E-Mobilität

Alles in einem: Der andere Elektroantrieb aus Wuppertal

Innen der Motor, außen die Batterie, vorne die Elektronik: Das spart eine aufwendige Verkabelung.

Innen der Motor, außen die Batterie, vorne die Elektronik: Das spart eine aufwendige Verkabelung.

Foto: Uni Wuppertal

Wuppertal.  Ein Wuppertaler Professor packt Motor, Batterie und Elektronik in ein Modul. Ein neues Unternehmen arbeitet an der Markteinführung.

Wenn denn der Elektromobilität die Zukunft gehört, dann dürften die derzeitigen Systeme durchaus noch ein paar Verbesserungen erfahren. Und das betrifft nicht nur die Ladestationen. Eine interessante Idee haben Wissenschaftler der Universität Wuppertal unter Leitung von Prof. Stefan Butzmann entwickelt – Batterie, Elektronik und Motor in einer Komponente integriert. Inzwischen arbeiten mehr als 50 Menschen an der Markteinführung.

Ohne dicke Kabel

Beim Strom ist es so, rechnet Butzmann vor: „Für einen 100-Kilowatt-Antrieb brauche ich entweder eine hohe Spannung, z.B. 1000 Volt, und kleine Ströme, in dem Fall 100 Ampere. Oder umgekehrt 100 Volt und 1000 Ampere.“ Der Nachteil bei Niedrigspannung: Es werden dicke Kabel nötig, die schwer und teuer sind. Deshalb wird bei Elektroantrieben allgemein mit Hochspannung gearbeitet. Problem: „Das ist nicht ganz ungefährlich“, erklärt der Elektroingenieur: „Fragen Sie mal die Feuerwehr, wie das ist, wenn ein Elektroauto mit einer Hochvolt-Batterie brennt.“ Und die Diagnose- und Schutzmaßnahmen für Hochvolt-Systeme kosten viel Geld.

Nun sind seit Längerem so genannte Multiphasen-Motoren bekannt, die mit mehr als den üblichen drei Phasen, aber dafür kleinerer Spannung arbeiten und deshalb berührungssicher sind. In der Praxis werden solche Motoren zur Zeit allerdings nur selten eingesetzt – wegen der aufwendigen Zuleitungen von der Batterie zur Leistungselektronik und zum Motor.

Wie aber wäre es, dachte sich Stefan Butzmann, wenn man die Kabel überflüssig machen könnte, indem man die Batteriezellen rund um den Motor anordnet und die Elektronik an der Stirnseite mit beidem verbindet? „Der Grundgedanke war einfach, die Ausführung etwas kniffliger“, berichtet der Erfinder. Aber es hat geklappt.

Nur die Suche nach einem Interessenten für die Technik gestaltete sich zuerst schwierig. Also kaufte Butzmann zusammen mit einem Freund die Patente von der Universität zurück und ging auf Investorensuche. Fündig wurde er in Backnang bei Stuttgart beim Werkzeugmaschinenhersteller Stoba, der unter anderem Einspritzdüsen für Benzin- und Dieselmotoren fertigt. Stoba gehört zur Berndorf AG, einer österreichischen Holding, die 60 Unternehmen in 20 Ländern hat, vorwiegend kleine, technisch avancierte. Man kam zusammen. So entstand stoba e-Systems in Weinstadt bei Stuttgart.

50-köpfiges Team

Das Unternehmen wurde Anfang 2018 gegründet. Ein mittlerer zweistelliger Millionenbetrag wurde investiert, ein 50-köpfiges Team treibt die Entwicklung zur Marktreife voran. „Ich erwarte, dass wir Ende 2020 in Serie gehen“, sagt der Wuppertaler Professor. Er, und offenbar nicht nur er, sieht ein großes Marktpotenzial: „Der größte Vorteil besteht darin, dass es ein System aus einer Hand ist. Bei einer Leistung von 60kW und einem Energieinhalt von 8kWh ist es mit jeweils 40 Zentimeter Länge und Durchmesser sehr klein und lässt sich problemlos einbauen nach dem Motto plug-and-play.“

Auf der Messe Retro Classics in Stuttgart hat stoba e-Systems so schon einen Mercedes-Oldtimer elektrifiziert.

Gute Einsatzmöglichkeiten sieht Butzmann aber vor allem bei landwirtschaftlichen Geräten, Kehrmaschinen, Gabelstaplern, Baggern, Baumaschinen oder ATVs (kleine Geländefahrzeuge, also Quads): „Das sind in der Summe ähnlich viele Fahrzeuge wie Pkw, aber die Stückzahlen pro Applikation sind erheblich geringer. Da lohnt eine eigene Systementwicklung oft nicht und der vollintegrierte Antrieb als fertige standardisierte Komponente ist wesentlich günstiger. Dabei ist die Niedrigspannung nur einer unserer Unique Selling Points.“

Das Antriebskonzept ist für Hybrid- und Plug-in-Hybrid-Fahrzeuge gut geeignet, beim vollelektrischen Antrieb stellt sich allerdings das Problem des Schnell-Ladens: Da bräuchte man wieder die dicken Kabel. Oder ließe sich der Antrieb auch mit einer Hochvolt-Ladestation kombinieren? An dieser Fragestellung arbeitet derzeit Doktorand Henning Schweden an der Bergischen Universität und in der Wuppertaler stoba-e-Systems-Dependance, wo an der Elektronik-Entwicklung geforscht wird. Unter anderem deshalb, weil im Raum Stuttgart der Markt für Elektroingenieure leergefegt ist. Aber Prof. Butzmann bildet sie ja in Wuppertal selbst aus.

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