Tesla spendiert Model S / X Synchronmotor aus dem Model 3

Laut Musk laufen die große Limousine und der SUV schon seit April mit dem geänderten Vorderachsantrieb vom Band. Model S und Model X treiben also jetzt ein Synchronmotor vorn und weiterhin einen Asynchronmotor hinten an. Beim Model 3 ist die Konstellation umgekehrt. Tesla gibt an, dass sich dadurch die Reichweite des Model S in der Performance-Variante nach dem vergleichsweise realistischen amerikanischen EPA-Zyklus von 325 auf 370 Meilen (523 Kilometer auf 595 Kilometer) verbessere und dass auch die Fahrleistungen besser würden. Der Asynchronmotor vorn hatte beim Model S zuvor 193 kW (262 PS). Der Synchronmotor des Model 3 hat bis zu 211 kW (287 PS).

Vor- und Nachteile von Synchron- und Asynchronmotoren

Dass Model S und X bislang nur Asynchronmotoren (ASM) hatten, wurden ihnen vielfach als Nachteil angekreidet, weil der Synchronmotor den besseren Wirkungsgrad hat und prinzipiell leistungsstärker ist (in Relation zum Gewicht). Darum ist nun offenbar auch die Reichweite der großen Tesla höher.

Die Motorenkonstellation mit zwei Asynchronmotoren hat aber beispielsweise auch der Audi E-Tron (135 kW (184 PS) vorne, 165 kW (224 PS) hinten. Asynchronmotoren haben Wicklungen am Läufer (also am bewegten Teil des Motors), die per Induktion vom Stator (dem stehenden Teil des E-Motors) mit Strom versorgt werden. Das Drehfeld des Läufers hängt dem des Stroms hinterher, daher die Bezeichnung Asynchronmotor.

Im Unterschied dazu besitzt der Synchronmotor (PSM) einen Läufer mit Permanent-Magnet, der sich drehzahlsynchron zum Stromfeld bewegt. (z.B.: VW ID.3, Hyundai Kona, BMW i3). Der Synchronmotor ist prinzipbedingt effizienter, leichter, stärker und leiser, aber er ist teurer und verwendet seltene Erden, was seine CO2-Bilanz verschlechtert.

Für den Betrieb in E-Autos haben Synchronmotoren zudem einen Nachteil, und zwar beim Rekuperieren: Sie können nicht einfach mitgeschleppt werden, ohne dass sie Strom erzeugen – es sei denn, sie werden abgekuppelt. ASM können hingegen problemlos widerstandsfrei mitlaufen – wenn sie stromlos sind, was durch schlichte Abschaltung einfach erreicht wird – einen Permanent-Magneten kann man aber eben nicht abschalten.

Einer rekuperiert immer

Nun ist Rekuperation ja prinzipiell wünschenswert. Sie ist einer der Hauptgründe für die herausragende Effizienz von Elektroautos, da sie so Bewegungsenergie beim Verzögern wieder als elektrische Energie in die Batterie zurückspeisen können. Audi gibt beispielsweise an, dass bis zu 30 Prozent der Reichweite des E-Tron aus der Rekuperation kommen. Dazu verzögert der Elektro-SUV allerdings auch bis 0,3g rein elektrisch. In der Praxis sollen die herkömmlichen Bremsen praktisch nur mehr bei Vollbremsungen zum Einsatz kommen.

Damit ist aber auch klar, dass die Rekuperation an der entsprechenden Achse ein großes negatives Antriebsmoment erzeugt. Wird eine Achse derart stark gebremst, bleibt das nicht ohne Einfluss auf die Fahrdynamik und muss daher von der Elektronik (ESP, ABS) überwacht werden. Beim Asynchronmotor lässt sich die Bremswirkung regeln, beim Synchronmotor nicht – es sei denn, man arbeitet mit reibungs- und gewichtstechnisch ungünstigen Kupplungen.

Tesla baut also jetzt bei Model S und X auf der Vorderachse den Synchronmotor ein. Grundsätzlich verträgt die Vorderachse auch mehr Bremsmoment. Was das für die Rekuperationsfähigkeit der großen Modelle im Unterschied zu vorher bedeutet, ist schwer zu sagen. Mit der prinzipiell besonders gut zum Rekuperieren geeigneten Konstellation zuvor, blieb das Model X in einem Vergleichstest mit dem E-Tron deutlich unter der Rekuperationsleistung des Audi.

VW macht’s beim MEB wie Tesla beim Model 3

Beim Model 3 (und beim VW ID.3) mit den Synchronmotoren auf der Hinterachse müsste demnach die Rekuperationsleistung vom Heckmotor entsprechend geringer sein. Nicht umsonst bekommen die größeren VW-Modelle auf Basis des Modularen Elektrobaukastens (MEB wie der ID.3) einen Asynchronmotor auf der Vorderachse.