TECHNIK

Die Technik der Formel E

Die Formel E setzt seit ihrem Debütjahr 2014 auf ein Einheitschassis, das alle Teams einsetzen müssen. Mit dem Start in die Saison 2018/19 löste der "FE18 Spark Racing Technology", besser bekannt unter dem Namen "Gen2", den in den ersten vier Jahren eingesetzten "Sport SRT_01E" ab. Nachdem die Autos der Formel E im ersten Jahr auch mit identischen Antriebssträngen auf die Strecke gingen, ist seit dem zweiten Meisterschaftsjahr die Eigenentwicklung an E-Motor, Inverter, Getriebe, Hinterradaufhängung und Software für eingeschriebene Hersteller erlaubt. Inzwischen treten neun von elf Teams mit einem eigens konstruierten Antriebsstrang an.

Die Batterie der Formel E ist ebenfalls ein Einheitsbauteil, das einer Kooperation zwischen McLaren Applied Technologies, Sony und Lucid Motors entstammt. Das Aggregat speichert insgesamt 54 kWh Energie, von denen den Fahrern im Rennen 52 kWh zur Verfügung stehen (analog zu 28 kWh nutzbarer Energie in der Einheitsbatterie von Williams Advanced Engineering, die in den ersten vier Saisons zum Einsatz kam).

Als Reifenlieferant der Formel E steuert Michelin profilierte 18-Zoll-Allwetterreifen bei, die auf Nachhaltigkeit ausgelegt sind und in der Regel einen gesamten Renntag überstehen. Alle Details finden sich weiter unten auf dieser Seite.

Das aktuelle Technische Reglement der Formel E ist öffentlich auf der FIA-Website einsehbar. Gleiches gilt für alle Informationen zur Homologation der Antriebsstränge durch die FIA.

Technische Daten
Kategorie
Auto "Gen2" (2018-22)
Auto "SRT_01 E" (2014-18)
Höchstgeschwindigkeit
240 km/h
225 km/h
Beschleunigung (0-100 km/h)
2,8 Sek
3,1 Sek
Max. Leistung (Qualifying-Modus)
250 kW (340 PS)
200 kW (272 PS)
Leistung Rennmodus
200 kW (272 PS)
180 kW (245 PS)
Leistung Attack-Mode
225 kW (306 PS)
-
Leistung FANBOOST
250 kW (340 PS, 100 kJ)
180 bis 200 kW (100 kJ)
Batterie
Lithium-Ionen-Akkumulator
Lithium-Ionen-Akkumulator
Batterie-Kapazität
52 kWh
28 kWh
Max. Rekuperation
250 kW
150 kW
Spannung
900 V
n/a
Antrieb
Heckantrieb
Heckantrieb
Motorumdrehungen pro Minute
n/a
19.000
Drehmoment
n/a
150 Nm
Max. Längsbeschleunigung
1,75 G
1,75 G
Max. Bremsverzögerung
3 G
3 G
Bremstemperatur
500-800 °C
500-800 °C

Maße &  Gewicht
Kategorie
Auto "Gen2" (2018-22)
Auto "SRT_01 E" (2014-18)
Länge
5.160 mm
5.000 mm
Breite
1.770 mm
1.800 mm
Höhe
1.050 mm
1.250 mm
Spurweite
1.505 mm
1.300 mm
Vordere Spur
1.553 mm
n/a
Hintere Spur
1.505 mm
n/a
Radstand
3.100 mm
n/a
Bodenfreiheit
75 mm (max.)
n/a
Gesamtgewicht (inkl. Fahrer)
900 kg
880 kg
Gewicht Batterie
385 kg
230 kg
Gewicht Elektromotor
n/a
26 kg
Batterie
Der rund 385 Kilogramm schwere Lithium-Ionen-Akku von McLaren Advanced Technologies (MAT) liegt im Heck des Fahrzeugs und kann bis zu 54 kWh Energie speichern. 2 kWh sind allerdings als Notreserve vorgesehen, weshalb die tatsächlich für das Rennen nutzbare Energiemenge bei 52 kWh liegt. Das entspricht der Kapazität von rund 600 Laptops beziehungsweise 8.000 Smartphone-Akkus.

