Die Entwicklung eines britischen Elektromotorrads

Das TRIUMPH TE-1-Team begann Phase 3 mit dem erfolgreichen Bau eines ersten Prototyps, bei dem Batterie, Wechselrichter, Motor und Fahrwerk erstmals in einer Maschine vereint waren. Auf dieser Plattform arbeiteten alle Projektpartner zusammen, um die Software-Integration der komplexen Systeme zu optimieren. Dies umfasste Hunderte von Stunden ausführlicher Tests, um sicherzustellen, dass alle Funktionen und Aspekte der Software so präzise und intuitiv wie vom Kunden erwartet funktionieren. Dies wurde in realitätsnahen Simulationen bei WMG validiert, darunter ausführliche Prüfstandtests und Simulationen des Antriebsstrangs zur Bewertung sicherheitskritischer Punkte in Bezug auf die Motorfunktion und Fahrzeugsteuerung.

Zudem wurden Dauerhaltbarkeitsprüfungen mit dem Primärgetriebe durchgeführt, um ein umfassendes Verständnis der grundlegenden Unterschiede mit Blick auf das Lastverhalten von Elektromotoren in Fahrzeuganwendungen und die Effizienz und Auswirkungen auf die Getriebelebensdauer zu erhalten. Daneben konzentrierten sich die von TRIUMPH geleiteten Konstruktionsarbeiten am speziell abgestimmten Fahrwerk auf eine möglichst genaue Umsetzung der Entwürfe aus Phase 2. Phase 3 des Projekts ist nun mit dem fertig gebauten Demonstrationsprototyp der TE-1, von dem heute erstmals Fotos präsentiert werden, abgeschlossen.

Steve Sargent, TRIUMPHs Chief Product Officer, sagte: „In Phase 3 haben wir uns darauf konzentriert, die physikalische Grundlage für TRIUMPHs ersten Prototyp eines Elektromotorrads zu schaffen. Ich bin glücklich über das Ergebnis der Anstrengungen von TRIUMPH und seiner TE-1-Projektpartner, die ein Demonstrationsbike gebaut haben, das dank seiner unverkennbaren TRIUMPH-DNA optisch äußerst begehrenswert ist und mit einem begeisternden und aufregenden neuen Elektroantrieb aufwartet, der großes Potenzial für die Zukunft besitzt. Ich freue mich darauf, die Entwicklung dieses Demonstrationsfahrzeugs in Phase 4 fortzusetzen und unser Wissen und unsere Fähigkeiten dazu zu nutzen, die Spitzentechnologie aller Partner zu einem Endergebnis zusammenzuführen, das für die künftige Elektrostrategie von TRIUMPH wegweisend sein wird. Aus Erfahrung wissen wir, dass es in dieser Phase eines Projekts, wenn es darum geht, Fahrverhalten, Handling und Charakter zu entwickeln, keinen Ersatz für das Fahren des Motorrads unter realistischen Bedingungen gibt. Dabei verfolgen wir ehrgeizige Ziele, die sich darauf konzentrieren, ein Fahrerlebnis zu bieten, das neu und aufregend, letztendlich aber intuitiv und vertraut ist. Ich freue mich sehr auf meine erste Gelegenheit, den fertigen Prototypen zu fahren.“

Nach dem Abschluss von Phase 2 des Programms im März 2021, in der eine vollständig auf dem Prüfstand getestete Batterie geliefert wurde, hat Williams Advanced Engineering nun die Arbeiten an Phase 3 abgeschlossen, die einige entscheidende Weichenstellungen für das Projekt enthielt.

Neben der Unterstützung verschiedener Hardware- und Softwarelösungen mit der gezielten Einbindung der Motorrad-Steuerungssoftware von Triumph in das Steuerungs- und Batteriemanagementsystem von WAE hat das Team die Integration der mechanischen und elektrischen Lösungen verbessert und das Batterielayout optimiert, um Masse und Positionierung innerhalb des Chassis auszugleichen.

Das Demonstrationsbike wird nun auf Batterieebene einer abschließenden Validierung und Kalibrierung unterzogen, um sicherzustellen, dass die Performance-Ergebnisse im Bereich Leistungsvermögen und Energiedichte höchste Anforderungen erfüllen und es für den Fahrer sichergestellt ist, dass es bei niedrigem Ladestand keine Kompromisse bei der Performance gibt.

„Nach einer längeren Testphase freuen wir uns, endlich die Ergebnisse unserer Arbeit an einem real existierenden Motorrad zu sehen. Durch die Zusammenarbeit mit dem Team von TRIUMPH haben wir die Grenzen der Batterietechnologie erneut weiter verschoben und dabei stets den Fahrer im Auge behalten“, so Dyrr Ardash, Head of Strategic Partnerships, Williams Advanced Engineering. „Weil wir die Batterie von Grund auf neu entwickelt haben, mussten wir bei der Konstruktion keine Kompromisse eingehen, wodurch wir die Möglichkeiten der aktuellen Technologie in puncto Performance und vor allem Reichweite voll ausreizen konnten.“

„Wir sind hocherfreut, dass wir unseren Beitrag zu diesem Projekt geleistet und das erreicht haben, was wir uns vorgenommen hatten: einen skalierbaren, hochintegrierten Motor und Umrichter ohne Phasenkabel, Stromschienen oder separate Kühlkreisläufe. Für die TE-1-Anwendung erreicht der Motor Spitzen- und Dauerleistungsdichten von 13 kW/kg bzw. 9 kW/kg, was 60 % über den Zielen der neuen APC-Technologie-Roadmap für 2025 liegt. All dies wurde unter Verwendung von Materialien und Prozessen erreicht, die mit der Serienproduktion in der Automobilindustrie kompatibel sind, und vor allem unter Verwendung einer in der Länge skalierbaren Motorplattform“, erklärt Andrew Cross, technischer Leiter bei Integral Powertrain Ltd. 

