Wie funktioniert ein Elektroauto: Komponenten und Aufbau

Ein elektrisches Auto, kurz E-Auto, kann viele Vorteile bieten. So geht es in erster Linie darum, etwas für die Umwelt zu tun. Dabei hat der Antrieb eines Elektroautos den Vorteil, dass dieser keinen Kraftstoff verbrennen muss, um das Auto fortzubewegen. Doch natürlich braucht auch der Elektromotor im Auto eine Energiequelle, welche in diesem Fall die gespeicherte elektrische Energie aus dem eingebauten Akku ist. Einer der Vorteile ist, dass dadurch vom Fahrzeug selbst keinerlei Emissionen freigesetzt werden. Wird also das E-Auto mit Strom aus umweltfreundlichen Quellen geladen, so gelingt die umweltschonende Art der Fortbewegung. Aus welchen Baugruppen ein solches Fahrzeug besteht und wie der Aufbau eines w-Autos aussieht, erklären wir Ihnen in folgenden Artikel. Dadurch sind Sie bestens darauf vorbereitet, wenn es darum geht verschiedene Modelle zu vergleichen und die Vor- und Nachteile dieser Antriebstechnologie gegeneinander abzuwägen.

Aus welchen Komponenten besteht ein Elektroautoantrieb?

Um zu verstehen, wie ein E-Auto funktioniert, müssen Sie zunächst wissen, welche Baugruppen in einem klassischen Fahrzeug dieser Art zu finden sein. Dabei wird es Sie sicher überraschen, dass es dabei um nur wenige und deutlich weniger komplexe Systeme geht als bei klassischen Verbrennern. Der wichtigste Bestandteil und oftmals auch die teuerste Komponente ist der Speicher für die benötigte Energie, der Akku. Dazugehörig gibt es das Batteriemanagementsystem, welches sich um den Akkustand, die Verwendung der Energie und den allgemeinen Gesundheitszustand der einzelnen Zellen kümmert. Neben den eigentlichen Elektromotoren ist die Leistungselektronik von entscheidender Bedeutung, damit Sie mit Ihrem Fahrzeug vorankommen. Aus Systeme zur Kühlung bzw. zur allgemeinen Kontrolle der Temperaturen gehören zum Aufbau eines Elektroautos. Ebenfalls elektrisch betrieben sind Klimaanlage sowie Heizung, die Fahrzeuglenkung, die Bremsen und die üblichen Zusatzsysteme, beispielsweise zur Beleuchtung oder zur Scheibenreinigung. Dabei sind die Komponenten des Elektroautos heute in vielen Fällen so angeordnet, dass man von einer Skateboardarchitektur spricht. Dabei geht es in erster Linie darum, dass der Akku im Fahrzeugunterboden zwischen den Achsen untergebracht wird. Die eigentlichen Antriebselemente befinden sich zusammen mit der passenden Leistungselektronik an den Achsen. Durch diese Anordnung hat das Auto einen niedrigeren Schwerpunkt, der Akku ist bei einem Unfall besser geschützt und der Platz im Fahrzeug lässt sich besser nutzen.

Wie funktioniert ein Elektromotor im Auto?

Das Wichtigste für die Funktionsweise eines Elektroautos ist natürlich der Elektromotor, welcher als Antriebsaggregat dient. Die Verwendung dieser Technologie, die schon im 19. Jahrhundert erstmals patentiert wurde, bringt viele Vorteile mit sich. So erzeugt dieser keine Vibrationen, ist besonders zuverlässig, so gut wie geräuschlos und dennoch wenig von Verschleiß betroffen. Darüber hinaus ist für den Aufbau eines Elektroautos kein Getriebe mehr erforderlich. Schon bei den ersten Umdrehungen kann steht das volle Antriebsdrehmoment zur Verfügung und so genannte Turbolöcher kommen beim Beschleunigen überhaupt nicht mehr zum Tragen. Daher lässt sich die Frage, ob ein Elektroauto ein Getriebe hat, mit “Ja, ein Spezialgetriebe” beantworten. Das Besondere am Getriebe des Elektroautos ist nämlich, dass dieses in der Regel nur ein einziges Übersetzungsverhältnis kennt –also keine “Gänge” oder “Schaltstufen” existieren. All diejenigen, die es lieben, bei der Fahrt zu schalten, müssen sich also umgewöhnen. Dafür wird in vielen Fällen deutlich mehr Fahrspaß durch das gleichmäßige Drehmoment geboten. Im Gegensatz zu klassischen Verbrennern bietet ein Elektromotor auch noch eine deutlich höhere Effizienz, welche sogar 90% erreichen kann. Das liegt insbesondere daran, dass es deutlich weniger Wärme- und Reibungsverluste gibt. Erfolgt die Versorgung, sprich das Aufladen des Akkus, mit grünem Strom, so handelt es sich um einen großen Gewinn für die Umwelt.

