Die Leistung eines Elektromotors verstehen

Verfasst von am 13.11.2019 - 3 min

Ihr Aufbau ist völlig anders als der eines Benzin- oder Dieselmotors - trotzdem erbringen die Motoren von Elektroautos heute eine Leistung, die mit jener von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor vergleichbar ist. Um welche Art von Leistung handelt es sich, wie wird sie ermittelt und wie nimmt man sie hinter dem Steuer wahr?

Wie wird die Leistung eines Automotors definiert?

In der Physik entspricht die Leistung einer Energiemenge, die in einer bestimmten Zeit zugeführt wird. Übertragen auf Autos bezeichnet sie die mechanische Energiemenge, die der Motor in einer bestimmten Zeit erzeugt. Sie ist insbesondere für die Beschleunigung des Autos, seine Zugkraft (die Masse, die es bewegen kann) und seine Fähigkeit, Anstiege zu bewältigen, maßgeblich.

Ob Verbrennungs- oder Elektromotor: Die Leistung entspricht dem Produkt aus Rotationsgeschwindigkeit – gemessen in Umdrehungen pro Minute – und Drehmoment. Das Drehmoment wird in Newtonmetern (Nm) gemessen und bezeichnet die vom Motor ausgeübte Zugkraft.

Das erklärt, warum zwei Motoren mit gleicher Leistung ein völlig anderes Verhalten und Fahrgefühl vermitteln können. Ein Sportwagen bietet eine Leistung, die nicht mit der eines Lkws vergleichbar ist, auch wenn beide Motoren eine identische Leistung erbringen!

Motor Neue ZOE

Wie berechnet man die Leistung eines Elektroautomotors?

Die Leistung eines Motors lässt sich nicht verordnen: Ihre Messung erfolgt auf einem Prüfstand, bei dem die Änderung des Drehmoments je nach Rotationsgeschwindigkeit dokumentiert wird. Der von den Autoherstellern verwendete Wert entspricht im Allgemeinen der bei diesen Messungen erzielten maximalen Leistung. Sie wird in Watt (W) und – allgemeiner – in Kilowatt (kW) angegeben.

Welche Beziehung besteht zwischen Kilowatt (kW) und Pferdestärken (PS)?

Die „Pferdestärken“, die historisch die Leistung eines Autos bezeichnen, entstanden Ende des 19. Jahrhunderts. Damit sollte möglichst konkret die Leistung beschrieben werden, indem sie in eine Arbeitslast übersetzt wurde, die den Menschen möglichst verständlich war. Die Pferdestärke, kurz „PS“, steht dabei für die Kraft, die ein Pferd benötigt, um eine Masse von 75 kg in einer Sekunde einen Meter zu bewegen. Im metrischen System entspricht sie ungefähr 736 W.

Die Leistung eines Automotors kann daher gleichermaßen in kW oder in PS angegeben werden. Der Motor R135 im neuen ZOE erbringt zum Beispiel eine Leistung von 100 kW oder 135 PS: daher der Name! Sein Drehmoment beträgt im Übrigen jetzt 245 Nm gegenüber 225 Nm beim 2018 eingeführten Motor R110, um die Dynamik des Autos in Beschleunigungsphasen wie beim Überholen oder Einfädeln auf der Autobahn zu erhöhen.

Die Leistung eines Elektromotors verstehen

Welche Faktoren bestimmen die Leistung eines Elektromotors?

Die Aufgabe eines Motors besteht darin, mechanische Energie aus einer anderen Energieart zu erzeugen. Seine Leistung ergibt sich daher aus der maximalen Fähigkeit, Energie umzuwandeln. Bei einem Elektroauto hängt die Leistung des Autos von der Motorgröße (dem Volumen) sowie der eingehenden Stromintensität ab. Die Speicherfähigkeit der Batterie und die Leistungselektronik, die den Motor antreibt, haben daher eine Auswirkung auf dessen Leistung.
Die Leistung ist auch ein Ergebnis des Wirkungsgrads, d.h. des Verhältnisses zwischen dem eingehenden gelieferten Strom und der ausgehenden erzeugten mechanischen Energie.

Das Ziel besteht dann darin, den der Erwärmung oder der Reibung geschuldeten Leistungsverlust zu reduzieren, um eine maximale Energieeffizienz zu erzielen. So fließt ein Großteil der in der Batterie gespeicherten Energie in eine höhere Reichweite des Fahrzeugs ein.
In dieser Hinsicht ist der neue ZOE besonders leistungsfähig. Mit einer Reichweite von 395 km (WLTP*), die mit einer 52-kWh-Batterie erzielt wird, weist er segmentübergreifend mit den besten Wirkungsgrad im Elektroautomarkt auf.

Leistung, Verbrauch und Reichweite

Die maximale Leistung hat keine direkten Auswirkungen auf die Reichweite eines Elektroautos, da vor allem der Fahrstil den Verbrauch des Motors beeinflusst. Ein plötzliches Beschleunigen führt zum Beispiel zu einer Stromverbrauchsspitze. Schnelles Fahren entlädt die Batterie ebenfalls rascher: Je höher die Geschwindigkeit, desto mehr Energie wird benötigt, um sie zu halten.
Umgekehrt minimiert ein sanfter Fahrstil den aktuellen Verbrauch und verstärkt die Wirkung des regenerativen Bremsens. Das ist das Prinzip von Eco-Driving, einem der besten Mittel, um die Reichweite eines Elektroautos zu erhöhen.

 

* Die hier genannten Zeiten und Strecken wurden auf der Grundlage der Ergebnisse berechnet, die der neue ZOE im WLTP-Zulassungsverfahren erzielte (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure, Standardprüfzyklus: 57 % Stadtfahrten, 25 % Überlandfahrten, 18 % Autobahnfahrten). Dieses Verfahren soll die realen Nutzungsbedingungen von Fahrzeugen abbilden. Die Art der Fahrt nach dem Laden kann dabei jedoch nicht vorhergesehen werden. Die Ladezeit und die erzielte Reichweite hängen auch von der Temperatur, der Abnutzung der Batterie, der Leistung der Ladestation, dem Fahrstil und dem Ladezustand ab.

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