Wie funktioniert ein Elektroauto?

Veröffentlicht am 31.10.19

Der Elektromobilität soll die Zukunft gehören, und gerade auf den Elektroautos ruhen hier große Hoffnungen. Zwar steckt die Technologie teilweise noch in frühen Entwicklungsstadien, aber schon jetzt zeigt sich, was mit Elektromobilität alles möglich ist und welche Vorteile Elektroautos schon heute zu bieten haben. Aber wie wird das erreicht? Wir von Nextrent durchleuchten die faszinierenden Elektroautos von heute und sehen, welche technischen Bestandteile die E-Revolution ins Rollen bringen.

Aus diesen Komponenten besteht ein Elektroauto

Ganz wichtig und im Zentrum des Autos befindet sich der Akku. Klar, diese Komponente ist so etwas wie der Benzintank eines "normalen" Autos. Hier wird die zum Antrieb benötigte Energie eingespeist und an eine weitere - natürlich ebenfalls sehr wichtige - Komponente, den Motor, abgegeben. Doch auch diese beiden zentralen Bestandteile allein machen noch kein effizientes, modernes Elektroauto.

 

Die Komponenten des Elektroautos im Überblick:

 

  • Akku - Speichert den Strom und gibt ihn an den Motor ab.
  • Elektromotor - Treibt das Elektroauto an. Es gibt Gleichstrom-, Wechselstrom- oder auch Asynchronmotoren.
  • Kühlung - Hält den Akku auf der richtigen Temperatur.
  • Leistungselektronik - Dient der Stromumwandlung hinsichtlich Frequenz, Stärke und Form.

 

So ist das Elektroauto zusammengebaut

Typisch für Elektroautos ist die sogenannte "Skateboard"-Bauweise in modernen Elektroautos. Dabei wird der Akku wie das große Brett eines Skateboards im Unterboden des Wagens zwischen den Achsen montiert. Der Elektromotor befindet sich an den Vorderachsen, während die Leistungselektronik an den Hinterachsen Platz findet. Die Karosserie wird letztlich über diese Konstruktion gebaut wie eine Haube. Insgesamt beschert den Autoherstellern diese Bauweise eine optimale Platzausnutzung in den Elektroautos.

Der Elektromotor - Herzstück des Elektroautos

Der Elektromotor ist natürlich eine ganz wichtige Komponente in der Funktionsweise eines jeden Elektroautos, so, wie ja auch ein Otto-Motor bei herkömmlichen Autos das Herzstück ist. Aber es gibt grundlegende Vorteile von Elektromotoren gegenüber Verbrennungsmotoren:

 

  • Volles Drehmoment vom Start weg
  • Sehr effizienter Betrieb
  • So gut wie keine Wärme- oder Reibungsverluste
  • Kaum Verschleiß
  • Geräuschlos und vibrationsarm im Betrieb

 

Schon gewusst? Elektromotoren gab es schon im 19. Jahrhundert!

 

Der Elektromotor ist noch älter als der Verbrennungsmotor und wurde schon in im frühen 19. Jahrhundert patentiert! Auch erste Elektrofahrzeuge gab es schon um die 1880er-Jahre, also lange bevor es Verbrennungsmotoren gab.

 

Der Motor ist also nicht nur eine der wichtigsten Komponenten in Elektroautos, sondern auch einer der großen Vorteile der Elektromobilität schlechthin. Einziges Manko, und das sorgte auch schon im 19. Jahrhundert für Probleme, ist die noch immer problematische Energiespeicherung. Sie - und damit die Reichweite von E-Autos - zu verbessern, ist bis heute eine der größten Herausforderungen der Elektromobilität.

 

Wie funktioniert ein Elektroauto? Der Akku, das Herzstück

Eine weitere Herausforderung stellen die Akkus in Elektroautos dar. Lithium Ionen Akkus werden derzeit von allen Elektroauto-Herstellern am häufigsten genutzt, weil sie noch am besten die Anforderungen erfüllen, die an einen modernen Akku für Elektroautos gestellt werden.

 

Was muss ein guter Auto-Akku leisten?

 

  • Energie- und Leistungsdichte für gute Fahrleistungen
  • Hohe Zyklenfestigkeit, Lebensdauer der Batterie, bzw. wie oft ein Akku be- und entladen werden kann, ohne eine bestimmte Kapazitätengrenze zu unterschreiten.
  • Hohe Sicherheit und Funktionsfähigkeit
  • Unter Stress möglichst geringe Hitzeentwicklung und Kurzschlussgefahr

 

All diese Funktionen erfüllen die aktuellen Akkus im Prinzip, doch es gibt auf breiter Front Verbesserungspotenzial, und Lithium Ionen Akkus sind in der Herstellung und Verwertung noch nicht ökologisch genug.

Motor und Akku bei der Arbeit - So kommt E-Mobilität ins Rollen

Nun, da wir die beiden wichtigsten Komponenten für ein funktionierendes, fahrendes Elektroauto kennen, wollen wir abschließend sehen, was passiert, damit das Auto auch fährt. Dazu werfen wir einmal einen Blick "unter die Haube": Damit ein E-Auto fährt, liefert der Akku Energie an den Motor. Der Motor wandelt die zugeführte elektrisch Energie in mechanische Energie um, die letztlich die Räder dreht. Und das klappt so:

 

  • Im Elektromotor sind zwei Magneten, die fest eingebauten Statoren.
  • Die Magneten sind unterschiedlich gepolt und stoßen sich somit ab.
  • Durch die Potentiometer wird die Information abgegeben, wie viel Energie von der Batterie freigegeben werden soll.
  • Durch die aus dem Akku zugeführte Energie werden die Pole der Magneten permanent und zueinander gegensätzlich gepolt.
  • Dadurch stoßen sie sich permanent ab und versetzen dabei den Rotor in Drehbewegung.
  • Die so erzeugte Rotation wird auf die Achsen und somit letztlich auf die Räder übertragen.

 

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