Doppelrotor-Konzept DeepDrive bringt maximale Präzision auf die Überholspur

Teams rund um den Globus tüfteln bereits an den Antrieben der übernächsten Generation. Mit seinem revolutionären Ansatz ragt ein junges Münchener High-Tech-Unternehmen in diesem Rennen besonders heraus. Nach Top-Resultaten unter Laborbedingungen folgen nun erste Praxistests auf der Straße.

Beim Doppelrotor-Konzept von DeepDrive treibt der Stator gleichzeitig einen innenliegenden und einen außenliegenden Rotor an. Gegenüber herkömmlichen Elektromotoren also doppelt – diese bewegen nur einen innen- oder einen außenliegenden Rotor. Das ermöglicht eine kompakte Bauweise mit niedrigem Verbrauch, spart Gewicht und liefert eine hohe Drehmomentdichte. Damit zählt die Doppelrotor Technologie als Herzstück beider DeepDrive-Produkte: Zentralantrieb und Radnabenantrieb. Kann die patentierte Doppelrotor-Motoren­topologie von DeepDrive der ersehnte Game-Changer in der Elektromobilität sein?

Glaubt man einer neuen unabhängigen Studie aus dem April 2024, ja. Unter dem Titel „A Comprehensive Study on Different Motor Topologies Used in Passenger Car EV Segment" erkennt diese die patentierte Doppelrotor-Motorentechnologie von DeepDrive als führende Lösung für Elektrofahrzeuge an. Dazu wollen die Münchener mit ihrer bahnbrechenden Motorentopologie schon 2026 in die Kleinserie gehen – denn auf einer solchen Skala können sie ihre Stärken perfekt ausspielen. Die Großserie ist in 2028 geplant. Entsprechend zufrieden zeigt sich Dr. ­Alexan­der Rosen, Mitgründer und leitender Systemingenieur von DeepDrive, über die unabhängige Anerkennung der Technologie durch die genannte Studie. „Diese Validierung durch eine angesehene akademische Quelle, zusammen mit unseren eigenen Testergebnissen, bestätigt das Potenzial unserer Technologie, die Elektromobilität neu zu definieren.“

Bis zu 20 % mehr Reichweite und 50 % Einsparung an Magnetmaterial

Der Technologiesprung mit der patentierten Radialflussmaschine ist so vielversprechend, dass DeepDrive bereits mit acht der Top Ten Automobilhersteller an Entwicklungsprojekten arbeitet. Die DeepDrive-Lösung erhöht die Reichweite um bis zu 20 % im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik und reduziert gleichzeitig die Kosten erheblich, da 50 % weniger Magnetmaterial für den Motor benötigt wird. In Zahlen: von 800 km Reichweite ist ebenso die Rede wie von 1 Mrd. Euro Einsparungen für die Hersteller in der Großserie im Vergleich zur aktuellen Technologie.

Das junge High-Tech Unternehmen dreht also buchstäblich am großen Rad, um Erfolg zu haben und das schon seit der Gründung 2021. So rollt man den Markt nicht in der üblichen „David-gegen-Goliath-Manier“ auf, sondern konzentriert sich stattdessen auf die Entwicklung von Elektromotoren für und mit der Automobilindustrie – mit durchschlagendem Erfolg, von dem auch das jüngste Engagement der BMW Start-up Garage zeugt. Nach vielversprechenden Prüfstandsergebnissen sollen die DeepDrive Antriebsvarianten auf der Straße in Modellen der BMW Group getestet werden.

Auf den Wirkungsgrad kommt es an

Was am David-gegen-Goliath-Vergleich durchaus stimmt, ist der gigantische Hebel, den hier die kleinsten Zahlen, sprich Messwerte bieten, um die Grenze des technisch Machbaren auszudehnen und den Wirkungsgrad weiter zu verbessern. Wie man sich systematisch in diese Grenzbereiche vorarbeitet, indem man sie zunächst einmal hochpräzise vermisst, haben die Gründer schon vor einem Jahrzehnt an der Uni in der Formula Student sowie durch unzählige Versuche am Prüfstand und auf der Rennbahn erprobt. Wertvolles Praxiswissen, das sie später in der Großserie für verschiedene Automobilbauer weiterentwickelt haben. Bald wurde dieser neuen Generation von Entwicklern klar, wie massiv die Doppelrotor-Motorentechnologie den Systemwirkungsgrad erhöhen kann.

Damit war die Idee der Firmengründung geboren und mit ihr zwei weitere Herausforderungen:

• 1. Wie erreichen, was den führenden Entwicklungsabteilungen der Automobilwelt bisher nicht gelungen war? Und

• 2. wie belegen, dass eine Effizienzsteigerung von 20 % messbare Realität ist (Proof of Concept)?

Messtechnische Herausforderungen am Prüfstand

Bedingt durch die Konstruktion eines Radnabenmotors und der dadurch integrierten Bauweise des Umrichters kann nur die Systemeffizienz der neuartigen Doppelrotor-Motorentechnologie bestimmt werden. Dazu wird mit dem WT5000 die DC-Leistung eingangsseitig, sowie das Drehmoment und die Drehzahl mithilfe einer Kistler Messwelle zur Bestimmung der mechanischen Leistung ausgangsseitig gemessen. „AC-Messungen zur Ermittlung des Teilwirkungsgrades des Umrichters sind bei uns schlichtweg nicht möglich,“ beschreibt Mitbegründer Dr. Rosen eine der vielen Herausforderungen.

