Mahle zeigt Elektroantrieb mit hoher Dauerleistung für Laster

Ein Elektro-Laster braucht ganz andere Elektromotoren als ein Elektro-Pkw. Während ein Pkw meist nur kurzzeitig die volle Leistung benötigt – zum Beispiel zum Überholen oder zum Auffahren auf die Autobahn – kommt es bei Lkws viel stärker auf die Dauerleistung als auf die Spitzenleistung an. Solche Motoren zeigt Mahle auf der Nutzfahrzeuge-Messe IAA Transportation (17. bis 22. September) in Hannover. 

Mahle ist eigentlich für Verbrennungsmotor-Komponenten wie Kolben, Zylinder und Ventilsteuerungen bekannt. Daneben hat sich der Stuttgarter Zulieferer aber auch ein elektrisches Standbein geschaffen – und baut Thermomanagement-Systeme für Batterien, Elektroantriebe und mehr. Auf der IAA Transportation präsentiert Mahle nun einen Lkw-Demonstrator mit einem kompletten Brennstoffzellen-System.

Mahle zeigt auf der IAA Transportation Komponenten für Brennstoffzellen-Laster

Der Demonstrator besitzt neben einem funktionierenden Brennstoffzellen-Stack (wohl nicht von Mahle) auch eine elektrische Antriebsachse mit zwei integrierten Elektromotoren – siehe unser Titelbild. Dabei ist auch das komplette Liquidmanagement in die Achse integriert. Die zwei SCT-Motoren (Super Continous Torque) bieten zusammen 520 kW Spitzenleistung – und mit 480 kW kaum weniger Dauerleistung.

Damit beträgt die Dauerleistung über 90 Prozent der Spitzenleistung. Bei Pkw-Antrieben dagegen beträgt diese Wert, der auch 30-Minuten-Leistung genannt wird, oft nur ein Drittel der Maximalleistung. Bei einem Pkw reicht das meist auch, um anderthalb bis drei Tonnen in Bewegung zu halten. Bei einem 40-Tonner aber muss die Dauerleistung so hoch sein, dass er auch an langen Steigungen das Tempo halbwegs halten kann. Gebirgspässe waren deshalb für Elektro-Laster bisher tabu, so Mahle in seiner Nutzfahrzeug-Broschüre. Mit dem SCT-Motor soll das anders sein.

Der "Super Continous Torque"-Motor von Mahle soll mit seiner hohen Dauerleistung die ideale Maschine für Schwerlaster sein

Möglich wird die hohe Dauerleistung durch ein ausgefeiltes Kühlkonzept, denn Überhitzung ist der Grund, warum Elektromotoren ihre Spitzenleistung meist nicht für lange Zeit bringen. Dazu verwendet Mahle eine spezielle Ölkühlung. Dabei erhält der Rotor einen Kühlkreislauf mit Zu- und Abfluss. Eine eigene Pumpe ist dafür nicht notwendig, weil Zentrifugalkräfte das Öl in Bewegung halten. Wenn wir das Schaubild aus dem Mahle-Video (unten) recht verstehen, fließt das Öl danach an den Wicklungen des Stators vorbei und kühlt auch diesen Hot Spot:

Der SCT-Motor ist ein Permanentmagnet-Synchronmotor, womit er eine besonders hohe Leistungsdichte besitzt. Auch die Effizienz ist höher, weil kein Erregerstrom nötig ist – anders als bei einem Motor ohne Permanentmagnete (ASM oder fremderregter Synchronmotor) muss das Magnetfeld im Rotor nicht per Strom erzeugt werden. Das Konzept eignet sich laut Mahle aber auch für fremderregte Motoren. Dabei würde wohl der selbst entwickelte MCT (Magnet-free Contactless Transmitter) eingesetzt werden.

Der MCT-Motor ist ein fremderregter Synchronmotor mit kontaktloser Übertragung des Stroms in den Rotor

Beim SCT-Motor soll sich ein Untersetzungsgetriebe erübrigen, weil der Motor die Leistung über das hohe Drehmoment bringt und deshalb keine hohen Drehzahlen braucht – das heißt der Motor dreht sich nur so schnell wie die Räder des Lasters. Eigentlich ist es bei einem Elektromotor effizienter, die Leistung über hohe Drehzahlen zu erzeugen, wie wir aus einem Video mit einem Elektrotechnik-Experten wissen. Denn hohes Drehmoment bedingt bei einem Elektromotor immer auch starke Ströme und damit hohe Wärmeverluste. 

Mit der hohen Dauerleistung soll der SCT-Motor jedenfalls einzigartig auf dem Markt sein. Er eignet sich laut Mahle besonders für Baustellenfahrzeuge, Elektrolaster im Gebirge, landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge wie Traktoren und Baumaschinen.

Neben dem Elektroantrieb präsentiert Mahle auch einen neuen Verdunstungskühler für den Brennstoffzellen-Stack. Er soll 50 kW mehr Kühlleistung im gegebenen Bauraum haben als gängige Systeme und damit für optimal temperierte Brennstoffzellen sorgen. Das soll den Wasserstoffverbrauch um bis zu 1,5 Prozent senken.

Beim Thema Nutzfahrzeuge sei Mahle generell breit aufgestellt, so Firmenchef Arnd Franz. Die Firma hat Kompetenz für batterieelektrische Antriebe, Wasserstoffmotoren, Brennstoffzellen und den Einsatz erneuerbarer Kraftstoffe wie HVO 100. "So mannigfaltig die Einsatzzwecke und Anforderungen an heutige Nutzfahrzeuge sind, so divers werden die technischen Lösungen für nachhaltige Antriebe sein", glaubt Franz.

Mahle zitiert Prognosen, nach denen batterieelektrische Antriebe und Brennstoffzellensysteme in den Lastern des Jahres 2035 nur rund 30 Prozent ausmachen  werden – der Verbrenner bleibt demnach auch dann noch der Hauptantrieb beim Lkw. 

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Unter dem Strich

Der SCT-Motor von Mahle ist nicht neu, er wurde schon 2023 präsentiert. Wir haben ihn uns dennoch nochmal genauer angesehen. Mit unserer seither gewachsenen Kompetenz in Sachen Elektromotoren und Thermomanagement verstehen wir seine Vor- und Nachteile nun besser.