlich. Also ich kann durchaus sagen, dieser Stator, den paare ich mit unterschiedlichen Rotortopologien, wie es OEMs auch handhaben. Ähm, genau, die, die Feinheit hinsichtlich der, der Unterschiede befindet sich dann rein im Rotor in Bezug auf die unterschiedlichen Topologien.

00:10:18: ,244 [Gerd Stegmaier] Ähm, weil du's jetzt grade schon angesprochen hast, PSM, Induktionsmotor, ASM. Kannst du das auch, äh, noch für unsere Hörer mal aufdröseln, was der Unterschied ist?

00:10:28: ,103 [David Drexler] Genau. Bei 'ner PSM, also bei 'ner permanent erregten Synchronmaschine, wie der Name schon sagt, drehen sich, ähm, das Rotor- und, äh, Stator-Magnetfeld synchron zueinander. Das heißt, ich hab keinen, keinen Schlupf, keinen, keinen Winkelversatz dazwischen. Und ich habe eben in meinem Rotorblechpaket feine Aussparungen, in die ich Magnete einlasse und diese Magnete erzeugen ein permanentes Magnetfeld, das dann mit dem generierten Magnetfeld der Statorwicklung quasi interagiert. Das heißt, es folgt dem, wenn das Statorfeld sich in der Statorwicklung in Anführungszeichen bewegt. Genau. Ähm, bei einer fremderregten Maschine ist das Konzept 'n bisschen anders. Wir haben im Prinzip eine Statorwicklung und im Rotor ebenfalls eine Wicklung, die wir dann über 'nen Schleifbürstenring oder über eine Induktionsspule bestromen und durch diese Bestromung, durch diese Wicklung dann ebenfalls ein Magnetfeld erzeugen und dieses interagiert dann mit dem Stator-Magnetfeld.

00:11:25: ,124 [Luca Leicht] Mhm.

00:11:26: ,404 [David Drexler] Ähm, als drittes die Induktionsmaschine.

00:11:29: ,594 [David Drexler] Da haben wir 'nen Kurzschlusskäfig im Rotor. Wie kann man sich das vorstellen? Wir haben auch hier-

00:11:34: ,603 [Luca Leicht] Das ist voll gefährlich. [lachen]

00:11:37: ,223 [David Drexler] Wir haben auch hier 'nen Blechpaket und, äh, in, das Blechpaket hat auch Aussparungen, die dann mit, mit Kurzschlussstäben, äh, quasi bestückt sind. Also im Prinzip Blechpaket, ich sag mal, 100 Millimeter Höhe, außen Aussparungen, da sind so Stäbe drin, die können, sind meistens sogar angeschrägt und die sind auf beiden Seiten des Blechpaketes, ähm, in 'nem Kurzschlussring miteinander verbunden. Und was dann passiert, ist, ich hab diese Statorwicklung, die erzeugt 'n Magnetfeld und die induziert einen, einen Strom in diese Kurzschlussringe. Und dadurch, dass die eben kurzgeschlossen sind, kriege ich eben genau diesen Kurzschluss und dann- Vielleicht erinnern wir uns alle noch mal an, ich sage mal, Physik, so 5, 5 Klasse bis 7 Klasse zurück. 'nen elektrisches Teilchen in 'nem magnetischen Feld, auf den, auf das wirkt die Lorentz-Kraft und das erzeugt dann eben die Rotation.

00:12:26: ,664 [Luca Leicht] Das war das mit dem Finger, mit den, mit den 3 Richtungen, richtig?

00:12:28: ,544 [David Drexler] Korrekt, korrekt.

00:12:29: ,304 [Luca Leicht] Ha. [l8]

00:12:31: ,304 [Gerd Stegmaier] Die rechte Handregel.

00:12:34: ,384 [Gerd Stegmaier] Sehr gut. Ähm, und, ähm, Asynchronmaschine haben wir jetzt, glaube ich, noch nicht besprochen oder ist das Synonym?

00:12:41: ,604 [David Drexler] Ja, genau. Asynchronmaschine ist das, äh, das Synonym für, für den Induktionsmotor. Ähm, die fremderregte Maschine ist ebenfalls synchron und die Induktionsmaschine, also der Asynchronmotor, der läuft eben asynchron. Da habe ich einen gewissen Schlupf zwischen dem Statormagnetfeld und dem Rotor, der diesem Magnetfeld eben folgt.

00:12:59: ,664 [Gerd Stegmaier] Kommt das aus der Reaktions trägheit dann des Magnetfelds, dass da ein Unterschied entsteht, oder?

00:13:06: ,164 [David Drexler] Genau, das, das Startmagnetfeld läuft in dem Fall schon los und der, der Rotor rotiert eben den aufgrund der Reaktion langsam nach. Korrekt.

00:13:14: ,644 [Gerd Stegmaier] Mhm. Ja, okay.

00:13:15: ,464 [Luca Leicht] Ähm, ich habe jetzt gesehen bei euch, die meisten dieser E-Maschinen waren PSMs, also permanent erregte Synchronmaschinen. Das heißt, da sind diese

00:13:24: ,664 [Luca Leicht] seltenen Erden drin, diese teuren, diese teuren, vermeintlich teuren Dinge, die so selten gar nicht sind, wie wir immer wieder lernen und hören. Ähm,

00:13:34: ,304 [Luca Leicht] wieso ist das so der Common Sense, diese Magnetmotoren zu benutzen, wenn es doch eigentlich schwierig ist? Weil wir auch wissen, dass China zum Beispiel so auf dieser Lieferkette hockt und so.

00:13:44: ,704 [David Drexler] Genau. Also grundsätzlich, ähm,

00:13:48: ,684 [David Drexler] wenn wir uns das, das, das Kennfeld von 'nem E-Motor angucken, ähm, dann haben wir im Prinzip, wir haben 'nen, 'nen, ähm,

00:13:55: ,624 [David Drexler] 'nen Bereich, in dem liefern wir konstante, äh, 'n konstantes Drehmoment bis zu einem gewissen Punkt, ab dem wir die Maximalleistung erreichen und dann kommen wir in den Feldschwächebereich. Also sprich, wir haben 'ne, 'ne konstante Linie und dann flacht die nach unten ab. Und wenn wir uns diesen Bereich angucken und dann beispielsweise so einen WLTP-Zyklus da drüberlegen, dann liegt der WLTP primär von, von, von seinen Anforderungen, sprich, welche Drehzahlen, welche Momente brauche ich eben im, ich sage mal, niedrigen bis mittleren Drehzahlbereich bei 'nem niedrigen bis mittleren Moment.

00:14:28: ,484 [Gerd Stegmaier] Mhm.

00:14:29: ,644 [David Drexler] Und wenn man sich jetzt die Charakteristiken dieser einzelnen Motoren anschaut, dann muss man eben sagen, dass die permanent erregte Synchronmaschine in diesem Bereich einfach sehr viele Vorteile bietet. Ich habe ein permanentes Magnetfeld im Rotor. Das heißt, ich muss, wie bei den anderen beiden Topologien, ähm, ich sage mal, keine Energie aufwenden, um das andere, ich sage mal, Gegenmagnetfeld zu erzeugen. Bei meiner Induktionsmaschine oder dem Asynchronmotor muss ich eben erst, äh, dieses, diesen Strom in meinem, in meinem Käfigläufer, in meiner Induktionsmaschine erst erzeugen. Ich muss da Strom reininduzieren. Das heißt, das kostet mich Energie. Genauso wie bei der fremderregten Maschine muss ich die Wicklung eben bestromen. Das erzeugt natürlich alles Verluste, die ich bei der PSM nicht habe. Da habe ich einfach ein permanentes Magnetfeld, das ist da und ich erzeuge einfach ein Stator-Magnetfeld und interagiere dann damit. Das heißt, ich habe, ähm, geringe Wärmeverluste, insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich. Ich habe ein starkes Magnetfeld aufgrund dieser performanten Materialien, die wir da verwenden.

00:15:27: ,524 [David Drexler] Ähm, und entsprechend sind wir da in diesem niedrigen bis mittleren Drehzahlbereich einfach mit der PSM super unterwegs und deshalb ist das auch die, die etablierte Topologie dort, gepaart mit, mit der Herstellbarkeit. Es ist relativ einfach, vergleichsweise. Ich möchte jetzt natürlich alle Unternehmen oder Kollegen, [Lachen] die sich eben mit, mit der Magnetmontage beziehungsweise mit der Optimierung von permanent erregten Synchronmaschinen beschäftigen, möchte ich nicht diskreditieren beziehungsweise kleinreden. Das hat auf jeden Fall seine Daseinsberechtigung, aber man muss es ja immer relativ sehen und da,

00:15:55: ,744 [David Drexler] ähm, ist die PSM vielleicht 'n bisschen einfacher herzustellen als 'ne fremderregte Synchronmaschine zum Beispiel. Und da sind wir eigentlich schon beim Thema. Fremderregte Synchronmaschinen und Induktionsmaschinen sind beide,

00:16:06: ,374 [David Drexler] ähm, ich sage mal, besser regelbar, weil wir erzeugen dieses Magnetfeld im Rotor. Einmal bestromen wir die Wicklung und einmal induzieren wir mit dem Stator-Magnetfeld eben den Mechanismus, der für die Rotation sorgt. Das heißt,

00:16:19: ,544 [David Drexler] da sind wir im höheren Drehzahlbereich besser unterwegs. Warum sind wir da besser unterwegs?

