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Aufbau und Funktionsweise eines E-Autos

Alle, die denken, dass sie es eh nicht verstehen, weil der Aufbau eines Elektroautos zu technisch ist, sollten jetzt weiterlesen – wir haben eine einfache Erklärung für Sie. Man muss kein studierter Fahrzeugingenieur sein, die Bereitschaft, mehr über die Funktionsweise zu lernen, sollten Sie aber mitbringen.

Ein Elektroauto ist um einiges einfacher aufgebaut als ein klassisches Verbrennermodell, denn einige Komponenten werden gar nicht mehr gebraucht. Dementsprechend ist auch jedes E-Auto sehr ähnlich in Aufbau und Funktionsweise. Hier haben wir für alle, die jetzt schon ihr Wunschauto kaufen möchten, die top E-Autos aufgelistet:

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Was jeder hört, wenn ein Elektroauto vorbeifährt ist, dass man nichts hört. Ein E-Auto ist nicht nur lokal emissionsfrei unterwegs, sondern auch leise. Das mag für einige ein Wirklichkeit gewordener Traum sein, für andere ist der Motorsound Teil des Autofahrens. Nicht nur der Sound ist ein anderer, ein Elektroauto ist grundsätzlich anders aufgebaut als ein klassischer Verbrenner.

Inhaltsübersicht
Aufbau und Komponenten eines E-Autos
Von außen nach innen: Die Karosserie
des Elektroautos
Funktionsweise: Was macht den Elektromotor so effizient?
Das Herzstück: Der E-Auto Akku
Das Elektroauto Getriebe
Die E-Auto Leistungselektronik

Aufbau und Komponenten eines E-Autos

Der große Unterschied zwischen Elektroauto und Verbrenner ist, dass ein E-Auto nicht mehr so viele Komponenten besitzt. Natürlich braucht ein Elektroauto eine Karosserie, und auch einen Motor, doch letzter besteht aus weniger Teilen und ist vom Aufbau her einfacher, auch wenn die Technik innerhalb des Motors moderner ist. Weiter benötigt man die Leistungselektronik, Kühlsysteme – und natürlich den Akku.

Kurz erklärt wird der Elektromotor in einem E-Auto nicht durch Sprit betrieben, sondern mit Strom. Dieser Strom wird von außen aufgetankt und im Akku gespeichert. Oft wird auch von Batterie gesprochen, was im Kontext des Elektroautos die gleiche Komponente meint. Elektrische Energie wird vom Motor in mechanische Energie umgewandelt, indem Magnetfelder erzeugt werden.

Das kann geschehen, weil sich im Elektromotor verschiedene Magnettypen befinden. Wie wir alle wissen, ziehen sich zwei Magneten bei ungleichen Polen an und stoßen sich bei gleichen Polen ab. Die Energie aus dem Akku sorgt dafür, dass die Magneten ihre Pole permanent verändern, was einen Rotor antreibt, der sich um die eigene Achse dreht. Diese Rotation ist es, die am Ende auch die Räder des Autos in Bewegung setzt.

Von außen nach innen: Die Karosserie des Elektroautos

Die Karosserie ist das, was man sofort sieht, sie sorgt also gewissermaßen für den ersten Eindruck – und dieser sollte perfekt sein. Doch nicht nur dafür sorgt sie, sondern auch für den Schutz der Passagiere. Dieser Punkt ist objektiv betrachtet natürlich der Wichtigere von beiden, doch unsere eigene, subjektive Wahrnehmung wird vermutlich auf das Ästhetische, die Form des E-Autos abzielen.

Gerade bei Elektroautos hat sich die Karosserie bezüglich der Optik in den letzten Jahren stark verändert. Die ersten Elektroautos wie der BMW i3 wirkten äußerlich noch sehr futuristisch und irgendwie aus einem Science Ficiton Film entsprungen. Mittlerweile hat sich unser Auge an die aerodynamisch und sehr sportlich geformten E-Auto Karosserien gewöhnt.

Allerdings erfüllt die Karosserie noch einen dritten Zweck und zwar soll der Fahrkomfort erhöht werden. Dies geschieht durch möglichst wenig Fahrwiderstand, weshalb man die E-Autos so designt, dass sie möglichst wenig Luft-, Beschleunigungs-, Roll- und Steigungswiderstand haben. Außerdem achtet man stark auf das Gewicht und verwendet deshalb leichte Kunststoffe oder Kohlefaser.

Audi Elektromotor Produktion.

Funktionsweise: Was macht den Elektromotor so effizient?

Der Elektromotor ist keine neue Errungenschaft, die ersten Elektromotoren gab es bereits um das Jahr 1837 herum. Das er bis heute in den verschiedensten Bereichen eingesetzt wurde, und nun ein Revival als Antrieb für ein Auto erhält, ist nicht verwunderlich. Schließlich gilt der Elektromotor schon immer als äußerst zuverlässig, effizient, verschleißarm und leise.

Die Effizienz ist es in erster Linie, die beim Elektroauto zählt, denn schon ab dem Start steht bei Elektroautos das volle Drehmoment in einem großen Drehzahlbereich zur Verfügung. Das führt zu enormem Fahrspaß, denn je leistungsstärker das Elektroauto ist, desto schneller sprintet es vom Stand aus los und kann so manchen Verbrenner problemlos abhängen. Ein weiterer Punkt für die hohe Effizienz ist der Wirkungsgrad von über 90 Prozent. Das bedeutet, es gibt nur wenige Verluste an Wärme und Reibung.