Schnell war klar, dass die Entwicklung der neuen Motorentechnologie nur mit einem eigenen Prüfstand auf Industriestandard zu bewältigen ist, ausgestattet mit der Referenzklasse in der Leistungsanalyse, dem WT5000 von Yokogawa. „Den kannten wir aus früheren Jobs und wir wussten, welche Präzision wir aus diesem Gerät herausholen können“, erklärt Maximilian Habersbrunner, Mitgründer bei DeepDrive. Damit lassen sich die hohen Wirkungsgrade belastbar und rückführbar nachweisen. Gleichzeitig können die Messergebnisse auch für die notwendigen Produkt-Zertifizierungen genutzt werden.

Völlig neue Messansätze entwickeln

Ein WT5000 ist zwar eine notwendige, aber keine hinreichende Voraussetzung für den Messerfolg. Darum sorgen Vertriebsingenieur Ugur Gürsoy und Produktmanager Andreas Maushammer bei Yokogawa dafür, dass Kunden wie DeepDrive bestmögliche Messergebnisse erzielen.

Sei es durch begleitende Beratung, Intensiv-Workshops oder das Tüfteln an völlig neuen Messansätzen wie bei DeepDrive: Maushammer und Gürsoy sind mit Umsetzungskompetenz und großem Engagement zur Stelle. Beide haben den Anspruch einer konsequenten Anwenderorientierung, um die Messtechnik schnell und flexibel an jede denkbare Messsituation anzupassen.

„Den größten Entwicklungssprung haben wir gleich nach der Gründung gemacht“, freut sich Mitbegründer Dr. Ing. Alexander Rosen. Alle hätten in ihren vorherigen Funktionen intuitiv gespürt, dass in der Antriebstechnologie für die E-Mobilität noch viel mehr möglich ist. Dank der eigenen Ausstattung wisse man nun, wo und wie. Sicher auch, weil man das dicke Handbuch des WT5000 nicht in Gänze studieren musste, wie der 36-jährige Habersbrunner erzählt. „Diese Messgeräte haben mich schon in meinem alten Job und auch Mitgründer Alexander Rosen am Fraunhofer-Institut begleitet.“

Inzwischen haben die Messwerte konkrete „Gestalt angenommen“: Das patentierte, hochinnovative und ultraeffiziente Motorenkonzept nebst Leistungselektronik ist heute nicht nur das Herzstück von Radnaben-, sondern zusätzlich auch von Zentralantrieben: So können die kompakten und drehmomentstarken Antriebseinheiten in die Räder integriert oder als herkömmlicher Zentralantrieb eingesetzt werden.

Weiterer Prüfstand für AC-Messungen

Mit der bewährten Kombination aus Akribie und Erfindergeist wird auch der Zentralantrieb weiterentwickelt – mit einem eigenen Prüfstand. Die hochpräzise Leistungsmessung wird hier zum kritischen Erfolgsfaktor gezählt, so dass dort ein weiterer WT5000 für AC-Messung zum Einsatz kommt. Dieser liefert die Messdaten, aus denen die Effizienz künftiger E-Motoren gewonnen wird. Von solchen Fortschritten zeigt sich nicht nur die akademische Fachwelt begeistert.

Führende Automobil- und Finanzinvestoren wie Leitmotif, BMW i Ventures, Continental’s Corporate Venture Capital Einheit, UVC-Partners und Bayern Kapital sind von dem großen Potenzial überzeugt und haben in DeepDrives Zukunft investiert.

Umzug nach Garching bei München

Um den nötigen Raum für das weitere Wachstum zu schaffen, hat DeepDrive mittlerweile ein neues Firmengelände in Garching bei München bezogen und sich damit auch strategisch günstig im dortigen Forschungs- und Entwicklungs-Cluster positioniert. Mit Continental arbeitet das Team dort beispielsweise an der Drive-Brake Unit – einem Radnabenantrieb mit integrierter Bremse.

Andreas Unseld, General Partner, UVC Partners fasst diese Perspektiven in einem treffenden Fazit zusammen: „Deep-Drive ist ein sehr gutes Beispiel dafür, wie das Start-up Ökosystem zusammen mit etablierten Unternehmen Deep-Tech-Lösungen entwickeln und skalieren kann, die Europa wettbewerbsfähig halten und zur Lösung der Klimakrise beitragen.“

Wenn sich die Antriebe auch in den anstehenden Straßentests bewähren, steht DeepDrive der Weg in die Großserie offen. Und damit wäre ein weiterer Beweis dafür erbracht, wie sich mit hochpräzisen Messwerten aus dem Labor Kohlenstoff-Emissionen einsparen lassen – mit solchen EVs voraussichtlich um ein Fünftel! (heh)

Leistungsanalyse neu definiert: Messgenauigkeit liegt bei ±0,03% @ 50/60 Hz

Mit dem Leistungsanalysator Rohdaten streamen

* Kerstin Jarosch, DeepDrive.

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