00:16:25: ,683 [David Drexler] Ein Rotor, der rotiert und ein Magnetfeld hat, je höher die Drehzahl ist, der induziert einen Strom zurück in den Stator.

00:16:31: ,123 [Luca Leicht] Mhm.

00:16:32: ,264 [David Drexler] Und diesem Magnetfeld müssen wir ab einem bestimmten Punkt, ab einer bestimmten Spannung entgegenwirken. Das nennt sich dann der Feldschwächebereich. Ab dann verwenden wir einen dedizierten Teil

00:16:45: ,064 [David Drexler] unserer Statorwicklung rein dafür, um diesem Magnetfeld quasi entgegenzuwirken und weiter Drehzahl steigern zu können.

00:16:52: ,984 [Gerd Stegmaier] Mhm.

00:16:52: ,664 [David Drexler] Und dadurch, dass, wie der Name schon sagt, das Magnetfeld permanent ist bei der PSM, ist dieses Magnetfeld immer da. Bei der Induktionsmaschine beziehungsweise der Asynchronmaschine beziehungsweise der fremderregten Maschine kann ich dieses Magnetfeld natürlich steuern, weil ich erzeuge es selbst. Das heißt, wenn ich möchte, dass dieses, meine das Back-EMF geringer wird, dann regiere ich einfach den, ich sage mal, erzeugenden Mechanismus in meiner Statorwicklung runter und kann ihn deshalb im höheren Drehzahlbereich, wo dieses Back-EMF besonders prägnant ausgeprägt ist aufgrund der Drehzahl, einfach viel besser steuern. Das heißt, im niedrigen bis mittleren Drehzahlbereich hat die PSM aufgrund ihrer Struktur den Vorteil und den Nachteil eher im höheren Drehzahlbereich, während mit Induktionsmaschine und fremderregter Maschine wir da einfach dann im höheren Drehzahlbereich punkten. Aber das ist natürlich vom WLTP her weniger relevant auf der einen Seite und zum anderen Induktionsmaschine beziehungsweise, ähm, Asynchronmaschine ist nicht ganz so effizient wie 'ne PSM.

00:17:52: ,504 [David Drexler] Ähm-

00:17:52: ,643 [Luca Leicht] Ist im WLTP oder überhaupt? Weil das wär jetzt nämlich genau der, der Einstieg, den ich habe.

00:17:57: ,284 [Luca Leicht] Für das WLTP-Fenster passt es und ich meine, wir kennen das alle von ein Liter 3-Zylinder-Turbomotoren. Die sind im WLTP total toll oder im NFZ gewesen, aber so in der Realität halt selten mit ihren beschworenen 3 Litern gefahren oder wie viel es dann auch immer waren.

00:18:15: ,448 [David Drexler] Äh, sehr gute Frage, ähm, die auch- Glaub ich, gar nicht so einfach zu beantworten ist. Also, ähm, grundsätzlich die Effizienz, die Peak-Effizienz ist niedriger-

00:18:24: ,978 [Gerd Stegmaier] Mhm.

00:18:24: ,868 [David Drexler] und liegt auch bei höheren Drehzahlen. Das könnte ich aber über beispielsweise 'ne Anpassung des Getriebes beziehungsweise je nachdem, wie ich meine Gesamtantriebseinheit gestalte, einfach auch kompensieren. Das heißt, diese Punkte, wo bin ich effizient, wo bin ich nicht effizient, die kann ich, ich sag mal, wild hin-und herschieben, ne? Das, das-- Da ist der E-Motor einfach super flexibel beziehungsweise hat super viele Gestaltungsmerkmale, die man dann entsprechend anpassen kann. Aber die grundsätzliche Effizienz, auch außerhalb vom WLTP, wie, wie, ähm, ich sag mal, wie, wie groß sind diese Muschelkurven mit der entsprechenden Effizienz? Das ist einfach bei 'ner, bei 'ner Asynchronmaschine etwas schlechter ausgeprägt als bei 'ner PSM. Genau.

00:19:01: ,668 [Gerd Stegmaier] Mhm.

00:19:02: ,198 [David Drexler] Und die-

00:19:03: ,168 [Gerd Stegmaier] Das heißt, ja.

00:19:05: ,668 [Gerd Stegmaier] Nur zu.

00:19:06: ,568 [David Drexler] Ähm, genau, ich wollt jetzt noch kurz auf die fremderregte Maschine eingehen. Die ist von der Effizienz her gar nicht so schlecht. Ähm, die, ich würde sagen, die liegt noch 'n bisschen unter der PSM, kommt immer so 'n bisschen auf die Gestaltung drauf an, aber, ähm, da kommt man aufgrund der Regelbarkeit grade in diesem höheren Drehzahlbereich schon auf 'ne hohe Effizienz und entsprechend kann man damit dann auch schon, ähm, 'ne PSM ersetzen, wie das ja beispielsweise in 'nem Renault oder auch 'nem BMW, ähm, zumindest in manchen Fahrzeugkonfigurationen auch tun.

00:19:31: ,448 [Luca Leicht] Mhm, genau. Das wollt ich nämlich grad sagen, also als, auch noch ein Beispiel, um das plastischer zu machen: So 'ne Zoe zum Beispiel oder so 'ne Gun E-Tech, wenn ich's richtig, äh, weiß, die haben ja in der Regel, oder was in der Regel, die haben fremderregte, ähm, Synchronmaschinen. Ähm, jetzt aber, weil wir vorhin auch schon das Thema Allrad kurz mal an-angeklungen haben, ähm, ist ja häufig so, bei Tesla ist es beispielsweise so, mein ich, bei, äh, Polestar, bei BYD, dass die ihr Konzept mischen. Die haben hinten in der Regel die PSM und vorne dann 'ne Asynchronmaschine, also 'ne Induktionsmaschine. Ähm, ist das wirklich so'n Vorteil, was dann die Effizienz wiederum angeht? Weil du hast vorhin ja auch schon davon gesprochen, es gibt dann, ich glaub, du hast ein Nebenaggregat und ein Hauptaggregat. Ähm, ist das dann auch der Punkt?

00:20:15: ,018 [David Drexler] Genau, also es gibt natürlich unterschiedliche Ansätze, wie ich meinen Antriebsstrang gestalte. Eine Variante ist dann eben 'n Hauptantrieb und 'n Nebenantrieb. Sprich, ich hab 'n Hauptantrieb, der für, ich sag mal, 'n Großteil meiner Fahraktivitäten einfach die Energie bereitstellt. Und wenn ich dann beispielsweise an der Ampel stehe und mal richtig aufs Gaspedal treten möchte oder wenn ich 'nen steilen Hang hochfahre und meinen Anhänger hinten dran hab, dann brauch ich für 'ne gewisse Zeit

00:20:41: ,168 [David Drexler] 'ne, ich sag mal, 'ne Überlast und diese Überlast stellt dann mein Nebenaggregat bereit, das kurzzeitig super viel Drehmoment, super viel Leistung bereitstellen kann, aber in diesem Hauptbetrieb, ähm, eigentlich primär nur mitläuft. Zum Beispiel, wenn ich auf der Autobahn 120 hinterm LKW, dann brauche ich natürlich nicht die, die, die volle kW-Leistung meines Gesamtantriebs, sprich Haupt- und Nebenaggregat, sondern da reicht dann der Hauptantrieb, der dann einfach, ähm, das Ganze bewerkstelligt und der Nebenantrieb, der läuft einfach nur mit. Und da kommen wir eigentlich schon zum Punkt:

00:21:14: ,848 [David Drexler] 'n Induktionsmotor, der kann sich einfach mitdrehen. Das heißt, der, der erzeugt natürlich die Kardanwellen und Lagerreibung. Das sind natürlich Verluste, aber ansonsten hab ich, hab ich keinen N8il dadurch, dass der sich mitdreht. Wenn ich 'ne PSM-Maschine einfach nur mitlaufen lasse,

00:21:32: ,088 [David Drexler] da haben wir auch wieder das Problem von dem permanenten Magnetfeld, dann erzeugt das 'nen Rastmoment. Weil natürlich, wir hatten's schon vorhin angesprochen, wir haben das Blechpaket. Das Blechpaket hat Nuten, in denen sich die Wicklung befindet. Und an diesen Nuten, an den Statorzähnen, da,

00:21:48: ,168 [David Drexler] da erzeugt eben der Permanentmagnet mit seinen, mit seinen, äh, mit seinem permanenten Magnetfeld 'nen Rastmoment, weil er wie so 'ne Art Schrittmotor von Nut zu Nut quasi weitergedreht wird. Und dieses Widerstandsmoment, das erzeugt Verluste. Das heißt, wenn ich einfach nur 'ne PSM mitlaufen lasse, dann hab ich da 'nen, 'nen, 'nen Schleppmoment, was, was, was meine, meine Effizienz eben vermindert. Und entsprechend hab ich entweder die Wahl, ich lass den einfach so mitlaufen, nehm die Verluste in Kauf. Entweder ich hab 'ne, 'ne Induktionsmaschine oder 'ne fremderregte Maschine da auf der Achse sitzen, die dann einfach mitdrehen kann, die ich quasi abschalten kann. Oder ich hab 'nen Abschaltmechanismus, um eben den Motor komplett zu entkoppeln, sodass er nicht mitdreht. Genau.

