Wie genau funktionieren die Motoren von Elektroautos?

Elektroautos sind keine Neuheit – auch wenn sie häufig als solche angepriesen werden. Bereits vor der Einführung des Verbrennungsmotors, genauer gesagt im Jahr 1912, war das erste E-Auto auf den Straßen zu sehen. Mit dem von Charles F. Kettering entworfenen Verfahren fiel das mühsame Ankurbeln der Verbrenner weg, wodurch das Autofahren einiges an Komfort gewinnen konnte. Nachdem Diesel- und Benzinmotoren jedoch bei Effizienz, Reichweite und Kosten mehr punkten konnten, wurde aus dem innovativen E-Antrieb ein Nischenprodukt. Hersteller entdecken es heute wieder, da fossile Brennstoffe bekanntermaßen nicht ewig währen.

Wie ist der Antrieb eines E-Autos aufgebaut?

Um sich den Aufbau des eigentlichen Motors besser vorstellen zu können, sind einige Grundkenntnisse über den Antrieb eines E-Autos notwendig. Dieser unterscheidet sich nämlich grundlegend von dem eines Verbrenners.

Beim E-Antrieb werden die Räder mechanisch mit dem Motor gekoppelt. Im Unterschied zu konventionellen Antrieben wird hier jedoch kein Schalt- oder Mehrganggetriebe benötigt. Durch den großen Drehzahlbereich, den E-Autos nutzen können, ist auch keine Kupplung notwendig. Elektromotoren können in beide Richtungen laufen – beim Einlegen des Rückwärtsganges dreht sich die Spule in dessen Inneren einfach andersherum. Daher haben elektrisch angetriebene Autos keinen gesonderten Rückwärtsgang. Vorteile gegenüber einem Diesel-, Benzin- oder Erdgasfahrzeug ergeben sich in der Summe vor allem beim Verschleiß. Da deutlich weniger abnutzbare Teile vorhanden sind, sinken die Kosten für Wartung und Reparaturen immens.

Welche Motortypen gibt es?

Autohersteller verbauen in ihren elektrischen Modellen verschiedene Arten von Motoren. Diese unterscheiden sich nicht nur im Wirkungsgrad und Aufbau, sondern vor allem im Stromverbrauch. Grundsätzlich werden im Fachjargon umrichtergeführte Synchronmotoren, Gleichstrommotoren und umrichtergeführte Asynchronmotoren unterschieden.

Der Synchronmotor

Er ist besonders dann die erste Wahl der Autobauer, wenn das Fahrzeug besonders effizient – sprich sparsam – sein soll. Er hat gegenüber dem Gleichstromantrieb den Vorteil, dass keine mechanischen Schleifkontakte zum Einsatz kommen. Damit ist das Innenleben weniger anfällig für Verschleiß, was Wartungs- und Reparaturkosten minimiert. Hinzu kommt, dass sich der Motor ideal für die Rekuperation eignet. Darunter wird das Aufladen der Akkuzellen durch das „Rollenlassen“ des Wagens verstanden. Wird von dieser Funktion Gebrauch gemacht, arbeitet der Motor in die entgegengesetzte Richtung. Sie gelten darüber hinaus als die ausgereiftesten Motoren und sind auf den Betrieb mit haushaltsüblicher 230-Volt-Spannung ausgelegt.

Der Gleichstrommotor

Er ähnelt dem Synchronmotor, es gibt jedoch wichtige Unterschiede beim Aufbau. Im Inneren des Motors wird ein magnetisches Feld durch das Einleiten von Spannung erzeugt. Dieses dreht sich und damit in der Folge auch die magnetische Welle, die in der Mitte des Gehäuses sitzt. Darüber hinaus kommen die bereits genannten, verschleißanfälligeren Schleifkontakte zum Einsatz. Bei einem Gleichstrommotor sind daher häufiger Reparaturen und Instandhaltungen notwendig.

Da Asynchronmotoren in modernen Elektroautos kaum verbaut werden, werden diese hier nicht weiter beleuchtet.

Wirkungsgrad und Verbrauch eines E-Motors

Der Wirkungsgrad bezeichnet grundsätzlich die Menge an tatsächlich nutzbarer Energie von der investierten Energie. Er wird in Prozent angegeben. Bei einem Fahrzeug mit einem Wirkungsgrad von 50 Prozent kann nur die Hälfte der Ladeleistung tatsächlich genutzt, sprich verfahren, werden. Moderne E-Autos liegen dabei zwischen 90 und 98 Prozent. Zum Vergleich: Otto- und Dieselmotoren erreichen maximal einen Wirkungsgrad von 30 bis 45 Prozent. Diese Werte werden nach dem WLTC- und WLTP-Textverfahren ermittelt. Darüber hinaus gibt es weitere Methoden, den Wirkungsgrad von Motoren zu ermitteln. Diese kommen teilweise auf höhere, teils auf niedrigere Werte. Da es sich bei WLTC und WLTP jedoch um EU-weite Standards handelt, sind diese für Hersteller und Kunden am ehesten maßgebend.

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