Elektro-Krafträder: Ingenieure entwickeln Allradantrieb

Weitreichender Fahrspaß – aber sicher

Projektkoordinator Dr. Michael Buchholz (r.) und Wissenschaftlicher Mitarbeiter Matthias Baumann mit dem Prototypen eines rein elektrisch betriebenen Allrad-Leichtkraftrads (Bild: Elvira Eberhardt / Uni Ulm)
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Ingenieure entwickeln einen Allradantrieb für elektrisch betriebene Zweiräder. Die E-Krafträder sind durch die verbesserte Fahrdynamik in kritischen Situationen sicherer. Durch effektivere Energienutzung erreichen sie auch höhere Reichweiten.

Im Automobilbereich schätzen Fahrer den Allradantrieb bereits seit längerem und besonders bei widrigen Straßenverhältnissen wie einer glatten, rutschigen Fahrbahn durch nasses Laub, Matsch oder Schnee. Obwohl auch Zweiräder enorme Vorteile durch das Antriebsprinzip haben, konnte sich ein zusätzlicher Motor am Vorderrad jedoch unter anderem aufgrund von Problemen bei der Konstruktion bisher nicht in der Serienproduktion durchsetzen.

Ulmer Ingenieure des Instituts für Mess-, Regel- und Mikrotechnik (MRM) der Universität Ulm haben nun einen Allradantrieb für E-Motorräder und andere rein elektrisch betriebene Zweiräder entwickelt, der die Fahrsicherheit in allen Fahrsituationen erhöht und das Energiemanagement optimiert. Als Prototyp diente ein Elektroleichtkraftrad mit Nabenmotor auf Basis des bis zu 45 km/h schnellen Elmoto-Kleinkraftrads vom Fahrzeughersteller ID-Bike, der das „Krad“ für den Allradantrieb modifizierte.
Der Entwicklungs- und Beratungsdienstleister im Bereich Elektronik, Embedded Systems und IT, Gigatronik, hat das Testgefährt mit einem hybriden Energiespeicher ausgestattet und eine neue Stromregelung für die Elektromotoren implementiert, damit beim Bremsen Energie zurückgewonnen werden kann. Für den Fall, dass der Speicher voll ist oder der Fahrer bei geringen Geschwindigkeiten bremsen muss, hat ein weiterer Partner, die Produktdesign- und -entwicklungs-Agentur IPDD, eine elektromechanische Bremseinheit bereitgestellt, mit der über eine elektrische Ansteuerung auch die klassische Reibbremse eingesetzt werden kann.
„Das Herzstück des Prototypen ist die Gesamtsteuerung, die den Fahrerwunsch für Antrieb oder Bremsen auf die Räder verteilt“ erklärt Dr. Michael Buchholz, der das Projekt am MRM koordiniert hat. „Über ein sensorgestütztes Verfahren erfasst die Steuerungseinheit zusätzlich den momentanen Fahrzustand und passt daraufhin gezielt die Verteilung von Brems- oder Antriebsmomenten auf Vorder- und Hinterrad an“, so Buchholz weiter. „Die Dynamik und insbesondere auch die Sicherheit verbessern sich beim Fahren hierdurch enorm.“
Ein weiterer Vorteil von zwei über den Elektromotor angetriebenen beziehungsweise gebremsten Rädern: Es kann deutlich mehr und effizienter Bremskraft gewonnen und als Energie gespeichert werden. Dadurch wird die Reichweite erhöht, und es tritt kaum Verschleiß beim Bremsen auf.
Zusätzlich entwickelten die Ingenieure ein Zweirad-ABS, das ebenfalls über die Elektromotoren funktioniert. Ein intelligenter Algorithmus übernimmt zudem in der funktionsintegrierten Gesamtsteuerung der Ulmer Tüftler die richtige Dosierung von Bremskraft auf beide Räder in kritischen Situationen.
Die Ergebnisse des Verbundprojekts können auf alle Klassen von Zweirädern mit elektrischem Antriebsstrang übertragen werden. Und auch herkömmlich betriebene Motorräder könnten von den Erkenntnissen der Ulmer Ingenieure profitieren und deutlich sicherer werden.
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