00:22:28: ,568 [Luca Leicht] Das wär dann beispielsweise die CLA-Variante mit dem Entkoppeln. Aber noch vor kurz: Kann man grob beziffern – ich weiß, es wird von Motorenkonzept zu Motorenkonzept, Aufbau et cetera, Leistung unterschiedlich sein – aber wie viel Effizienzverlust o-oder wa-was macht denn das aus, wenn ich so 'ne PSM mitschleppe?

00:22:45: ,928 [Luca Leicht] Kann man da so übern Daumen irgendwie 'n Wert nennen?

00:22:48: ,988 [David Drexler] Ähm, den kann man bestimmt nennen. Ähm, da gibt's auch Studien zu. Ähm, ich hab den Wert grade nicht parat, ähm, aber das ist, das ist schon, äh, 'nen gewichtiger Anteil. Also man ist da schon im, im, ich sag mal, niedrigen einstelligen Prozentbereich. Aber natürlich, wenn man das über x Kilometer hochrechnet, dann, dann, dann bringt das schon was. Es ist nur die Frage: Welche Funktion muss der Motor noch erfüllen? Wie sieht das mit den Kosten aus? Das, das ist immer 'ne, 'ne Gesamtsystemfrage. Das gilt grundsätzlich für, für, für die Antriebseinheit. Einzelkomponenten zu optimieren, hilft meistens wenig. Ich muss immer dieses Gesamtpaket betrachten, ähm, um dann wirklich 'nen Mehrwert generieren zu können.

00:23:27: ,548 [Gerd Stegmaier] Mhm. Ähm, zwei Fragen hab ich noch dazu. Du hast gesagt, die PSM kann man ja auch abkoppeln, quasi, also elektrisch, nehm ich an. Ähm, wie ist das dann im Vergleich? Also wie aufwendig ist das und hat man dann wirklich gar keine Verluste mehr?

00:23:44: ,048 [David Drexler] Ähm, ja gut, also die, das kommt 'n bisschen drauf an, wo dieser Abschaltmechanismus sitzt. Ähm, und je nachdem drehen sich Kardanwellen et cetera natürlich immer noch mit. Aber, ähm, der Rotor, der steht dann und dann hab ich entsprechend auch die durch den Rotor generierten Verluste, äh, eben nicht mehr.

00:24:01: ,448 [Gerd Stegmaier] Mhm.

00:24:01: ,348 [Luca Leicht] Mhm.

00:24:02: ,568 [David Drexler] Ähm, wie aufwendig ist das?

00:24:05: ,988 [David Drexler] Ähm,

00:24:07: ,207 [David Drexler] also aufgrund dessen, wenn ich in den Markt schaue, ähm, kenn ich nur wenige Fahrzeuge, die so was haben. Also zum Beispiel der Ferrari hat es.

00:24:15: ,158 [Luca Leicht] Stimmt.

00:24:16: ,132 [David Drexler] Äh, genau, der Ferrari Luce, äh, hat, hatte dieses Konzept, weil der hatte eben auch so 'ne Doppelachse, wo er dann, äh, die ganze Doppelachse abkoppeln kann. Ähm, der CLA hat es. Also es gibt nur wenige Fahrzeuge und die kommen eher aus dem Premiumsegment. Das heißt, es ist schon kostspielig, würde ich sagen.

00:24:32: ,532 [Luca Leicht] Mhm.

00:24:32: ,092 [David Drexler] Ähm, ich glaube, es ist jetzt nicht exorbitant teuer, aber ich glaube, es ist schon der Integrationsaufwand und vor allem das Ganze, ähm, so auszulegen, dass es über die gesamte Lebensdauer eben dieses zusätzliche Schalten ist natürlich immer, ne, bewegende Teile ist immer mit Verschleiß behaftet.

00:24:45: ,232 [David Drexler] Und, ähm,

00:24:48: ,892 [David Drexler] jetzt sicherlich, man steckt in diesen Entscheidungsprozessen von OEMs nicht immer ganz drin und kann die vielleicht auch nicht immer hundertprozentig nachvollziehen, aber letztendlich ist ja schon das Gesamtziel, 'nen Fahrzeug zu bauen, was den größten Kundenwert generiert, um dann 'nen möglichst hohen Preis aufrufen zu können. Und entsprechend scheint man sich grade in dem Massenmarktbereich da einfach noch nicht zu, äh, ja, nicht durchringen oder noch nicht, noch nicht, noch nicht, äh, ja, ermutigen-- Man konnte noch nicht ermutigt werden, über eben, äh, ja, die Kosten von so 'nem, von so 'nem Bauteil das zu integrieren.

00:25:17: ,812 [Luca Leicht] Ja, das ist spannend, weil du sagst, wir hatten ja hier auf, auf genau diesem Stuhl, auf dem ich sitze, saß Torsten Eder, ähm, damals der Antriebschef von, ähm, Mercedes und hat ge-genau gesagt, dass für den CLA, für die Kunden ist das,

00:25:30: ,712 [Luca Leicht] das, das ist das die Lösung und es gibt quasi keine andere. Alles andere wäre nicht, äh, Mercedes-like. Wir hatten damals, glaub ich, schon so'n bisschen die Vermutung, dass es so 'ne

00:25:40: ,732 [Luca Leicht] Ingenieurslösung ist, könnte man vielleicht sagen, so 'ne coole Lösung, die ich auch megacool finde, die aber vielleicht nicht die Leanste ist. So. Aber, äh, ja. [l8]

00:25:50: ,192 [Gerd Stegmaier] Ja, was mich in dem Zusammenhang eben noch interessieren würde: Wir haben ja schon drüber gesprochen, dass die ASM zum Boosten besonders gut geeignet ist, weil ihr Kennfeld in der Topleistung oder Höchstleistung e-eher mehr Effizienz bietet. Natürlich nicht mehr anscheinend als die PSM, ähm, aber dann ist es ja so'n klassischer Trade-off: Wie oft setz ich diese ASM ein zum Boosten und wie viel Verlust hätt ich im Vergleich zu 'ner PSM, die ich dann aber wieder abschalten muss?

00:26:27: ,712 [David Drexler] Genau, im Prinzip schon. Ähm, es ist natürlich auch die Frage, wie,

00:26:32: ,452 [David Drexler] ähm,

00:26:33: ,572 [David Drexler] welche Anforderungen oder für welches Segment ist das Fahrzeug ged8? Ne, so'n CLA zum Beispiel, das, da, da, da muss ich schon ordentlich Leistung mitbringen. Das erwartet das Kundensegment einfach. Das heißt, da hätte man einfach mit der Induktionsmaschine dann vielleicht nicht die Gesamtleistung im Fahrzeug bereitstellen können und hat deshalb gesagt, wir gehen auf 'ne PSM mit 'ner höheren Gesamteffizienz und mehr Leistung-

00:26:53: ,802 [Luca Leicht] Mhm.

00:26:53: ,312 [David Drexler] ähm,

00:26:55: ,052 [David Drexler] und schalten die aber ab, wenn wir sie nicht brauchen. Ähm, das war da dann scheinbar der, der bessere Weg, als zu sagen, ich, ich bau mir da 'ne Induktionsmaschine hin, lass die noch mitlaufen, wenn ich sie eben nicht brauche, ähm, hab dann aber vielleicht nicht ausreichend Leistung, wenn ich, wenn ich sie grade mal brauch, um, um, um das eine oder andere Ampelrennen zu gewinnen oder wofür auch immer.

00:27:13: ,732 [Luca Leicht] Was es nicht gibt, diese Ampelrennen, weil die sind illegal, möcht ich an dieser Stelle sagen.

00:27:16: ,752 [Gerd Stegmaier] Ja, weil wir's ja eh grade schon besprochen haben, ähm, abkoppelbare PSM vorne und konsequenterweise natürlich 'ne PSM hinten beim CLA, ähm, und die ist dann sehr konsequenterweise auch, ähm, mit 'nem 2iganggetriebe versehen, weil du hast ja vorher schon angesprochen, dass die PSM eher im oberen Drehzahlbereich,

00:27:39: ,292 [Gerd Stegmaier] ähm, 'n bisschen bei der Effizienz nachlässt. Ähm, wie würdest du sagen, ist denn der Effekt? Also ist ja auch wieder so'n klassischer Trade-off,

00:27:51: ,492 [Gerd Stegmaier] aber, äh, ab wann wird 'ne PSM, sag ich mal, eher unrentabel, ab welchem Drehzahlbereich?

