Elektromobilität: Radnabenantrieb von NSK lädt kabellos während der Fahrt

Bei der neuesten Generation des Radnabenantriebs für Elektrofahrzeuge hat NSK das weltweit erste integrierte System dieser Art mit Motor, Umrichter und kabelloser Ladeeinheit verwirklicht. Der innovative Elektroantrieb W-IWM („Wireless in-wheel motor) kann bei voller Fahrt über Spulen geladen werden, die in die Fahrbahn integriert sind. Entwickelt wurde der Antrieb in einem Gemeinschaftsprojekt, an dem neben NSK auch das Fujimoto Laboratory der Universität Tokio sowie die Unternehmen Bridgestone, ROHM und Toyo Electric beteiligt sind. 

Das Phänomen der „Reichweitenangst“ wirkt sich negativ auf die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen aus. Zudem wird das Laden an den stationären Säulen als Einschränkung empfunden. Mit größeren Batteriepaketen erhöht sich zwar die Reichweite der Fahrzeuge, aber auch deren Gewicht und der Ressourcenverbrauch bei der Herstellung der Batterien. Eine große Reichweite bei minimaler Batteriegröße ist daher ein wichtiges Entwicklungsziel. Erreichen lässt es sich, wenn die Batterien kabellos während der Fahrt geladen werden können.  

Die dritte und neueste Generation des kompakten Radnabenantriebs W-IWM, die von einer Projektgruppe mit mehreren Beteiligten entwickelt wurde, bietet daher die Möglichkeit des induktiven, dynamischen Ladens. Darüber hinaus zeichnet sich der W-IWM im Vergleich zum Vorgängermodell durch eine höhere Motorleistung und vereinfachte Integration ins Fahrzeug aus.

Sowohl die Empfängerspule des dynamischen Ladesystems als auch der Motor und der Umrichter des Elektroantriebs sind vollständig im Rad integriert. Das schafft die Voraussetzung für ein sehr kompaktes und flexibles Fahrzeugdesign.

Während die zweite, im Jahr 2017 für Kompaktfahrzeuge entwickelte Generation des W-IWM eine Motorleistung von 12 kW pro Rad aufwies, eignet sich die dritte Generation mit einer Leistung von 25 kW pro Antrieb für den Einsatz in größeren Fahrzeugen. Die dynamische Ladekapazität wurde auf 20 kW pro Rad verdoppelt.

Mit der Entwicklung des neuen W-IWM zielt das Projektteam auf die zukünftigen „Smart Cities”. Hier werden kabellose, in die Fahrbahn integrierte Ladesysteme das Laden während der Fahrt bzw. an Ampelstopps ermöglichen. Der Fahrer muss somit keine Ladesäulen mehr ansteuern. Das steigert den Komfort aus Nutzersicht ganz erheblich. Zurzeit evaluiert NSK das Marktpotenzial für eine Infrastruktur, die dynamisches Laden ermöglicht, und analysiert entsprechende Verkehrsdaten.

Die Projektgruppe, die den neuen Radnabenantrieb mit dynamischem Ladesystem entwickelt hat, verzichtet bewusst auf die exklusive Nutzung der Grundpatente, die im Zuge der Entwicklung eingereicht wurden. Dadurch soll der praktische Einsatz des Systems erleichtert bzw. beschleunigt werden.

Während die Konstrukteure noch die dritte Generation des W-IWM testen, laufen schon die grundlegenden Entwicklungsarbeiten für die vierte Generation, die weitere neue Technologien nutzen wird. Hier fließen nicht nur die Erfahrungen der bisherigen Projektmitglieder ein, sondern auch Expertenwissen aus anderen Bereichen und verbundenen Unternehmen. Ziel dieser Arbeiten ist die Verifikation und Erprobung eines kabellosen und dynamischen On-Board-Ladesystems unter Praxisbedingungen bis zum Jahr 2025.