Motorräder mit 48-V-Batterieantrieb
48-V-Antriebsstrang für rein elektrisch angetriebene Motorräder
48-V-Antriebsstränge werden bei Motorrädern nicht im Rahmen eines Hybridkonzepts eingesetzt, sondern als rein elektrische Antriebe mit 48-V-Batterieantrieb. Ziel ist eine effiziente Antriebsdynamik, die sich aus dem hohen Drehmoment des Elektromotors und das vergleichsweise geringere Gewicht ergibt. Motorräder mit 48-V-Batterieantrieb werden oft auch als E-Motorräder bezeichnet und gehören zur Gruppe der elektrischen Klein- und Leichtfahrzeuge (LEV) mit Spitzenleistungen von 5 bis mehr als 30 kW.
Für 48-V-Batteriesysteme werden heutzutage hauptsächlich noch fest eingebaute, nicht austauschbare Batterien verwendet, doch der Trend auf dem Markt geht allmählich hin zu austauschbaren, vierfach gestapelten Batteriemodulen, so genannten Batterie-Stacks, die eine entsprechende Batteriewechselinfrastruktur, z. B. eMaaS (Energy and Mobility as a Service), nutzen. Unabhängig von der Anzahl der Batterien verfügt dabei jede Batterie über ein eigenes Batteriemanagementsystem (BMS) mit einem integrierten Batterietrennschalter (BDS). Bei dem BMS-Konzept mit integriertem BDS wird dieselbe Technologie verwendet wie für Mild-Hybrid-Fahrzeuge (MHEVs), die auf der Seite Batteriemanagementsystem (BMS) für 48-V-Bordnetz dargestellt ist.
Für den 48-V-Hauptumrichter sind, je nach Drehzahl- und Drehmomentanforderungen, auf dem Markt hauptsächlich zwei verschiedene Motortypen gängig: bürstenlose Gleichstrommotoren (BLCD) und Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM). Beides sind Dreiphasenmotoren für Spitzenleistungen von 5 bis 30 kW. Bei dem bürstenlosen Gleichstrommotor handelt es sich um denselben Motortyp, der auch im riemengetriebenen, integrierten 48-V-Startergenerator (BiSG) von Mild-Hybrid-Fahrzeugen (MHEV) verbaut wird. Das BLDC/PMSM-Konzept entspricht der Lösung, die auch beim integrierten 48-V-Kurbelwellen-Startergenerator (CiSG) für MHEV genutzt wird. Für höhere Leistungsanforderungen werden Systeme mit Spannungen von 60 bis 96 V diskutiert.
Wie bei Mild-Hybrid-Fahrzeugen steht lediglich ein Generator zur Verfügung, der eine Spannung von 48 V erzeugt. Damit das 12-V-Bordnetz kontinuierlich mit Energie versorgt werden kann, ist ein Gleichspannungswandler erforderlich, der die 48 V auf die benötigten 12 V heruntertransformiert. Das Konzept ist mit dem für 48-V/12-V-Gleichspannungswandler identisch, allerdings wird bei niedrigeren Leistungsanforderungen zwischen 100 und 500 W ein einfacher, nicht isolierter, synchroner Abwärtswandler verwendet.
Heutige Elektromotorräder weisen normalerweise keine zusätzlichen Verbraucher auf. Lediglich im Segment der dreirädrigen E-Motorräder mit 48 V wird eine Kompressorlösung zur Batteriekühlung diskutiert.
Weitere Informationen zu Designs für Motorräder sowie Klein- und Leichtfahrzeuge mit HV-Batterie, finden Sie auf den Seiten für Haupt-Umrichter, Batteriemanagementsysteme (BMS), On-Board-Ladeeinrichtungen und Elektrische Klein- und Leichtfahrzeuge.