00:27:58: ,172 [David Drexler] Genau. Äh, also tatsächlich beim CLA ist es ja so ausgestaltet: Ich meine, man hat 'ne 11 zu 1 Übersetzung für diesen niedrigen Drehzahlbereich und 'ne 5 zu 1 Übersetzung für den höheren Drehzahlbereich.

00:28:12: ,731 [David Drexler] Ähm, und grundsätzlich beim E-Motor, das ist wie beim Verbrennungsmotor: Ich hab 'nen Kennfeld, ich hab 'nen Sweet Spot in der Mitte und ausgehend von diesem Sweet Spot nimmt meine Effizienz sukzessive ab. Das heißt, was man mit dieser, mit diesem 2iganggetriebe eigentlich macht: Man generiert sich 'nen zweiten Sweet Spot und den über die Getriebeübersetzung legt man eben genau so, dass man dieses gesamte Drehzahlkennfeld, von dem man ausgeht, dass es der, ähm, der CLA-Anwender so eben abfährt, eben mit 'ner möglichst breiten Effizienzüberdeckung eben, eben bedienen kann.

00:28:41: ,712 [David Drexler] Jetzt ist es so, glaub ich, bei der, beim CLA, so etwa bei 100, 110 km/h wechselt der, glaub ich, in der Getriebeübersetzung beziehungsweise das ist die maximale Geschwindigkeit, mit der diese 11 zu 1 Übersetzung betrieben wird und ab dann ist man in die, in diesem höheren Drehzahlbereich. Ähm, das ist natürlich schon dann auch 'nen Hebel, wenn man dann in diesem hinteren Drehzahlbereich noch so f..., noch so hohe Effizienzen hat. Ähm,

00:29:08: ,682 [David Drexler] genau. Jetzt dadurch, dass der WLTP viel weiter vorne liegt und eben diese 5 zu 1 Übersetzung vielleicht,

00:29:16: ,612 [David Drexler] ja, nun eben 'nen sehr geringen Anteil am WLTP-Zyklus hätte, jetzt für'n WLTP der Effekt, der ist zwar da und den sieht man auch, aber der ist, glaub ich, eher nur, äh, untergeordnet. Jetzt aber, wenn ich das Fahrzeug eben außerhalb des WLTPs, äh, betreibe und da stellt sich eben die Frage: Ist der WLTP, so wie er ausgestaltet ist, geeignet? Denn natürlich, wir haben ab und zu 'ne Autobahnfahrt und für 'n, für 'n gewissen Anteil der Bevölkerung ist 'ne Autobahnfahrt eben mit 'nem Elektrofahrzeug auch Standard, ähm, und das deckt der WLTP eben so zumindest nur bedingt ab, weil er eben primär, äh, eben mit, mit, mit langsameren Fahranteilen da, ähm, gespeist ist.

00:29:52: ,412 [David Drexler] Aber da kann man damit eben schon noch mal hebeln, äh, in der Effizienz mit so 'nem schaltbaren Getriebe. Aber auch da hat man eben dieses Thema, ähnlich wie bei der Abschaltachse. Man hat wieder 'ne Mechanik drin. Ähm, klar, das ist eigentlich unser Steckenpferd hier in Europa, also, äh, Kupplungen, Getriebe, all das, das können wir richtig gut und entsprechend, ähm, warum nicht einbauen, wenn man da 'nen Mehrwert mit generieren kann beziehungsweise 'nen Mehrwert sieht.

00:30:14: ,364 [Gerd Stegmaier] Mhm. Zumal, ähm, ja, das dann eigentlich ganz sympathisch, dass man in der Praxis 'nen Mehrwert hat. Ähm, und viele kennen's ja auch, glaub ich, vom Elektroauto, dass man- Ja, im, im Normalen und innerstädtisch mit 'ner sehr hohen Effizienz unterwegs ist und dann so 'nen überproportionalen Verbrauchsanstieg hat, wenn man mal auf Strecke unterwegs ist und sich denkt, da ist die ganze Reichweite so in der Theorie nichts wert, weil-

00:30:43: ,104 [Luca Leicht] Ich, ich war jetzt am Wochenende mit, mit 'nem Alpine 290 unterwegs. Ähm, by the way, wahnsinniges Spaßauto. Ich hab diesen Überholknopf immer für total unsinnig gehalten, aber er ist weiterhin unsinnig, aber er m8 wirklich viel Spaß. Ähm, und das ist auch gruselig, wenn man mit diesem kleinen Auto irgendwie bei 20 kW, äh, pro, äh, Kilowattstunden pro 100 Kilome-meter ist und denkt sich: „Wa...,“ und wir sind halt 120, 130 gefahren.

00:31:07: ,464 [Gerd Stegmaier] Mhm.

00:31:07: ,454 [Luca Leicht] Also es fühlt sich aber einfach falsch an, auf, auf vielen Ebenen. [l8]

00:31:11: ,504 [Gerd Stegmaier] Ja.

00:31:11: ,144 [Luca Leicht] Ähm, aber ja, so ist es halt dann.

00:31:14: ,484 [Gerd Stegmaier] Ja.

00:31:14: ,724 [Luca Leicht] Was mich interessieren würde, David, ihr habt jetzt ja quasi mehrere Generationen, möchte man fast schon sagen, ähm, an E-Maschinen angeschaut. Bei BMW hab ich jetzt kürzlich gelesen wieder, dass sie schreiben, das ist die Gen 6, ähm, der Drive Unit, sie haben's noch länger, irgendwie eDrive Technology, haste nicht. Generation 6. Ähm,

00:31:34: ,104 [Luca Leicht] hast du jetzt in deiner Analyse auch schon gesehen, was da so passiert ist in den letzten Jahren? Auch vor allem vor dem Hintergrund, dass wir ja auch immer überall hören und lesen: „Die E-Maschine? Ja, die ist ausentwickelt.“ Ähm, wieso brauch ich denn [8ndert l8nd] eine 6 Generation noch und bleib nicht bei 3 stehen, wie zu Beginn der E-Mobilität?

00:31:54: ,044 [David Drexler] Ja, berechtigte Frage tatsächlich. Wir haben ja hier auch am Lehrstuhl relativ viele Batteriekollegen, tatsächlich sogar 4 Gruppen. Ähm, das heißt, die fast 4fache Stärke an, an Personal, die sich mit dem Thema beschäftigt. Und die sagen auch immer, wenn sie uns necken wollen, dass der E-Motor ja ausgeforscht wäre und man gar nicht verstehen würde, wo man da überhaupt noch 'ne Dissertation platzieren kann. Und das muss man einfach ganz klar verneinen. Äh, also der E-Motor ist definitiv nicht ausgeforscht. Ähm, ich meine, mit dem Verbrennungsmotor an sich, äh, haben wir uns weit über 100 Jahre intensiv beschäftigt.

00:32:25: ,144 [David Drexler] Klar, über die letzten Jahre, was haben wir da rausgekitzelt? Zehntel Effizienzen. Aber in diesem Bereich kommen wir beim E--, sind wir aus meiner Sicht beim E-Motor noch lange nicht. Und dann diese, dieses Thema Downsizing, das fängt ja jetzt erst richtig an. Das heißt, wenn man irgendwann 'n Plateau erreicht, dann fängt man eben an, immer kleiner zu werden bei konstanter oder eben höherer Leistung beziehungsweise höherem Drehmoment. Und da würd ich einfach sagen, dass, ähm, da hat der E-Motor noch gut Potenzial. Also da kann ich auf jeden Fall meine Dissertation noch schreiben und ich glaube, die eine oder andere Generation nach mir definitiv auch.

00:32:57: ,364 [David Drexler] Lachen] Ähm, genau, jetzt BMW Gen 6 ist sicherlich speziell. Dieses Gen 6 kommt ja, zumindest wenn ich das richtig verstanden hab, primär aus dem Gesamtantriebsstrang. Das heißt, da hieß der gesamte Antriebsstrang Gen 6 und entsprechend gab's auch eine Antriebseinheit dazu. Da hat man, glaub ich, im Vergleich zur Gen 5, die aus meiner Sicht schon 'ne sehr gute Antriebseinheit ist, ähm, hat man, glaub ich, hier und da noch mal Details optimiert, ähm, um so'n Bild zu zeichnen, wo kommen wir her und wo gehen wir hin, glaub ich, da eignet sich der APP 550 und der APP 310 von VW super gut, weil es ist-

00:33:29: ,244 [Luca Leicht] Also ID.3 und Co.

00:33:31: ,304 [David Drexler] Genau, ID.3, ähm, und dann eben die leistungsstärkere und leistungsschwächere Variante des Hauptantriebs, ähm, weil eben da auch das Fahrzeug quasi identisch geblieben ist. Also es gibt 'nen Cupra Born mit der leistungsstarken Variante und es gibt 'nen Cupra Born mit der leistungsschwachen Variante.

