Warum ein Schaltgetriebe simulieren, wenn ein echtes Getriebe in einem Elektrofahrzeug großartig wäre?

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Ein aktuelles Interview bei Top Gear brachte unerwartete Neuigkeiten zu Elektrofahrzeugen zutage: Lexus erwägt, irgendwann in der Zukunft ein Elektrofahrzeug mit Schaltgetriebe zu bauen. Der Fang? Wenn das passiert, wird es kein echtes Schaltgetriebe sein. Stattdessen handelt es sich um einen simulierten Schalthebel und ein simuliertes Kupplungspedal.

Im Interview fallen den CleanTech-Fanatikern zwei wichtige Dinge auf. Zum einen ist Lexus ein Toyota-Unternehmen, und Toyota ist dafür bekannt, nicht viel Elektrofahrzeuge zu bauen. Das Unternehmen hofft auf eine bessere Batterietechnologie und eine bessere Infrastruktur, bevor es komplett auf Elektrofahrzeuge setzt, und selbst dann geht man davon aus, dass Toyota noch lange PHEVs, Wasserstoff-Brennstoffzellenautos und andere Formen der Elektrifizierung anbieten wird. Daher erscheint die Idee, ein Elektrofahrzeug zu bauen, insbesondere in Form eines Supersportwagens, suspekt.

Aber wenn sich die Festkörperbatterietechnologie durchsetzt (Toyota behauptet, bei der Entwicklung dieser Technologie weit fortgeschritten zu sein), wäre sie aufgrund der Gewichtseinsparungen gut für ein Elektrofahrzeug geeignet.

Der andere Clou an einem simulierten Handbuch ergibt sich aus diesem Zitat:

„Dann lässt er eine kleine Bombe platzen. Er experimentiert mit einer Art Simulation eines ‚manuellen‘ Getriebes, durchgeführt durch Software.“ „Es ist ein Hobby von mir, eine verrückte Sache.“ Ich bin auf der Suche nach einem besseren Engagement, auch bei einem Elektrofahrzeug, ich möchte eine andere Verbindung vom Auto zum Fahrer. Es geht nicht nur um Effizienz. Ich liebe Autos und möchte etwas anderes.

Ich weiß, ich weiß. Elektrofahrzeuge verfügen über einen einzigen Gang, was der Einfachheit halber großartig ist. Tesla beweist, dass man auch ohne zusätzliche Gänge davonkommen kann, oder? Darüber habe ich schon einmal geschrieben, aber nicht so oft.

Die Elektromotoren in Elektrofahrzeugen benötigen kein Mehrganggetriebe, da sie in einem breiten Geschwindigkeitsbereich arbeiten können. Am unteren Ende können sie ohne Abwürgen bis auf 0 U/min gehen. Es ist kein Leerlauf erforderlich, und wenn Sie das dünne Pedal betätigen, steht die volle Leistung zur Verfügung. Die meisten Elektrofahrzeugmotoren können bei Höchstgeschwindigkeit über 10.000 U/min laufen, ohne Schaden zu nehmen. Da sie nur wenige bewegliche Teile haben, fliegen sie bei diesen Geschwindigkeiten auch nicht auseinander.

Allerdings gibt es ein Problem. Elektromotoren erzeugen von null bis maximaler Drehzahl nicht das gleiche Drehmoment. Sie alle geben bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit ihre volle Leistung ab; dann beginnt ihr Drehmoment allmählich abzunehmen. Der Wirkungsgrad variiert auch bei der Geschwindigkeit, die der Motor erreichen kann. Der optimale Bereich, in dem sie am effizientesten sind, liegt bei etwa ⅓ bis ½ Leistung bei 30–40 MPH (50–65 km/h).

Auch wenn ein Elektrofahrzeug von 0 U/min bis zur Höchstgeschwindigkeit des Motors läuft, hat es nicht so viel Leistung oder Reichweite, wenn sein einzelner Gang nur für den Stadtverkehr gedacht ist. Theoretisch könnte es hilfreich sein, dieses Problem zu beheben, indem man den Gang „höher“ macht , aber dann würden die Leistung und Effizienz des Autos unter städtischen Bedingungen sinken.

Die meisten Menschen wissen nicht, dass Teslas ursprünglicher Plan für den Roadster ein 2-Gang-Getriebe vorsah. Dies würde zu einer optimierten Leistung führen, da für die anfängliche Beschleunigung ein niedrigerer Gang zur Verfügung steht und dann in einen höheren Gang übergegangen wird, sobald die gewünschte Geschwindigkeit erreicht ist. Beim Vergleich mit anderen damals in der Entwicklung befindlichen Elektrofahrzeugen wie dem Nissan LEAF mit einer Höchstgeschwindigkeit von 94 MPH (151 km/h) oder dem Chevrolet Volt mit rund 101 MPH wurde jedoch klar, dass diese Idee nicht realisierbar war.