In den Saisons 1 bis 4 (2014 bis 2018) setzte die Formel E noch auf eine 28-kWh-Batterie von Williams Advanced Engineering (WAE), die den Fahrern nicht genügend Energie für eine vollständige Renndistanz zur Verfügung stellte. Sie mussten deshalb zur Rennhälfte nach etwas mehr als 20 Minuten in ein zweites, voll aufgeladenes Auto wechseln. Mit Einführung der McLaren-Batterie wurder diese Boxenstopps zum Start der Saison 2018/19 hinfällig.

Da der Akku in einem vergleichsweise kleinen Temperaturfenster arbeitet (zwischen -20 und 57 Grad Celsius), muss er ständig gekühlt werden. Im Renntrimm reicht hierfür der Fahrtwind aus. In der Garage müssen die Mechaniker jedoch Luftpumpen und Behälter mit Trockeneis vor dem Seitenkasten installieren. Der Radiator im rechten Seitenkasten kühlt die Batterie, sein Gegenstück im linken Seitenkasten den Elektromotor.
Motor, Getriebe & Inverter
Der Antriebsstrang, bestehend aus Motor, Getriebe und Inverter, ist neben der Hinterradaufhängung der bislang einzige Bereich im Fahrzeug, an dem die Hersteller der Formel E frei entwickeln dürfen.

Während die Batterie nur Gleichstrom ausgeben kann, benötigen die dreiphasigen Drehstrom-Elektromotoren einen sehr genau frequentierten Wechselstrom-Input, um die verfügbare Energie in Leistung umzuwandeln und über das Getriebe - die Anzahl der Gänge dürfen die Hersteller selbst bestimmen - an die Antriebsachse abzugeben. Für die Umwandlung der Energie und die Erstellung dieses Spannungsprofils ist der Inverter als Mittelstück zwischen Batterie und E-Motor verantwortlich.

Über einen Drehregler am Lenkrad kann der Fahrer zwischen verschiedenen Leistungseinstellungen wählen. So gibt es Einstellungen für den Shakedown (max. 130 kW), das Qualifying (max. 250 kW), das Rennen (max. 200 kW) oder den Attack-Mode (225 kW).

Während der Rekuperation, also der Energierückgewinnung beim "Segeln" und Bremsen, kann der Antriebsstrang in entgegengesetzter Richtung arbeiten: Antriebsachse --> Motor --> Inverter --> Batterie. Maximal dürfen 250 kW rekuperiert werden. Der Rückgewinnungsprozess in den Bremszonen durch "Lift and Coast" gehört zu den komplexesten Aufgaben der Fahrer während eines Formel-E-Rennens, wenngleich sie über das "Brake-by-Wire"-System von der Fahrzeugsoftware unterstützt werden. Durch gute Rekuperationsarbeit im Rennen kann ein Pilot die Reichweite seiner Batterie um knapp ein Fünftel verlängern.
Aerodynamik
In der Formel E ist eine Eigenentwicklung im Bereich der Aerodynamik mit Blick auf die Kosten strikt verboten. Die Teams können lediglich die Winkel der einheitlichen Frontflügel- und "X-Wing-Flaps" verändern, um das Fahrzeug auf viel (Qualifying) oder wenig (Rennen) Abtrieb einzustellen. Den größten Einfluss auf die Aerodynamik nimmt allerdings der große Diffusor am unteren Heck, der einen Unterdruck generiert und das Auto somit gewissermaßen an die Strecke saugt.
Reifen
Offizieller Reifenpartner der Formel E ist Michelin. Die Franzosen haben für die Formel E den "Pilot Sport EV Season 5" entwickelt. Die neuen Vorderreifen in der Dimension 24/64-18 (dies entspricht der Reifengröße 245/40R18 bei Straßenreifen) wiegen pro Stück zwei Kilogramm weniger als noch in Saison 4. Bei den breiteren Hinterreifen in der Dimension 27/68-18 (entspricht 305/40R18) ist es dem französischen Unternehmen sogar gelungen, weitere 500 Gramm pro Reifen einzusparen. Insgesamt wiegt ein kompletter Reifensatz in der Saison 2018/19 demnach neun Kilogramm weniger als zuvor. Das entspricht dem Gewicht eines Vorderreifens oder rund 20 Prozent eines bisherigen Reifensatzes.