00:33:46: ,744 [David Drexler] Ähm, APP 310, der hat, wie der Name sagt, 310 Newtonmeter und so etwa 150 kW, wenn ich mich nicht irre.

00:33:53: ,804 [Luca Leicht] Mhm.

00:33:54: ,944 [David Drexler] Und wo wird verbaut seit 2019, glaub ich. Ähm, und der APP 550 hingegen, der kommt seit Ende 23 zum Einsatz und hat, wie der Name auch sagt, 550 Newtonmeter und 240 kW, also, äh, 90 kW mehr. Und das Ganze auf demselben Bauraum, denn es kommt ja ins selbe Fahrzeug. Das heißt, ich hab auf demselben Bauraum 'ne Antriebseinheit untergebracht, die auch vom Gehäuse her relativ identisch ist. Und natürlich die Anbindungspunkte müssen gleich sein, weil ich änder ja nicht das Gesamtfahrzeugkonzept. Also der Cupra Born ist nach wie vor der Cupra Born und ich hab einfach nur 'ne andere Anis..., Antriebseinheit da sitzen. Ähm,

00:34:32: ,063 [David Drexler] und, äh, ich hab eben die, die, die, äh, 90 kW mehr und eben, ähm, auch deutlich mehr Drehmoment. Und wenn ich das dann aufs Gewicht runterrechne beziehungsweise dann mir die Leistungsdichte, äh, errechne, dann komm ich eben beim APP 310, also aus dem Jahr 2019, würd ich jetzt mal sagen,

00:34:49: ,264 [David Drexler] zählt vielleicht noch so zu der späten Generation der ersten E-Autos, so aus dem Bereich 2016, 17, 18, 19, so. Der hat dann 'ne Leistungsdichte von 1,6 Kilowatt pro Kilogramm und beim APP 550 sind wir schon bei 2,6. Das heißt, wir haben einfach 'n ganzes Kilowatt pro Kilogramm draufgelegt auf demselben Bauraum bei 'nem ziemlich ähnlichen Gewicht. Das, find ich, ist schon eigentlich,

00:35:13: ,364 [David Drexler] an der Kennzahl kann man schon ganz gut sehen, ähm, wo wir eigentlich herkommen. Also dieses Themen, so, so dieser Bereich 1,5 Kilowatt pro Kilogramm, das ist auch der Bereich, wo wir herkommen. Auch die ersten Audi E-Tron-Modelle, alle so in diesem Bereich, ähm, bezüglich der Antriebseinheit verortet. Und dieses, dieser Bereich 2,6, 2,8, das ist auch der Bereich, wo wir uns heute, ich würde mal sagen, im Massenmarkt bewegen. Also so'n Xiaomi YU7 oder, äh, 'nen SU7, die haben auch 2,5 Kilowatt pro Kilogramm. Ähm, natürlich, man hat immer wieder diese Ausreißer. So'n Lucid Zeus hieß, glaub ich, die erste Antriebseinheit. Der hat auf etwa 70, 75 Kilo hat der 500 kW rausgeholt. Das heißt, der liegt dann bei, äh, etwa 6,75, so um den Dreh, Kilowatt pro Kilogramm. Das heißt, ne, also etwa das 2fache. [Lachen] Aber da muss man sich dann halt auch überlegen, für welchen Markt ist dieses Fahrzeug gebaut worden, für welchen Endkunden und vielleicht auch anschauen, mit welchen Stückzahlen das Fahrzeug jetzt verkauft wird, ob es vielleicht den,

00:36:13: ,004 [David Drexler] die Price Range da so getroffen hat. Also das ist natürlich auch 'n, 'n High-End-Produkt, wenn man sich das anguckt, vom Rotor über die Welle übers Getriebe. Ähm, da hat man wirklich nur High-End-Produkte auch verbaut und entsprechend hat man auch dann 'ne leistungsfähige Antriebseinheit. Also das ist wirklich beim E-Motor gar kein Problem, 'ne leistungsstarke Antriebseinheit zu bauen. Das ist super gut möglich und das finde ich auch super interessant, weil ich aber-

00:36:35: ,874 [Luca Leicht] Weil der rollen darf. Also so.

00:36:35: ,574 [David Drexler] Genau. Was ich viel faszinierender ist, finde, ist, ähm, 'ne Antriebseinheit zu bauen, die effizient ist, performant ist, aber eben auch günstig ist.

00:36:46: ,773 [David Drexler] Das ist, glaube ich, die viel größere Herausforderung. Das gilt, glaube ich, für die Batterie, für ein Fahrzeug ähnlich, wo ja auch viele scheitern. VW beispielsweise, ein günstiges E-Auto zu bauen, ist einfach, glaube ich, nicht so trivial. Ähm, aber für einen E-Motor gilt das in jedem Fall auch. Genau.

00:36:59: ,353 [Gerd Stegmaier] Mhm. Du hast es geschildert, eindrucksvoll, wie sich die, ähm, Leistungsdichte gesteigert hat bei den Generationen von Elektromotoren, aber was ist im gleichen Atemzug mit der Effizienz passiert?

00:37:12: ,054 [David Drexler] Ähm, also ich glaube, die Peak-Effizienz von E-Motoren, die ist schon immer relativ hoch bei 96, 97 Prozent in dem Bereich. Ähm, es ist dann eher die Frage: Wie groß ist das Kennfeld geworden? Also wie groß ist mein Fenster, in dem ich diesen Betriebspunkt ausnutzen kann? Und auch da würde ich sagen, ist man durch, ähm, durch, durch die eine oder andere Maßnahme viel effizienter geworden. Ich habe da jetzt keine genauen Zahlen, wie viel Prozent das Kennfeld größer geworden ist, aber beispielsweise, wenn wir uns anschauen, wo kommen wir her? Wir kommen von klassischen Rundradwicklungen.

00:37:44: ,754 [David Drexler] Da haben wir das Know-how in dem 1n Moment einfach aus dem Industriebereich quasi transferiert, haben das sicherlich hier und da optimiert, aber haben es dann so verwendet. Das heißt, wenn wir uns heute angucken, klassische Hairpin-Statoren. Das heißt, wir haben keine einzelnen, ich sage mal, Biegeschlaufen, Runddrähte mehr, sondern wir haben so Steckspulen, die wir in den Stator fügen. Da hat man schon im Bereich Füllfaktor, äh, Verluste, Wärmeleitfähigkeit schon sehr viel rausgeholt in den letzten Jahren, ähm, und entsprechend da auch das Kennfeld und die Effizienz auch deutlich, deutlich gesteigert. Ähm,

00:38:18: ,254 [David Drexler] ich habe die Zahlen nicht genau im Kopf, aber VW hat den APP 310 ja vor Kurzem in einem APP 13 Neo beziehungsweise er ist jetzt APP 350, äh, überarbeitet. Das heißt, da ist man von 310 Newtonmeter auf 350 Newtonmeter mit ein paar Anpassungen hinsichtlich der Verschaltung, Magnetanordnung. Da hat man, ich sage mal, so ein bisschen in der Effizienz, im NVH-Verhalten hat man einfach ein paar Stellschrauben gedreht und man hat direkt, ich sage mal jetzt in dem Fall, wie man ablesen kann, 40 Newtonmeter rausgeholt und man ist auch deutlich effizienter geworden. Ich habe den Wert leider nicht mehr parat, aber der ist, wenn man sich anguckt, dass das wirklich exakt dieselbe Maschine ist und man nur hier und da eine Stellschraube dreht, das ist schon relativ beeindruckend, was man da im Bereich Effizienz dann auch für Sprünge machen kann.

00:39:03: ,674 [Gerd Stegmaier] Du hast gerade NVH genannt. Kannst du das noch kurz, äh, uns abholen?

00:39:07: ,094 [David Drexler] Genau, NVH steht für Noise, Vibration, Harshness. Also im Prinzip das Vibrationsverhalten, das Klangverhalten, ähm, was dann

00:39:15: ,934 [David Drexler] natürlich auch 'nen, 'nen, 'nen Fahrkomfort mehr oder weniger beeinflusst beziehungsweise zum Positiven oder zum Negativen beeinflusst.

00:39:24: ,854 [Gerd Stegmaier] Ja. Sorry. Ich wollte nur herausstellen, dass der--

00:39:28: ,634 [Gerd Stegmaier] Beim Verbrenner war es ja, sage ich mal, auch nicht so schwer, immer mehr Leistung reinzukriegen, ähm, im Zweifel aber dann halt mit mehr Hubraum und eventuell auch mit größeren Abmessungen, aber vor allem fast immer mit mehr Verbrauch. Also es gab die Mehrleistung jetzt definitiv nicht zum Nulltarif. Das ist ja schon ein großer Unterschied, [kichern] ähm, dass man hier, ähm, beides steigern kann, quasi.