Der synchrone Wechselstrommotor besteht aus zwei Elektromagneten, dem Stator und dem Rotor, die beide mit Hilfe von Gleichstrom ein Magnetfeld erzeugen. Wie bereits erwähnt, sorgen die Magneten letztendlich für die Bewegung des Fahrzeugs.

Als zukunftsweisend gelten Elektromotoren auch deshalb, weil sie ohne fossile Brennstoffe auskommen und – zumindest lokal – keine Abgase freisetzen. Außerdem sind Elektromotoren im Vergleich zu Verbrennern in der Lage, einen Teil der Antriebsenergie beim Bremsen zu rekuperieren, das heißt, wieder in den Akku einzuspeisen, und so den Gesamtwirkungsgrad und damit die Reichweite zu erhöhen.

Das Herzstück: Der E-Auto Akku

Wenn wir vom E-Auto Akku sprechen, dann meinen wir die Hochvoltbatterie. Diese ist im Elektroauto das, was der Tank im Verbrennerauto ist. In der Hochvoltbatterie ist der Strom gespeichert, der dem Auto Energie liefert. Wie jeder weiß, muss dieser Akku regelmäßig aufgeladen werden, je nachdem über welche Kapazität die Hochvoltbatterie verfügt, ist mehr oder weniger Reichweite möglich.

Der Akku ist nicht nur eines der wichtigsten Teile im E-Auto, sondern auch das teuerste Teil, das verbaut ist. Heutige Akkus sind Lithium-Ionen-Akkus, die mit Langlebigkeit, schneller Ladezeit und guter Stromspeicherung überzeugen.

Neben der Hochvoltbatterie, die das Auto mit der nötigen Energie versorgt, gibt es noch eine Niedrigvoltbatterie, die sogenannte Bordnetzbatterie. Durch diese werden Verbraucher und Geräte im Inneren eines E-Autos mit Energie versorgt. Die Spannung einer Niedrigvoltbatterie beträgt 12 Volt, der Akku hat eine Spannung von 350 Volt.

Die Niedrigvoltbatterie kann als eine Art Pufferspeicher gesehen werden, der unter anderem die Bordelektronik, die Sitzheizung, Radio, Belüftung, Beleuchtung usw. versorgt. Außerdem hat die Niedrigvoltbatterie die Aufgabe, beim Starten des Fahrzeugs die Hochvoltbatterie zu aktivieren. Die Niedrigvoltbatterie existiert auch in einem klassischen Verbrenner, in einem E-Auto kann allerdings ein Teil der Rekuperationsenergie in diese Batterie zurückgeführt werden.

Das Elektroauto Getriebe

Da in einem E-Auto schon von Anfang an das volle Drehmoment zur Verfügung steht, ist es nicht nötig, Gänge zu schalten. Auf eine mehrgängige Schaltung kann also verzichtet werden, das E-Auto verfügt nur über ein 1-Gang-Getriebe. Das ist nicht nur für die fahrende Person ein Komfortgewinn, sondern auch ein Kostengewinn – denn ein einfaches Getriebe ist natürlich um einiges günstiger als mehrgängige Varianten. Außerdem ist durch ein Getriebe immer mit Verlusten der Energie zu rechnen. Wenn es aber eine direkte Übersetzung gibt, steigt auch der Gesamtwirkungsgrad, so wie man es im E-Auto beobachten kann.

Manchmal ist auch ein 2-Gang-Getriebe verbaut, wobei man diese Konstruktion meist nur bei Elektro-Supersportwagen findet. Der Porsche Taycan beispielsweise besitzt ein 2-Gang-Getriebe, weil so eine höhere Höchstgeschwindigkeit zu realisieren ist. Mit nur einem Gang wäre der Taycan nicht in der Lage 260 km/h schnell zu fahren. In Sachen Verbrauch macht es aber keinen Unterschied ob man einen oder zwei Gänge zur Verfügung hat.

Audi Leistungselektronik

Die E-Auto Leistungselektronik

Unter dem sperrigen Begriff Leistungselektronik verbirgt sich nichts, was man nicht verstehen könnte. Die Elektronik ist sozusagen das Bindeglied zwischen dem Elektromotor und dem Akku. Der Strom, der aus dem Akku in den Elektromotor fließt, kann nicht einfach eins zu eins dort eingespeist werden. Die Leistungselektronik ist dazwischen geschalten, um den Strom hinsichtlich Frequenz, Stärke und Form umzuwandeln. Der Akku stellt Gleichstrom zur Verfügung, die meisten gängigen Motoren brauchen aber Wechselspannung, um arbeiten zu können.

Deshalb hat die Leistungselektronik einen wirklich wichtigen Job als Vermittler. Sie wandelt aber nicht nur den Gleichstrom aus dem Akku zum Motor in Wechselstrom um, sondern auch den eingehenden Wechselstrom aus öffentlichen Ladesäulen in Gleichstrom, damit der Akku diesen speichern kann.

Außerdem kommt die Leistungselektronik auch beim Rekuperationsvorgang zum Einsatz, denn sie hilft, die in elektrische Energie umgewandelte Bremsenergie in Gleichstrom zu verwandeln, damit die Hochvoltbatterie diesen aufnehmen und speichern kann.