Der Einheitsreifen der Formel E wird sowohl bei trockenen als auch bei nassen Bedingungen eingesetzt. Das Hauptaugenmerk liegt für die Formel E und Michelin auch mit Blick auf die Reifen auf der Haltbarkeit und Seriennähe des Reifens. Deshalb bestreitet ein Fahrer den gesamten Renntag im Normalfall mit nur einem einzigen Reifensatz pro Auto. Jeweils ein gebrauchter Vorder- und Hinterreifen muss zudem vom vorherigen Rennen stammen.
Entwicklungsverbot & Homologation
Mit Ausnahme des Antriebsstranges (Motor, Getriebe, Inverter und Hinterradaufhängung) und der Steuerelektronik herrscht in der Formel E ein generelles Entwicklungsverbot. An allen anderen Fahrzeugteilen darf - nicht zuletzt aus Kostengründen - auch in absehbarer Zeit nicht gearbeitet werden.

Einige Monate vor dem Start in eine neue Saison werden die Fahrzeuge von der FIA homologiert. Sobald ein Hersteller die obligatorischen Crash-Tests besteht, bei denen die Formel E im Übrigen die Standards der Formel 1 erfüllen muss, darf er keine Veränderungen mehr an der "Hardware" der Fahrzeuge vornehmen. Lediglich Software-Adaptionen sind im Anschluss noch möglich - an ihnen wird auch im Verlauf der Saison stetig weiterentwickelt.
Rückblick: Der SRT_01 E
Der SRT_01 E war das Formel-E-Auto der "ersten Generation" und kam zwischen 2014 und 2018 vier Saisons lang in der Elektroserie zum Einsatz. Im Heck des Rennwagens, der sich optisch an anderen Fahrzeugen aus dem Formelsport orientierte, versorgte eine Batterie von Williams Advanced Engineering (WAE) die Elektromotoren mit 28 kWh. Diese Energiemenge reichte für einen rund 20-minütigen "Stint" aus, was einen Fahrzeugwechsel gegen Rennmitte nötig machte.

Während in der ersten Saison auch der Antriebsstrang (Motor, Getriebe, Inverter) noch ein Einheitsbauteil war - alle Teams fuhren demnach mit identischen Autos -, erlaubte die Formel E ab Ende 2015 ausgewählten Herstellern die Konstruktion eigener Antriebe. So traten fortan die meisten Rennställe mit einem eigenen Antriebsstrang in der Formel E ein. Lediglich Aguri und Andretti blieben beim Einheitsantrieb mit McLaren-E-Maschine und 5-Gang-Getriebe.

Während der ersten Formel-E-Generation nahm die FIA regelmäßig am Regelwerk der Elektroserie vor. So erhöhte sie zwischenzeitlich die Höchstleistung im Rennmodus von 150 auf 180 kW, steigerte die maximale Rekuperation von 100 auf 150 kW und frischte zur dritten Saison den Look des SRT_01 E mit einer neuen, oberen Frontflügel-Platte auf.

Die "Technical Roadmap" der Formel E


Die "Technical Roadmap" ist eine Art interner Fahrplan für die technologische Entwicklung der Formel E. Die Roadmap gibt Anhaltspunkte, Eckdaten und Entwicklungsziele, die die Formel E in den kommenden Jahren erreichen will. Die Vorgaben gelten für alle Teams und sollen nicht nur ein Wettrüsten zwischen den einzelnen Rennställen verhindern, sondern auch die Kosten im Rahmen halten. Ziel ist, die Formel E leistungsfähiger und gleichzeitig effizienter zu machen - mit einer Relevanz für die Entwicklung von Straßen-Elektroautos. In regelmäßigen Abständen trifft sich eine Arbeitsgruppe aus Formel-E-Verantwortlichen und Teams, um über den aktuellen Stand der Pläne zu diskutieren. Das letzte Wort bei der Technical Roadmap der Formel E hat am Ende Prof. Burkhard Goeschel, Präsident der "Electric and New Energy Championship Commission" (ENECC) der FIA.

Leider gelangen nur äußerst selten Details der Technical Roadmap an die Öffentlichkeit, weshalb wir nicht für die Richtigkeit und Aktualität der unten stehenden Angaben garantieren können. Die Tabelle entspricht einem offiziell bekanntgegebenen Stand von Oktober 2016, den wir mit weiteren Informationen aus aktuelleren Berichten ergänzt haben.

PLATZHALTER TABELLE

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