Lernen Sie alles über den Elektroauto-Motor

Verfasst von am 23.02.2021 - 4 min

Sogar wenn Sie mit dem Innenleben eines Diesel- oder Benzinmotors bestens vertraut sind, der Elektromotor ist in seinem Aufbau und seiner Funktionsweise grundlegend anders. Hier finden Sie die wichtigsten Informationen rund um den Motor eines Elektroautos, mit möglichst wenig Fachchinesisch.

Elektromotor und Leistung: wie er funktioniert und was er leistet

Wie funktioniert der Elektromotor in einem Auto? Sobald der Fahrer das Fahrpedal betätigt, versorgt die Batterie des Elektroautos den Stator mit Strom, wodurch sich der Rotor dreht und anschließend mechanische Energie zum Drehen des Getriebes des Fahrzeugs bereitstellt. Sobald sich die Zahnräder drehen, drehen sich auch die Räder. All dies geschieht in einem Wimpernschlag und ohne Verbrennung fossiler Brennstoffe!

renault elektromotor

Welche Art von Elektromotor kommt im Auto zum Einsatz?

Welche Typen elektrischer Motoren werden in Fahrzeugen eingesetzt und wie funktionieren sie?

Elektroauto Motor: AC oder DC?

Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) sind zwei verschiedene Arten des elektrischen Stroms. Sie unterscheiden sich in ihrem „Flow“: Bei Gleichstrom fließt die elektrische Ladung nur in eine Richtung, während eine Wechselstrom-Ladung ihre Richtung regelmäßig umkehrt.

Im Elektroauto findet man Motoren beider Typen: Mit Gleichstrom werden hauptsächlich kleine Aggregate betrieben, z. B. die Motoren der Scheibenwischer und die elektrischen Fensterheber. Für den Antrieb eines Elektrofahrzeugs wird jedoch ein Wechselstrommotor verwendet.

Elektromotor Typen: Asynchron vs. Synchron

Es gibt zwei Arten von Wechselstrom-Elektromotoren, die für den Antrieb eines Elektrofahrzeugs verwendet werden: den Asynchronmotor (auch Induktionsmotor genannt) und den Synchronmotor. 

Bei einem Asynchron- oder Induktionsmotor wird der Rotor in eine Drehbewegung versetzt. Er versucht nun ständig, das rotierende Magnetfeld, das vom Stator erzeugt wird, “einzuholen”. Diese Art von Elektroauto-Motor ist für seine hohe Leistungsabgabe bekannt und wird häufig in Fahrzeugen eingesetzt.

Bei einem Synchronmotor hingegen dreht sich der Rotor mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Magnetfeld. Dies sorgt für ein hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl, was ihn ideal für den Stadtverkehr macht. Ein weiterer Vorteil ist seine Größe: Ein Synchronmotor ist vergleichsweise kompakt und leicht.

elektrischer Antriebsstrang

Wie wird der Elektromotor angetrieben?

Bevor sich Ihr asynchroner oder synchroner Elektroauto-Motor drehen und damit als Antrieb dienen kann, muss der benötigte Strom mehrere Schritte durchlaufen.

Wo sind Wechselstrom und Gleichstrom in einem Elektroauto noch zu finden?

Lassen Sie sich jetzt nicht verwirren: Während zur Ladung Ihres Elektroautos beide Arten des Stroms, Gleichstrom und Wechselstrom, infrage kommen, läuft der Motor Ihres Fahrzeugs nur mit Wechselstrom. Die Batterie kann wiederum nur Gleichstrom speichern. Es ist also nötig, Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, um ihn für das Elektroauto nutzbar zu machen. Das geschieht entweder an Bord des Fahrzeugs, oder in der Ladestation.

Der Strom aus dem Netz ist immer Wechselstrom. Dieser fließt dann durch das Ladegerät an Bord Ihres Elektrofahrzeugs (stellen Sie es sich wie einen Wechselstrom-zu-Gleichstrom-Wandler vor), das den Strom an die Batterie weiterleitet. Schnellladestationen, die Sie auf der Autobahn, auf Parkplätzen und in der Stadt finden, führen die Umwandlung von Wechsel- in Gleichstrom jedoch selbst durch, d.h. die Energie für die Batterie kommt bereits direkt als Gleichstrom im Auto an. Sie sind schneller als Wechselstrom-Steckdosen, benötigen aber wesentlich mehr Platz.