00:39:54: ,014 [Luca Leicht] Weil ich vorhin noch mal, ich würde gerne noch mal darauf zurückkommen, was sich so verändert hat in der ganzen Geschichte. Mein Eindruck ist, oder über die Jahre bei den, ähm, E-Auto-Motoren und den ganzen Antriebseinheiten. Du hast vorhin schon gesagt, dass das Thema, ähm, ist, dass die, oder wie der Aufbau ist beim Elektromotor. Ich habe irgendeine Leistungselektronikeinheit, die dann weitergeführt wird und den Strom weiterführt und dann habe ich ein Getriebe und ich habe die E-Maschine für sich selbst. Ähm, meine, mein Gefühl ist gerade, dass die eigentliche Entwicklung vor allem dahin geht, dass ich nicht mehr modular aufsetze, sondern alles immer stärker ineinander reinfummel, integriere, kombiniere und so weiter. Ähm, ist das tatsächlich so? Und zum einen, zum anderen wird es dadurch wirklich besser oder nur weniger modular? Und am Ende kriege ich aber de facto wieder Probleme bei der Nachhaltigkeit, Reparierbarkeit, ähm, Dauerhaltbarkeit et cetera pp, weil ich eben nicht mehr diese Einzelbausteine habe im System.

00:40:55: ,494 [David Drexler] Genau, ich glaube, wo du hinaus, darauf hinauswillst, ist so x in 1 Integration ist da der Fachbegriff für.

00:41:01: ,824 [David Drexler] Ähm, also ich würde sagen, dass man da schon einen Trend sieht, gerade wenn man sich, äh, in der Studie auch die Fahrzeuge von 2 18 anguckt und von, ich sage mal, so 22, 23 oder jetzt auch in den aktuellen Generationen sieht man das immer noch. Die ersten, ähm, die ersten, ich sage mal, Gehäusekomponenten, das waren viel kleine Gehäusekomponenten, die ich dann eben anschrauben musste, sodass ich Schnittstellen hatte. Ich hatte einen Montageprozess, einen zusätzlichen. Und da ist man insbesondere beim Gehäuse dazu hingegangen, dass man quasi ein Gesamtgehäuse hat, indem man beispielsweise obendrauf die Leistungselektronik einlässt, darunter den Stator und den Rotor unterbringt und seitlich das Getriebe anflanscht und dann nur noch mit 'ner Art Deckel eben diese Öffnungen verschließt.

00:41:45: ,454 [David Drexler] Ähm, so hat man zumindest schon mal alle Gehäusekomponenten, ähm, ich sage mal, die, die, die mechanischen Schnittstellen, die Montageprozesse da reduziert. Da hat man sich dann natürlich auch immer komplexer werdenden

00:42:00: ,914 [David Drexler] Gussverfahren bedient, die auch im Karosseriebau ja auch einhergehen jetzt im Zuge der letzten Generation. Ansonsten dieser Trend x in 1 Integration. Also ich würde mal sagen, so 'ne 3 in 1 Integration, also Leistungselektronik, Getriebe, Aktivkomponenten, alles in einer Einheit möglichst gut verschachtelt. Das ist mittlerweile Marktstandard und dann auch immer, wenn dann noch einen Onboard-Charger und was, weiß ich nicht, was integriert, das auch noch. Aber was man immer so liest, 16 in 1 Achse oder was weiß ich, was man noch für höhere Zahlen hat. Ähm, das liest sich immer imposant, aber natürlich, da fragt man sich dann relativ schnell: Was sind denn diese 16 einzelnen Komponenten, die da integriert wurden? Wie groß sind die und wie, ähm, innovativ ist denn jetzt diese kleine Komponente, die dann noch mit da reingewandert ist? Ähm, dieser, dieses Thema x in 1, ich glaube, das ist im chinesischen, asiatischen Markt viel stärker vertreten und wird da auch viel stärker forciert, weil in dem Markt einfach- Zahlen und, ähm, USPs gegenüber dem Konkurrenten noch mal 'n ganz anderen Stellenwert hatten. Also da schmeißt man auch mit Motordrehzahlen in 'ner ganz anderen Weise um sich, als man das hier tut, ähm, einfach um sich irgendwie zu differenzieren vom Konkurrenten und zu sagen, „Hier, ich integrier aber noch 3 Bauteile mehr in meine IDU als du.“ Ähm, grundsätzlich

00:43:18: ,594 [David Drexler] würd ich schon sagen, dass wenn wir zu viel integrieren, wenn wir zu viel Funktionsintegration quasi betreiben, dass es dann zum einen eben nicht mehr günstiger wird, sondern irgendwann die Systemkomplexität einfach zunimmt und auch dann Themen wie, äh, ja, Wart-Wartungsfreundlichkeit, das nimmt natürlich ab beziehungsweise Second Life. Irgendwann will ich ja vielleicht mit der Komponente noch mal was anderes machen und dann m8 es natürlich Sinn, bevor ich das Ganze schredder, die Komponenten zu zerlegen, um sortenrein dann recyceln zu können, damit ich eben dann, äh, Stahl von 'nem Permanentmagneten nicht mehr trennen muss, weil 2 magnetische Komponenten voneinander zu trennen, ist eben super schwierig.

00:43:55: ,114 [David Drexler] Das heißt, da m8 es Sinn, die Sachen vorher zu zerlegen und das geht natürlich einfacher, wenn ich super modular bin. Ähm,

00:44:02: ,834 [David Drexler] ich glaube, das ist auch 'n Grund, diese modulare Bauweise,

00:44:06: ,394 [David Drexler] warum im europäischen Markt, klar, da wird integriert, aber da hat man nicht diese hochintegrativen einen, äh, ähm, IDUs wie vielleicht im chinesischen Markt. Aber das würde ich auch gar nicht unbedingt als N8il bezeichnen.

00:44:17: ,554 [Luca Leicht] Mhm. Okay. Ähm, du hast vorhin schon angesprochen das Thema Drehmoment und wie da die Entwicklung geht. Du hast den APP angesprochen von Vo-VW. Ähm, ich erinner mich, wir hatten vor, das ist wahrscheinlich auch schon 2 Jahre her, ähm, Martin Doppelbauer, also vom KIT Professor Martin Doppelbauer hier im Podcast und der dann, ähm, so, wie du vorhin auch, das ist dann Physik, 7 Klasse oder so, äh, Leistung gleich Drehmoment mal Drehzahl. Dann denkst du, jaaa. Ähm, und das vereinfacht gesagt, dieses Drehmoment, du hast vorhin auch schon mit den PSMs gesagt,

00:44:49: ,354 [Luca Leicht] kommt ja dann durch die teuren Komponenten, entweder durch fancy Wicklungen, durch Permanentmagneten, so. Und, äh, für mich war die Frage: Warum erhöhe ich dann nicht einfach jetzt die Drehzahl? Dann krieg ich doch auch mehr Drehmoment und gut is. Und dann kann ich's ja mit den billigeren Bauteilen machen, aber das Ding einfach schneller rotieren lassen. Aber du guckst schon so, als ist das nicht so einfach.

00:45:12: ,283 [David Drexler] Äh, jein. Ähm, das kommt drauf an-

00:45:15: ,283 [Luca Leicht] Jein.

00:45:15: ,374 [David Drexler] was, was, was deine, ich sag mal, Absprungbasis als Drehzahl ist. Also grundsätzlich, unsere Leistung ergibt sich ja aus, aus dem Produkt von 2 Pi mal n mal m.

00:45:27: ,554 [David Drexler] 2 Pi Konstante können wir also jetzt in dem Fall einfach mal ignorieren. n, kleines n, ist unsere Drehzahl und m ist unser großes Motormoment.

00:45:35: ,334 [David Drexler] Das heißt, im Prinzip Drehzahl und Drehmoment ergeben unsere Leistung. Das Drehmoment wiederum

00:45:41: ,694 [David Drexler] ist, ähm, direkt proportional zur Aktivlänge. Das heißt, wie lang quasi in der Tiefe ist es oder wie lang ist mein Zylinder?

00:45:48: ,454 [David Drexler] Und zum Drehmoment sogar im Quadrat proportional, äh, zum Durchmesser, Entschuldigung, im Quadrat proportional. Ähm, das heißt, wie groß ist mein Zylinder?

00:45:58: ,614 [David Drexler] Und wenn ich jetzt sage, ich steiger meine n, ich steiger meine Drehzahl

00:46:03: ,194 [David Drexler] und halte mein P konstant oder lass es zunehmen, dann kann ich natürlich mein m kleiner machen. Und mein m setzt sich aus der Aktivlänge, also der, der Länge meines Motors und dem Durchmesser zusammen. Das heißt, wenn mein m kleiner wird, kann ich entweder L oder also L wieder die Aktivlänge oder den Durchmesser oder sogar beides eben verkleinern. Und wenn wir uns jetzt vorstellen, unser Zylinder wird kürzer oder unser Zylinder wird einfach im Durchmesser kleiner, dann reduziert das natürlich Material für den Zylinder selbst, aber auch für alle umliegenden Komponenten, sprich Gehäusekomponenten wird auch alles kleiner, Materialeinsatz nimmt ab und entsprechend die Kosten. So die Theorie aufm Papier.