„Das Wechselrichterkonzept, das auch durch die Anpassung der Anzahl der Siliziumkarbid-Leistungsstufen für Motoren mit unterschiedlichem Durchmesser skalierbar ist, hat sich in puncto Leistung wirklich bewährt. Die TE-1-Einheit ist in der Lage, mehr als 500 kW zu leisten! Dies gibt uns die Möglichkeit, diese Plattform für die Produktion zu optimieren.“

„Die integrierte Motor- und Wechselrichtereinheit ist nun am Motorrad verbaut und liefert in puncto Performance und Wirkungsgrad die von uns entwickelten, modellierten und simulierten Zielwerte. Wir freuen uns sehr auf das Feedback aus den Tests mit dem Motorrad und die Vorteile, die unsere hohe Effizienz in Bezug auf die Reichweite bietet. Wir sind sehr stolz darauf, ein zentraler Teil dieses spannenden Projekts gewesen zu sein, welches ein Meilenstein im Bereich der Elektromotorräder und für die britische Industrie war“, fügt Cross hinzu.

„In enger Zusammenarbeit mit TRIUMPH hat WMG die Entwicklung des Steuergeräts des Motorrads durch einen umfassenden Echtzeitevaluierungsprozess mit zwei speziell eingerichteten physischen Prüfständen unterstützt. Es wurde ein physisches 3D-Modell des Motorrads erstellt und in den ersten Prüfstand integriert, um die Bewertung und Verbesserung des Steuergeräts im Rahmen realitätsnaher Fahrszenarien zu ermöglichen und sicherzustellen, dass es vor der Integration in den ersten Prototyp des Bikes gut funktioniert. Der zweite Prüfstand wurde zur Unterstützung von TRIUMPH bei der Bewertung der Leistungs- und Energieperformance des gesamten Antriebsstrangs sowie der Prüfung seiner Lebensdauer verwendet. Daneben haben wir den Fokus auf die Erforschung und Entwicklung von Steuerungen auf anderen Ebenen gerichtet, darunter fortschrittliche Strategien im Bereich der Traktionskontrolle und einer optimalen Bremsleistung. Die im Rahmen des TE-1-Projekts gewonnenen Erkenntnisse in der Modellierung, Simulation und Steuerung des Energiesystems – insbesondere bei realitätsnahen Fallstudien mit Elektromotorrädern – wurden genutzt, um Schulungsmaterialien zu Energiesystemen, Hybridisierungs- und Elektrifizierungstechnologien für alle Bildungsprogramme bei WMG zu entwickeln“, erklärt Truong Quang Dinh, Außerordentlicher Professor im Bereich Management und Kontrolle von Energiesystemen bei WMG, University of Warwick.

„WMG hat TRIUMPH auch dabei geholfen, die Möglichkeiten und die weiteren Auswirkungen der Elektrifizierung auf ihr Geschäft zu verstehen. Dazu gehörte die Untersuchung der Möglichkeiten im Bereich der Ladenetzwerke für elektrische Zweiräder, die Notwendigkeit des Recyclings von Elektromotorrädern im Inland und die Erfordernis, lokale Lieferketten für Batterien aufzubauen. Ferner wurde untersucht, welche Richtung TRIUMPH einschlagen muss, um sicherzustellen, dass das Unternehmen künftig elektrische Zweiräder entwerfen, entwickeln, herstellen und vertreiben kann. Die Ergebnisse dieser Studien geben auch den nationalen und regionalen Regierungen eine Richtung vor, insbesondere in Bereichen, in denen politische Maßnahmen die Einführung von Elektromotorrädern unterstützen können.“

„In vielen von der WMG durchgeführten Studien waren maßgeschneiderte computergestützte Modelle, die an der Universität entwickelt wurden (z. B. die universitätseigene UniWarp-Software), entscheidend für das Verständnis der bestmöglichen Richtung oder der erforderlichen Maßnahmen für verschiedene Szenarien. Diese Herangehensweise hat WMG in die Lage versetzt, die Umweltauswirkungen von Elektromotorrädern zu quantifizieren. Zudem konnten Methoden definiert werden, mit denen diese durch neue Ausstattungsmerkmale der Fahrzeuge, die Dimensionierung der Fahrzeugsysteme oder neue externe Kooperationen weiter verbessert werden können.“, ergänzt Jim Hooper, leitender Ingenieur für Elektrofahrzeugprojekte am WMG, Universität Warwick.