Wie wandelt das Auto nun aber den Gleichstrom aus seiner Batterie in Wechselstrom für seinen Motor um? Mit Hilfe eines Wechselrichters, einem Gerät im Antriebsstrang…

Der Antriebsstrang in einem Elektrofahrzeug

In einem Elektroauto ist der Elektromotor nur ein Teil einer größeren Einheit, die als Antriebsstrang bezeichnet wird. Hier finden wir auch den Power Electronic Controller (PEC) – die Steuerungselektronik, die für die Stromversorgung des Motors und das Laden der Batterie zuständig ist –, und den Getriebemotor, der das Drehmoment (die Drehkraft) und die Drehgeschwindigkeit regelt. 

Die Konstruktion der verschiedenen Elemente eines Elektromotors erfordert echtes Fachwissen. Bei Renault erklärt Supervisor Tatiana Sueur: “Um einen Stator zu bauen, mussten wir zum Beispiel herausfinden, wie wir zwei Kilometer Kupferdraht in kleine Kerben im Blech wickeln können, ohne die isolierende Keramik zu beschädigen, die sie bedeckt.” 

Die Effizienz des Antriebsstrangs wird ständig verbessert, wie beispielsweise die technischen Innovationen am Antriebsstrang des ZOE zeigen. Damit wird eine bessere Gesamtleistung erreicht, gleichzeitig werden neue Funktionen eingeführt.

megane evision - technischer Schnitt

Lebenserwartung von Elektroauto-Motoren

Die Lebenserwartung eines Elektroauto-Motors hängt von so vielen Variablen ab, dass es schwierig ist, sie abzuschätzen. Unter idealen Bedingungen wird angenommen, dass die optimale Lebensdauer zwischen 15-20 Jahren liegt. Im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor hat ein Elektromotor weniger Teile, was eine geringere und einfachere Wartung bedeutet.

Wie hoch ist die Leistung eines Elektroautos?

Bei einem Elektroauto ist die Leistung die Differenz zwischen dem gelieferten Strom (Input) und der “nutzbaren” mechanischen Energie, die den Motor antreibt (Output). Ein Verhältnis, das als Wirkungsgrad bezeichnet wird. Wärme und Reibung können dazu führen, dass ein Teil dieser Energie auf dem Weg verloren geht, was bedeutet, dass der Motor nicht von der gesamten Leistung profitiert, die aus der Batterie des Elektroautos kommt. 

Die Leistungsabgabe eines Elektroautos hängt vom Volumen seines Motors und der Wattzahl des ankommenden Stroms ab. Der ZOE zum Beispiel erzeugt eine Leistung von 100 kW mit einem verbesserten Drehmoment von 245 Nm. Dank seiner 52-kWh-Batterie bietet er eine WLTP*-Reichweite von 395 Kilometern – ein Vorbild in Sachen Energieeffizienz.

Welcher Elektromotor-Typ wird in Hybridfahrzeugen eingesetzt?

Ein Hybridfahrzeug verwendet sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen Wechselstrommotor, der von einer Batterie angetrieben wird. Ursprünglich konnten die Batterien von Hybridfahrzeugen nur durch das regenerative Bremssystem, also beim Ausrollen oder Abbremsen aufgeladen werden. Das bedeutet, die meiste Arbeit wurde vom Verbrennungsmotor erledigt. 

Heute gibt es jedoch eine neue Art von Hybridmodellen: den Plug-in Hybrid. Diese Fahrzeuge, wie der Renault Captur E-TECH Plug-in, sind mit einem Ladeanschluss, zwei Elektromotoren und einem Verbrennungsmotor ausgestattet und bieten so das Beste aus beiden Welten. 

 

*WLTP: Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedure. Der Standard-WLTP-Zyklus entspricht 57 % der Fahrten in der Stadt, 25 % der Fahrten in Vororten und 18 % der Fahrten auf der Autobahn.

 

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