00:46:39: ,474 [David Drexler] Wenn wir uns jetzt angucken, wo wir von den Maximaldrehzahlen herkommen, dann die 1n E-Motoren, die ersten Generationen waren da so bei maximal 8.000, 9.000, 10.000.

00:46:49: ,804 [Luca Leicht] Im E-Auto?

00:46:50: ,634 [David Drexler] Im E-Auto, genau. Im Traktionsantriebsbereich. Mittlerweile sind wir

00:46:54: ,374 [David Drexler] eher so bei, ich würde mal sagen, zwischen 14.000 und 20, 22.000 so im Massenmarkt.

00:47:04: ,534 [David Drexler] Jetzt ist es aber so, die maximale Drehzahl ist nur,

00:47:08: ,214 [David Drexler] ähm, ist 'ne schwierige Kennzahl, um das zu messen, weil

00:47:12: ,534 [David Drexler] wie häufig betreibe ich denn meinen Motor bei der maximalen Drehzahl? Quasi nie.

00:47:17: ,854 [Luca Leicht] kichert] Okay.

00:47:18: ,824 [David Drexler] Oder sehr selten, sag ich mal so. Sondern was eigentlich viel entscheidender ist, wo dieser Eckdrehzahlpunkt liegt. Also wo liegt mein Hauptbetriebsbereich? Und der liegt natürlich nicht bei 22.000, sondern der liegt irgendwo, ich sag mal, zwischen 6 und 10.000. Und wenn ich den verschiebe zu höheren Drehzahlen, dann habe ich eben dieses Potenzial, meine Aktivlänge und meinen Durchmesser zu reduzieren, weil ich dann diesen Hauptbetriebsbereich zu den höheren Drehzahlen schiebe, meine Getriebeüsetzung anpasse und dann eben diese höhere Drehzahl in eine lam-langsamere Drehzahl zu übersetzen über die hohe Getriebeüsetzung und so dann eben, ich sag mal, dieselbe Radgeschwindigkeit bei 'ner höheren Motordrehzahl zu realisieren.

00:47:57: ,944 [David Drexler] Wenn wir jetzt von Getriebeübersetzung sprechen, bei, ich sag mal, Standardfahrzeugen, die so bis 16.000 maximal drehen, da ist dann die Getriebeübersetzung etwa so 10, 11, so wie wir das jetzt auch beim CLA, ähm, vorhin schon mal thematisiert hatten. Und wenn wir jetzt davon ausgehen, dass jemand dieses Downsizing-Potenzial nutzt, weil er sagt, ich dreh bis 22.000 und ich verschiebe meinen Hauptbetriebsbereich, ich sag mal, zu dieser höheren Drehzahl hin, zwar nicht direkt dahin, aber ich schieb sie einfach 'n bisschen nach rechts, dann sind wir eher so bei 13, 15, äh, als Getriebeüsetzung.

00:48:29: ,954 [Luca Leicht] Mhm.

00:48:30: ,094 [David Drexler] Jetzt, du hast vorhin gesagt oder hast mir die Frage gestellt: Warum machen wir das nicht einfach?

00:48:36: ,124 [David Drexler] Ab einer bestimmten Drehzahl, und ich würde mal sagen, die Schwelle ist so bei 20, 25.000,

00:48:42: ,834 [David Drexler] sind die Maßnahmen, die ich brauche, um die höhere Drehzahl quasi über die Lebensdauer zu ermöglichen,

00:48:50: ,765 [David Drexler] so teuer, dass die Materialeinsparung durch das Downsizing die einfach nicht mehr rechtfertigt. Was heißt das konkret? Wenn ich höher drehe, dann habe ich, ähm, höhere Kräfte, die während der Rotation beispielsweise auf meinen Rotor wirken. Das heißt, ich brauche entweder Stähle im Blechpaket von höherer Güte, die einfach 'ne höhere Materialfestigkeit haben, um eben diesen Zentrifugalkräften standzuhalten. Ich brauch vielleicht 'ne Bandagierung, weil was hilft es mir, wenn ich höher drehen kann, aber mir der Rotor auseinanderfliegt? [Lachen] Oder, ähm, auch in meiner, äh, Leistungselektronik beispielsweise, ne. Also wenn ich höher drehen will, dann brauche ich 'ne höhere Frequenz, mit dem ich meine Starterwicklung anrege. Die höhere Frequenz,

00:49:28: ,586 [David Drexler] die erzeugt in 'ner, ich sag mal, konventionellen Leistungselektronik auch höhere Verluste, weil die Leistungselektronik muss diese Frequenz quasi schalten und das erzeugt Schaltverluste. Und je höher die Frequenz ist, die sie schalten muss, desto höher sind die Schaltverluste. Das heißt, auch da brauche ich vielleicht höherwertige Halbleitermaterialien in meiner Leistungselektronik, damit ich nicht quasi die, die Effizienz, die ich oder die, da, die Kosten, die ich mir im Rotorstator irgendwie spare, weil ich den kleiner mache, die bezahle ich dann mit Effizienzverlusten in meiner Leistungselektronik.

00:49:58: ,746 [Gerd Stegmaier] Weil, weil die IGBTs, die dann da wahrscheinlich hauptsächlich drin sind, die halt nicht mehr, nicht mehr greifen. Dann muss ich auf, äh, Silizium gehen oder so was.

00:50:04: ,486 [David Drexler] Ganz, ganz genau.

00:50:05: ,406 [Gerd Stegmaier] Auf SIC oder auf irgendwas anders.

00:50:07: ,606 [David Drexler] Zum Beispiel, genau. Oder Gallium oder was auch immer.

00:50:10: ,286 [Gerd Stegmaier] Gibt's eigentlich schon Gallium, wo du jetzt gerade das ansprichst? Gibt's Galliumnitrid schon im Auto? Nee, oder?

00:50:15: ,886 [David Drexler] Äh, soweit ich weiß nicht.

00:50:15: ,006 [Gerd Stegmaier] Ist super nerdy, sorry.

00:50:18: ,746 [David Drexler] So-soweit ich weiß, ist das noch nicht verbaut.

00:50:19: ,266 [Gerd Stegmaier] Okay.

00:50:20: ,646 [David Drexler] Ähm, ich glaub, da ist man mit, mit-

00:50:21: ,346 [Gerd Stegmaier] Weil der hat auch, äh, Si..., also SIC-Transistoren drin.

00:50:26: ,926 [David Drexler] Ja, ja.

00:50:27: ,725 [David Drexler] Ähm, anderes Thema ist, äh, Drehzahlfestigkeit von Lagern. Auch da, ne, wenn ich zu schnell drehe, dann brauche ich irgendwie-

00:50:33: ,066 [Gerd Stegmaier] Ganz, ganz, ganz klassisch mechanisches Problem, ja. [Lachen]

00:50:36: ,856 [David Drexler] Ganz genau. Oder Getriebe, auch 'n klassisches mechanisches Problem. Je höher ich quasi drehe, desto schneller dreht sich mein Getriebe und je schneller sich das dreht, desto höher sind die Getriebeverluste. Auch da brauche ich dann, ich sag mal, Schlichtungsverfahren, Schleifverfahren, die 'ne besonders glatte Oberfläche erzeugen, um da die Reibungsverluste im Getriebe zu reduzieren. Also all das sind-- Die Liste ist superlang. All das sind Themen, die bekomme ich, wenn ich in höheren Drehzahlbereich komme, also wenn ich, ich sag mal, so über die 20, 25.000 gehe. Und entsprechend

00:51:04: ,626 [David Drexler] gibt's da irgendwo 'nen Break-even-Point, wo die Kosteneinsparung durch das Downsizing eben geringer ausfallen als die Kosten, die die Maßnahmen, ähm, ja, mich kosten würden, um das Ganze umzusetzen. Ich hab da vor kurzem 'ne schöne Studie von ZF gesehen, die wurde auf der Drivetech präsentiert.

00:51:21: ,736 [David Drexler] Ähm, Drivetech ist 'ne, 'ne, ich sag mal, E-Motor-Veranstaltung. Ist, glaub ich, sogar Gesamtantriebsstrang, aber hat 'n E-Motor-Fokus, wo sich, ich sag mal, Industrie, Forschung treffen und sich austauschen beziehungsweise Erkenntnisse präsentieren. Und ZF hat da 'ne Studie zu 'nem Motor präsentiert, der mit 30.000 Umdrehungen maximal operiert, hat dann 'ne Übersetzung von I gleich 18 und hat dann, ähm, so 'n Kostenvergleich mit 'ner Antriebseinheit gem8, die so vergleichbar ist zu APP 310, APP 550, dreht so bis maximal 16.000 und hat 'ne Übersetzung von etwa 10.

00:51:55: ,756 [David Drexler] Und das sind jetzt natürlich ZF-Zahlen und ich hab die Zahlen nur auf der Folie gesehen. Ich hab die Studie jetzt nicht in ihrer Gänze be-begut8n können, aber da spricht man-

00:52:03: ,276 [Gerd Stegmaier] Ich mag das, dass du das so einordnest.