Das Problem bestand darin, dass Tesla es nicht schaffte, ein Mehrganggetriebe zu entwickeln, das das Drehmoment eines Elektromotors aushalten konnte. Das Unternehmen kämpfte bereits mit Kostenverzögerungen und hatte keine andere Wahl, als auf die Mehrgeschwindigkeitsübertragung zu verzichten. Die Arbeit am „Whitestar“-Prototyp für das Model S brachte ihn jedoch auf eine andere Idee: Durch die Verbesserung der Leistungselektronik könnten mehr Elektronen hineingestopft werden, um eine noch längere Drehmomentkurve (also mehr Geschwindigkeit) zu erzeugen.

Die Ineffizienz dieses Ansatzes ist jedoch offensichtlich. Die Verwendung von mehr Strom zur Verbesserung des Leistungskompromisses könnte theoretisch funktionieren, ist jedoch nicht machbar, da die aktuelle Batterietechnologie dies nicht sehr lange unterstützen könnte.

Tesla entdeckte, dass man zwei Gänge am besten nutzen konnte, indem man einen hinten und einen vorne platzierte. Dadurch entstand ein leistungsstarkes Auto, das die Geschwindigkeit auf Autobahnen halten und gleichzeitig die Leistung bei Bedarf für Stadtfahrten anpassen konnte. Durch die Implementierung von Dual-Motor-Antriebseinheiten ermöglicht Tesla seinen Fahrzeugen wie den Modellen S, X und 3 unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse, je nachdem, ob sie für niedrigere oder höhere Geschwindigkeiten benötigt werden. Im „Range-Modus“ leitet der Computer mehr Kraft an die Antriebseinheit mit der Übersetzung, die am besten zur Fahrsituation auf der Autobahn passt.

Viele Tesla-Fahrzeuge verfügen also tatsächlich über mehrere Gänge und erzielen dadurch eine bessere Reichweite und Leistung. Daher würde es weniger Sinn machen, ein simuliertes Handbuch anstelle eines echten zu haben, da Elektrofahrzeuge wirklich von mehreren Gängen profitieren können.

Elektrofahrzeuge mit Schaltgetriebe sind eigentlich nichts Neues. Selbstgebaute Elektroauto-Umbauten gehen oft diesen Weg, um die Probleme zu vermeiden, die mit Automatikgetrieben einhergehen würden. Darüber hinaus hat Jeep dies auch mit einem modernen Elektrofahrzeug geschafft.

Der 2020 Jeep Wrangler Magneto-Prototyp sieht von außen wie jeder andere 2020 Jeep Wrangler aus, bis auf ein kleines Detail: An der Seite der Motorhaube befinden sich „Magneto“-Aufkleber. Unter dieser Haube verbirgt sich etwas, über das der Jeep 2020 nicht in Produktion ist: ein leistungsstarker Elektromotor. Dieser speziell angefertigte Axialfluss-Elektromotor läuft mit bis zu 6.000 U/min – was im Vergleich zu den meisten Elektrofahrzeugen tatsächlich niedrig ist (ein Nissan LEAF läuft bei hohen Geschwindigkeiten über 10.000 U/min und Teslas können bis zu 18.000 U/min erreichen). In diesem Fall spielt das jedoch keine Rolle, da Jeep den Motor mit einem der am einfachsten zu bedienenden Schaltgetriebe aller Zeiten koppelte.

Wenn Sie nicht schalten möchten, ist dies bei den meisten manuellen Elektrofahrzeugen nicht erforderlich. Bei vielen Projekten zur Umrüstung von Elektrofahrzeugen kommt ein Schaltgetriebe zum Einsatz, und diese Fahrer belassen es meist im 2. Gang. Wenn Sie sich einer roten Ampel nähern, können Sie einfach zulassen, dass die Drehzahl sinkt (Elektromotoren gehen nicht aus). Wenn Sie zum Abheben bereit sind, drücken Sie einfach auf das Gaspedal, bis es einrastet. Es ist nicht nötig, die Kupplung zu betätigen, wenn man über Gegenstände klettert, oder das Kupplungspedal gedrückt zu halten, während man darauf wartet, dass die grüne Ampel wechselt.

Letztendlich machen die einfache Bedienung eines manuellen Elektrofahrzeugs sowie die Effizienz- und Leistungsvorteile es zu einer großartigen Idee. Es macht wirklich keinen Sinn, für ein Hochleistungsauto ein Schaltgetriebe zu simulieren, wenn ein echtes eingebaut werden könnte und großartig funktioniert.

Jennifer Sensiba ist eine langjährige, erfolgreiche Autoliebhaberin, Autorin und Fotografin. Sie wuchs in der Nähe einer Getriebewerkstatt auf und experimentiert seit ihrem 16. Lebensjahr mit der Fahrzeugeffizienz, indem sie einen Pontiac Fiero fuhr. Mit ihrem „Bolt EAV“ und allen anderen Elektrofahrzeugen, die sie hinter das Steuer setzen kann, verlässt sie gern die ausgetretenen Pfade am Lenker mit ihrer Frau und ihren Kindern. Sie finden sie hier auf Twitter, hier auf Facebook und hier auf YouTube.

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