Allradantrieb in Elektroautos ist nahezu so alt wie das Auto an sich: Bereits 1900 bauten Ludwig Lohner und Ferdinand Porsche nicht nur eines der ersten Elektroautos überhaupt, sondern dank vier Radnabenmotoren auch gleich das weltweit erste Auto mit Allradantrieb.
Etwas flotter unterwegs als der seinerzeit angeblich rund 60 km/h schnelle Lohner-Porsche sind die elektrischen Allradler von BMW 122 Jahre später zweifellos. Das fällt auch nicht schwer, speziell beim ersten vollelektrischen M der BMW-Markengeschichte. 400 kW/544 PS kommen hier aus den zwei Elektromaschinen zum Einsatz, die Vorder- und Hinterachse direkt antreiben.
Dieser direkte, achsweise Antrieb durch die E-Maschinen ist an sich bereits ein Vorteil gegenüber regulären Allradsystemen in Verbrenner-Pkw. Dort und auch in einigen elektrifizierten Hybrid-Modellen beispielsweise von Jeep sorgt ein mechanisches Verteilergetriebe dafür, dass die Räder beider Achsen ihren Teil vom Antrieb abbekommen. Das bedeutet entsprechend allerdings auch – bei automatisierten Allradsystemen – eine gewisse Zeitverzögerung bis zur Reaktion sowie unabhängig vom Allradsystem mechanische Leistungsverluste durch die Kraftübertragung.
"Weltweit einzigartige" Steuerung beim X-Drive
Mit dem achsweisen Allradantrieb über direkt radnah verbaute E-Motoren sind diese Probleme ausgeräumt, da es alleine der Steuerungssoftware obliegt, wann welche Maschine wie viel Kraft für den Antrieb bereitstellt. Das ist allerdings kein Alleinstellungsmerkmal von BMW, sondern trifft natürlich auf alle derartigen elektrischen Allradantriebs-Varianten zu. E-Pionier Tesla setzte beispielsweise schon im 2012 vorgestellten Model S auf ein solches System.
Was BMW selbstbewusst als "weltweit einzigartig" bezeichnet, ist die Software, mit der beide Maschinen im BMW iX und im BMW i4 M50 angesteuert werden, die sogenannte Antriebsmomentensteuerung. Darunter wird zusammengefasst, wann welcher E-Motor sich mit einer bestimmten Kraft am Vortrieb beteiligt, aber auch über welche Achse mehr Rekuperationsleistung erbracht wird und ob einzelne Räder im Schlupf begrenzt werden.
Verantwortlich dafür ist ein komplexes Zusammenspiel zwischen der Dynamischen Stabilitätskontrolle DSC mit deren Radschlupfbegrenzung und der Steuerelektronik in der Combined Charging Unit CCU.
Vielzahl von Sensordaten für die Steuerung
In die Berechnungen und die letztliche Kraftverteilung gehen diverse Sensordaten ein, darunter der Lenkwinkel, das Fahrtempo, Längs- und Querbeschleunigung sowie die Gierrate des Fahrzeugs. In die Entscheidung zur Kraftverteilung zwischen den Achsen werden außerdem die individuell ausgewählten Fahrprogramme mit einbezogen. Auch die Aktivierung der Dynamischen Traktionskontrolle DTC wird dabei berücksichtigt, um zum Beispiel auf losem Untergrund einen erhöhten Radschlupf zu ermöglichen.
Ein Ziel der stufenlosen Kraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse ist es, möglichst wenig Regeleingriffe seitens des DSC über die Radbremsen zu benötigen. Bestandteil dieser Regelstrategie ist die sogenannte Aktornahe Radschlupfbegrenzung. Die lässt sich vereinfacht so beschreiben, dass der jeweilige E-Motor nur genau soviel Kraft bereitstellt, dass ein oder zwei Räder einer Achse gerade noch nicht durchdrehen. Auf diese Weise wird nicht nur durch die extrem schnelle Regelarbeit das Fahrverhalten und die Dynamik verbessert, auch der Fahrkomfort steigt, weil sich nicht erst der Radbremseingriff über die DSC bemühen muss, ein durchdrehendes Rad einzufangen. Zu den hierfür berücksichtigten Fahreinflüssen zählt auch die Erkennung von Steigungen und Gefällen sowie die dynamische Achslastverschiebung bei starkem Beschleunigen.
Die Steuerung der beiden -XDrive-Maschinen an Vorder- und Hinterachse betrifft dabei nicht nur die Steuerung des Antriebs, sondern auch die der Rekuperationsleistung. Je nach Fahrsituation wird dabei die Rekuperation achsweise unterschiedlich verteilt. Während im Normalzustand der hintere Motor die stärkere Rekuperationsleistung übernimmt, wird zum Beispiel in Kurven oder auf glattem Untergrund der vorderen Maschine mehr "elektrische Verzögerung" zugeteilt. Dabei kümmert sich wiederum die DSC darum, dass generell keine zu hohe Rekuperation zum Beispiel auf schneebedeckter Fahrbahn zu einem instabilen Fahrverhalten führt.
Fazit
Ein elektrischer Allradantrieb mit achsweise montierten E-Maschinen wie beim BMW X-Drive bringt Vorteile gegenüber mechanischen Systemen mit einem zentralen Verteilergetriebe. Die schnelle Reaktion auf veränderte Fahrzustände und die stufenlose Verteilung von Antriebskraft zwischen den Achsen sorgen für mehr Fahrsicherheit und nicht zuletzt auch höheren Fahrspaß, weil sich so angetriebene Modelle besonders dynamisch bewegen lassen. BMW proklamiert dabei eine gewisse Einzigartigkeit für den elektrischen X-Drive-Allrad, der aus einer ausgeklügelten Vernetzung und Programmierung der einzelnen Bauteile und Regelsysteme über die sogenannte Antriebsmomentensteuerung resultiert. Aktuell eingesetzt wird dieser spezifische E-Allrad im BMW i4 M50 und im BMW iX , wird künftig aber natürlich auch auf andere allradgetriebene BEV der Marke ausgeweitet.