00:52:05: ,286 [David Drexler] Schmunzeln] Ja, natürlich. Da muss man immer 'n bisschen vorsichtig sein bei, bei so Claims. Ähm, aber ZF claimed in jedem Fall 'ne Gewichtsreduktion vom Gesamtsystem, also von der gesamten Antriebseinheit von 22 Kilo und 'ne Einsparung vom Magnetmaterial von 50 Prozent. Also das ist schon 'ne merkliche Reduktion, was dann vielleicht 'n Gefühl dafür gibt, wenn ich jetzt quasi meine Drehzahl verdopple, wie viel kleiner werde ich dann? Also,

00:52:28: ,236 [David Drexler] ähm, da, da, da geht schon einiges über die Drehzahl. Ähm, das sieht man in der Studie, die wir gemacht haben auch, dass Aktivlänge und Durchmesser in dem Fall abgenommen haben,

00:52:38: ,486 [David Drexler] äh, über die Laufzeit und die Drehzahl tatsächlich eher zugenommen hat. Also, ähm, das lässt sich schon erkennen, aber,

00:52:46: ,806 [David Drexler] ähm,

00:52:48: ,646 [David Drexler] es gibt auch Fälle, wo Drehzahl einfach nur erhöht wird, um die Maximalgeschwindigkeit zu, zu steigern. Also um diesen Trend voll beurteilen zu können, muss man sich immer auch anschauen, wie sieht die Getriebeübersetzung vom jeweiligen Fahrzeug aus? Man muss dann eben gucken, Maximaldrehzahl, Getriebeübersetzung, haben wir hier 'ne, ich sag mal, 'ne proportionale Verschiebung von beidem? Also nutzen wir dieses Downsizing-Potenzial vollständig aus oder verschieben wir nur leicht, nutzen 'nen Teil des Downsizing-Potenzials und dass der rechts ist, der Rest ist, damit wir aufm Papier über 250 fahren können.

00:53:16: ,386 [Gerd Stegmaier] Mhm. Spannend, ja. Ähm, wenn wir da jetzt schon sind, dann könnten wir auch mal uns kurz mit, äh, was befassen, was wahrscheinlich die meisten E-Auto-Anfänger beschäftigt. Es gibt ja immer unterschiedliche Angaben zwischen Peak- und Dauerleistung. Ähm, wie sind diese Grenzen begründet? Also vom Verbrenner kennt man ja eigentlich nur die Maximalleistung, ähm, und die ist jedem einleuchtend, dass die nicht dauernd anliegt. Ähm,

00:53:48: ,426 [Gerd Stegmaier] aber warum muss man beim Elektromotor zwischen den zweien unterscheiden?

00:53:53: ,806 [David Drexler] Genau, ähm, tatsächlich ist da, äh, in der Standardisierung, da ist noch 'n kleines Loch, würde ich sagen. Also die Dauerleistung, die ist definiert. Das heißt, es ist die Leistung, die ein Motor über 30 Minuten müsste es sein, kontinuierlich quasi abrufen kann. Und die Peak-Leistung ist so streng wie die Dauerleistung auf jeden Fall nicht definiert. Das heißt, da gibt jeder Hersteller quasi 'ne eigene Zeitangabe mit an und sagt: „Für diese Dauer kann mein Motor diese Leistung abrufen." Also dann gibt es

00:54:22: ,306 [David Drexler] 10 Sekunden, 5 Sekunden. Das variiert 'n bisschen und natürlich, das schmälert die Vergleichbarkeit, ähm, und macht das Ganze auch 'n bisschen intransparent. Aber da, ähm, ich sag mal so, da sind mir als Analyst dann auch irgendwo die Hände gebunden. Da muss ich nehmen, was ich kriegen kann, um zumindest 'n bisschen Einblick zu geben, aber da ist tatsächlich diese, diese Dauer nicht, nicht,

00:54:43: ,561 [David Drexler] nicht konsistent irgendwo festgesetzt und jeder, jeder hält sich da dran. Das ist natürlich auch eine Frage von Marketing. Je größer die Zahl, desto schöner. Ähm, genau, aber da ist primär die Dauerleistung eigentlich das, das-- Also wenn man was vergleichen kann und alle Daten hat, dann sollte man immer die Dauerleistung nehmen, äh, da die tatsächlich- Ja, mit 'nem, mit 'nem Prüfstandsablauf, mit 'nem Fahrprofil dann auch definiert ist.

00:55:04: ,362 [Gerd Stegmaier] Mhm. Das heißt, da ist wirklich auch, sind diese 30 Minuten Pflicht. Bei der Peak-Leistung ist die Zeit nicht genau definiert, was ich jetzt aus Nutzersicht ja auch so verschmerzbar finde, weil, ähm, länger als 10 Minuten voll beschleunigen oder so, äh, tut man ja nicht.

00:55:21: ,802 [Luca Leicht] Nee, wenn's halt nur 10 Sekunden sind, hast du halt Schmerz auf der Autobahn, wenn du dann irgendwie so, so 'n Motorplatzer im klassischen Sinne hättest. [l8]

00:55:28: ,222 [David Drexler] Ja, ja gut, der, der, die Leistung reißt dann ja nicht schlagartig ab. Der geht dann natürlich, irgendwann läuft der in sein thermisches Limit rein und geht dann so 'n bisschen ins Derating. Die Leistung-

00:55:38: ,342 [Luca Leicht] Und schmilzt.

00:55:40: ,522 [Luca Leicht] l8]

00:55:40: ,142 [Gerd Stegmaier] Dann schmelzt der Motorbereich.

00:55:43: ,202 [David Drexler] Nee, genau. Also dafür hat man dann eben, äh, 'nen Thermosensor verbaut, der dann eben der Leistungselektronik sagt: „Hey, mir ist grad zu warm. Mach mal 'n bisschen langsamer.“ Und dann, ähm, dann, äh, ja, baut der Motor beziehungsweise die Leistungselektronik da die Leistung herab. Und da kommen wir eigentlich auch schon zum Thema. Also, ähm,

00:56:00: ,462 [David Drexler] das Limit für diese Werte ist immer Wärme. Das heißt, ich hab in meinem, in meinem Stator, aber auch im Rotor

00:56:08: ,162 [David Drexler] gewisse Komponenten, die haben einfach 'n thermisches Limit hinsichtlich ihrer einfach Materialcharaktristika. Also zum Beispiel die Wicklung, das sind isolierte,

00:56:18: ,102 [David Drexler] äh, Kupferleiter, kann auch Alu sein, aber primär Kupfer, ähm, beziehungsweise aktuelle Markt eigentlich nur Kupfer. Und diese, diese, die Isolationsschicht ist 'n Polymer, beispielsweise 'n, ja, 'n PAI oder 'n PI, Polyamidimid oder Polyimid. Ähm, und das hat natürlich 'ne Temperaturklasse von, ich sag mal, H beispielsweise, ist dann so im Bereich von 200 Grad.

00:56:41: ,602 [David Drexler] Und wenn die Temperatur überschritten ist, dann hat das Material einfach nicht mehr diese Eigenschaften, die es braucht, um 'ne gewisse dielektrische Festigkeit, äh, beispielsweise bereitzustellen und entsprechend, äh, Phasen voneinander elektrisch zu trennen, Potenziale zu trennen.

00:56:58: ,802 [David Drexler] Und das heißt, diese Eigenschaft der Komponenten bildet dann mein, mein thermisches Limit und da muss ich eben schauen, wie viel Leistung möchte ich haben in meinem Motor und entsprechend,

00:57:09: ,662 [David Drexler] welches Kühlsystem erfüllt jetzt

00:57:12: ,362 [David Drexler] diese Leistung oder ermöglicht es mir, diese Leistung zu erreichen, bevor ich das thermische Limit vom Isolationssystem oder auch der, die Entmagnetisierungstemperatur vom Permanentmagneten erreiche et cetera pp.

00:57:25: ,052 [Luca Leicht] Ja, das war jetzt Teil 1 unseres kleinen E-Maschinen-Exkurses, der, wie ihr festgestellt habt, gar nicht so klein ist. Wir machen nämlich 'ne Doppelfolge und die nächste Folge kommt nächste Woche beim Podcast am Freitag und auf YouTube wie immer am Sonntag. Und, ähm, in der 2n Folge, im 2n Teil, sprechen wir dann unter anderem über den Deep Drive Motor. Wir sprechen über Innovationen aus Asien und Japan, ähm, beispielsweise bei Toyota, die man vielleicht auch gar nicht erwarten könnte und würde. Ähm, wir sprechen darüber, was sind die ganzen Materialebenen, welche Relevanz die haben, was es für Innovationen gibt, wenn man zum Beispiel Kupfer weglässt und all die anderen Dinge. Also wir gehen noch mal ein gutes Stück tiefer rein in Wicklungen und so weiter. Deswegen an der Stelle die Empfehlung: Bleibt dran, schaltet wieder ein und, äh, vielen Dank für eure Mitarbeit an dieser Stelle. [Outro-Musik]