Motorsport Engineering Venturi: Erster Formel-E-Sieg mit neuem Antriebsstrang

Für die fünfte Saison der Formel E hat ZF einen elektrischen Antrieb für das Venturi-Team entwickelt, der einen elektrischen Motor, ein neu entwickeltes Getriebe und die Leistungselektronik umfasst.

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Seit 2016 verbindet ZF und Venturi eine Technologiepartnerschaft in der Formel E. Bislang belieferte der Automobilzulieferer den monegassischen Rennstall mit Stoßdämpfern und entwickelte für die vierte Saison lediglich ein neues Getriebe. Für die fünfte Saison hat ZF einen neuen Antriebsstrang mit einer Maximalleistung von 250 Kilowatt entwickelt. „Innerhalb weniger Monate stand das Konzept für den Antrieb, denn bis zum ersten Tests auf der Rennstrecke waren lediglich anderthalb Jahre Zeit“, so Tobias Hofmann, Projektleiter für den Formel-E-Antrieb. In dieser Zeitspanne gelang es den Ingenieuren von Konzeption über Teilebeschaffung und Test am Prüfstand einen Antrieb auf die Beine zu stellen, der dann weitere acht Monate später sein erstes Rennen in Saudi-Arabien bestritt. Beim zurückliegenden Formel-E-Lauf in Hongkong fuhr Edoardo Mortara mit dem neuen Antrieb nun den allerersten Rennsieg für Venturi ein. Ein fünfter Platz des Ex-Formel-1-Piloten Felipe Massa komplettierte das bislang erfolgreichste Rennwochenende für die Partner Venturi und ZF.

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Innovationstreiber: Das Testfeld Formel E

„Die Entwicklungsphase war höchst dynamisch und geprägt von zahlreichen Variablen sowie kurzfristigen Änderungen und Designschleifen“, erklärt Hofmann. So ergaben sich wesentliche Anforderungen für den Antrieb erst spät – beispielsweise der „Attack Mode“, der dem Piloten kurzzeitig 25 Kilowatt Mehrleistung für Überholmanöver zur Verfügung stellt. Damit sich der Powerboost auf der Rennstrecke bemerkbar macht, spielt neben der Steigerung der Effizienz und der hohen Haltbarkeit auch eine maximale Gewichtseinsparung eine wichtige Rolle in der Entwicklung. Denn die Antriebskomponenten der Formel-E-Boliden müssen die 13 Rennen einer Saison mit insgesamt über 5.000 Renn- und Qualifying-Kilometern durchhalten. Die Teams dürfen die Antriebskomponenten pro Fahrzeug nur einmal ersetzen, denn ein weiterer Tausch hat empfindliche Zeitstrafen zur Folge.

Carbon und Siliziumcarbid

Um Gewicht zu sparen haben die Ingenieure eigenen Angaben zufolge eine metallische Leichtbaulegierung für das Getriebegehäuse eingesetzt und im Gehäuse der Leistungselektronik Carbon. Bei der Leistungselektronik nutzte das ZF-Team erstmals Siliziumcarbid als Halbleiter. Auch Rohm liefert Komponenten aus dem besonders belastbaren Elektronikmaterial an Venturi. Darunter Leistungsbauelemente etwa für die Wechselrichter des Antriebsstrangs. Chipsätze aus Siliziumcarbid lassen sich zehnmal dünner auslegen als ihre aktuellen Pendants aus Silizium, was einen geringeren Innenwiderstand erzeugt. In der Folge steigen Wirkungsgrad und Reichweite der Batterie.

Impulse für die Serienentwicklung

Ein Beispiel ist das Siliziumcarbid in der Leistungselektronik, dessen Serieneinsatz ZF in etwa drei bis vier Jahren plant. Die Erfahrungen und Daten, die ZF nun in der Formel E sammelt, sollen eigenen Angaben zufolge direkt in die Weiterentwicklung dieser neuen Technik einfließen. Auch Konzepte, die ZF zunächst speziell für die Racing-Anwendung entwickelt hat, finden nach und nach den Weg in Serienanwendungen, so beispielsweise ein spezielles Wicklungsverfahren für den Stator der E-Maschine.

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