Die Speicherung der notwendigen Fortbewegungsenergie in elektrischer Form gehört jedoch zu den größten Herausforderungen für die aktuellen Fahrzeuge. Das ist auch einer der Gründe, warum diese Motorentechnologie erst in den vergangenen Jahrzehnten deutlich mehr Zuspruch erfahren hat. Darüber hinaus nutzt man aus, dass der Motor auch als Stromgenerator genutzt werden kann – beispielsweise beim Bergabfahren oder auch, wenn Sie Ihr Fahrzeug abbremsen. Diesen Effekt, der elektrische Energie zurückgewinnt, bezeichnet man fachlich als “Rekuperation”. Damit es durch die mangelnde Geräuschkulisse nicht zu gefährlichen Situationen auf Parkplätzen bzw. in anderen Bereichen, in denen eher langsam gefahren wird, kommt, ist inzwischen ein Soundgenerator mit an Bord. Dieser erzeugt künstlich ein Fahrgeräusch welches als Warnung dient. Dabei muss dieser mindestens bis zum Erreichen einer Fortbewegungsgeschwindigkeit von 20 km/h aktiv sein. Eine entsprechende Vorschrift gilt seit 2019 zumindest für alle neuen E-Fahrzeuge.

Zum E-Motor im Auto gehören neben mehreren Magneten ein Rotor und auch ein Stator. Der Stator bewegt sich dabei nicht, sondern hat ein gleichmäßiges Magnetfeld. Der Rotor ist hingegen drehbar aufgehängt und wird mit einem Wechselstrom versorgt, um so ein Wechselmagnetfeld zu erzeugen. Dies dient bei den synchronen Wechselstrommotoren dazu, die benötigten Anzieh- und Abstoßungskräfte zu erzeugen. Dabei spielt die so genannte Leistungselektronik eine entscheidende Rolle. Diese sorgt nämlich dafür, dass es eine intervallartige, regelmäßige Änderung des Rotormagnetfelds gibt. So wird die Elektroenergie genau dosiert und in der richtigen Frequenz zur Verfügung gestellt.

Fazit

Elektrofahrzeuge erfreuen sich einer immer größer werdenden Beliebtheit. Dabei finden Sie bei solchen Modellen auch viele Systeme und Bauteile, welche Sie von klassischen Fahrzeugen kennen. So hat ein E-Auto beispielsweise auch einen Art Starterbatterie, welche der Versorgung der Niedervolt-Elektronik dient (also allen Komponenten außer den Elektromotoren) und auch die, beispielsweise beim Bremsen, zurückgewonnene elektrische Energie zwischenspeichern kann. Alles in allem ist ein solches Wunderwerk der Technik jedoch von der Antriebsseite weit weniger komplex als ein Fahrzeug mit einem klassischen Verbrennungsmotor, weil beispielsweise weder unterschiedliche Gänge noch Schaltstufen benötigt werden. Dies erleichtert Reparaturen und macht ein Elektroauto in der Regel erheblich wartungsfreundlicher

Ein Tipp von AUTODOC:

Zu den teuersten, aber auch wichtigsten Systemen eines E-Autos gehört natürlich der Akku. Dieser nimmt beim Laden die elektrische Energie auf und speichert diese möglichst verlustfrei zwischen. Diese Komponente ist dabei dafür verantwortlich, dass Ihr neues Auto die gewünschte Reichweite erreichen kann. Doch wie auch bei anderen wiederaufladbaren Energiespeichern kann sich die Kapazität desselben mit der Zeit erheblich verschlechtern. Dies liegt zum einen an den normalen Alterungserscheinungen, aber auch daran, dass unter Umständen einzelne Zellen ganz versagen. Das bedeutet jedoch nicht, dass in diesem Fall der komplette Akku erneuert werden müsste – im Allgemeinen genügt dann eine Regenerierung beziehungsweise die Erneuerung der besonders betroffenen Zellen. Dies ist deutlich günstiger und preislich nicht mit einem Komplettaustausch zu vergleichen. Um ganz sicher zu gehen, können Sie jedoch auch von Angeboten Gebrauch machen, bei denen Sie den Akku lediglich mieten.