Mann vor Elektroauto hält Ladekabel der Wallbox in der Hand

So funktioniert ein Elektroauto

Dein Elektroauto: Funktion & Vorteile

Elektroautos schlagen hohe Wellen in der Automobilindustrie. Man geht davon aus das diese nahezu lautlosen, schadstofffreien und leistungsstarken Fahrzeuge es schaffen ein Pendant zu den Verbrennungsmotoren zu werden. Für uns Grund genug, die Technik mal etwas genauer zu betrachten.


Die Funktionsweise eines E-Autos

Der Motor wird durch Strom angetrieben. Der Strom kommt von einem Akkupack. Der Akku erzeugt Gleichstrom, bevor dieser dem Motor zur Verfügung gestellt werden kann muss er in Wechselstrom umgewandelt werden.

Hierzu wird ein sogenannter Wechselrichter verwendet. Dieses elektrische Element steuert auch die Motordrehzahl. Den Wechselrichter kann man als das Gehirn des Elektroautos beschreiben. Das Akkupack besteht aus vielen Lithium-Ionen. Die einzelnen Zellen sind in parallelen Reihen angeordnet und verbunden, um den Strom zu produzieren der für den Antrieb des Elektroautos erforderlich ist. Die Akkupacks liegen im Boden des Fahrzeugs. Diese Batterievariante hat eine längere Lebensdauer und eine höhere Energiedichte, ideal also als Energiequelle für ein Fahrzeug. Eine Schwäche der E-Autos ist das Überhitzen, somit müssen die Batterien mit einer Kühlflüssigkeit geschützt werden. Elektroautos haben weder ein Schaltgetriebe noch eine Kupplung, sondern ein Umsetzungsgetriebe. Dieses Getriebe überträgt die Motorkraft direkt an die Räder. So wandelt der Elektromotor elektrische Energie in mechanische Energie um, denn die Räder drehen sich und Dein Auto bringt Dich von A nach B.

Die wichtigsten Bauteile und Komponenten eines E-Autos
Äußerlich unterscheiden sich E-Autos nicht von Autos mit Verbrennungsmotoren.
Auf die bekanntlich inneren Werte kommt es an und darin unterscheiden sich speziell Motor und Tank.

Hochvoltbatterie bei E-Autos

Die Energie eines Elektroautos wird mittels einer Hochvoltbatterie gespeichert. Im alltäglichen Sprachgebrauch wird eher vom Akku gesprochen. Die Hochvoltbatterie wird an Ladestationen oder der eigenen Wallbox aufgeladen. Die Hochvoltbatterie ist das Herzstück des E-Autos und somit gleichermaßen die teuerste Komponente. Mit starken Lithium-Ionen Akkus hat der Betrieb eines E-Autos überzeugende Vorteile. Die Akkus können mehr Strom als andere Batterien speichern, laden schnell und sind langlebig. Der Umkehrschluss, je leistungsstärker die Akkus sind, desto teurer wird das E-Auto.

Niedervoltbatterie bei E-Autos

Die verbaute Hochvoltbatterie ist ein wahres Kraftwerk für den Motor, diese Power würden alle anderen Komponenten nicht verkraften. Damit Scheibenwischer, Tempomat, Radio, Beleuchtung und Co dennoch funktionieren sind in jedem Elektroauto zusätzlich Niedervoltbatterien verbaut. Genau wie die Hochvoltbatterie kann auch eine Niedervoltbatterie neue Energie durch Bremsen gewinnen (Rekuperation) und steht der Effizienz somit in nichts nach. Hierfür sorgt der Induktionsmotor. Wenn Du Gas gibst verbraucht Dein Auto Energie. Wenn Du aber abbremst wird die Energie im Induktionsmotor wieder in elektrische Energie umgewandelt und die geht zurück in den Akku, sodass Du sie später wieder verwenden kannst.

Elektromotor bei E-Autos

In allen E-Autos stecken Elektromotoren, die Induktionsmotoren.
Das Kraftwerk eines E-Autos ist der Induktionsmotor. Der Induktionsmotor besteht aus zwei Hauptkomponenten dem Stator und dem Rotor. Der Rotor ist lediglich eine Ansammlung von leitfähigen Stäben, die kurzgeschlossen werden. Von außen wird dem Stator ein Dreiphasen-Wechselstrom zugeführt, dies erzeugt ein rotierendes Magnetfeld. Das sich rotierende Magnetfeld induziert Ströme in den Rotorstäben, dies versetzt den Rotor in Drehung und somit das E-Auto in Bewegung.

Ein Induktionsmotor arbeitet in jedem Drehzahlbereich effizient, folglich werden bei einem E-Auto kein drehzahlveränderliches Getriebe wie bei Verbrennungsmotoren benötigt.

Durch die gleichmäßige Ausgangsleistung ist Fahrspaß garantiert, denn Dein Auto ist per Knopfdruck sofort im optimalen Leistungsbereich. Da viele Bauteile, die in einem Auto mit Verbrennungsmotor verbaut sind, weggelassen werden können ist ein Elektroauto ein wahres Leichtgewicht. Dies wiederum führt zu einer überdurchschnittlichen Fahrzeugleistung.

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Ladezeit und Reichweite
Die Kosten für das Aufladen Deines E-Autos sind gering. Zuhause aufgeladen kosten Dich 100km etwa 5 Euro. Mit einem vollen Akku kommst Du ungefähr 200 km weit, dies hängt allerdings von der Größe der Batterie ab, welche in Deinem E-Auto verbaut wurde. Mit großen Akkus kommst Du mit vollem Akku in etwa 450 km weit.

Ladeleistung

Die mögliche Leistung, welche ein AC-Ladepunkt zur Verfügung stellt, kann theoretisch ein beliebiger Wert zwischen 1,4 kW und 43 kW sein.

Am häufigsten gibt es AC-Ladepunkte mit folgenden Leistungen:

16 A einphasig: 1 ⋅ 16 A ⋅ 230 V ≈ 3,7 kW (teilweise auch mit 3,6 kW beziffert)

32 A einphasig: 1 ⋅ 32 A ⋅ 230 V ≈ 7,4 kW (teilweise auch mit 7,2 oder 7,3 kW beziffert, in DE zu Hause wegen Schieflast nicht erlaubt!)

16 A dreiphasig: 3 ⋅ 16 A ⋅ 230 V ≈ 11 kW

32 A dreiphasig: 3 ⋅ 32 A ⋅ 230 V ≈ 22 kW (größte Verbreitung hierzulande)

63 A dreiphasig: 3 ⋅ 63 A ⋅ 230 V ≈ 43 kW

Ladeanschlüsse mit mehr als 22 kW Leistung verfügen dabei grundsätzlich immer über ein fest angeschlagenes Kabel.

Allerdings kann nicht jedes Fahrzeug an jedem AC-Ladepunkt die volle verfügbare Anschlussleistung nutzen, denn die Ladeleistung ist natürlich abhängig vom im Fahrzeug verbauten Ladegerät (On-Board Charger). Zu beachten ist hierbei, dass manche Modelle nur einphasige oder zweiphasige Ladegeräte besitzen.

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