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Aktuell gewinnen Elektrotransportfahrzeuge und Autos mit E-Antrieb mehr und mehr an Beliebtheit. Immer mehr Menschen planen, sich beim nächsten Autokauf ein Fahrzeug mit E-Motor zuzulegen. Das betrifft sowohl Privatpersonen, als auch Unternehmer, die Ihren Fuhrpark modernisieren wollen. Doch wie funktioniert ein E-Auto überhaupt? Das erfahren Sie in diesem Beitrag.

Was das Elektroauto ausmacht

Das Herzstück im Elektroauto ist der Akku. Weiterhin zeichnet es sich durch einen E-Motor, Kühlsysteme bzw. das Temperaturmanagement sowie die Leistungselektronik aus. Die Batterie steuert das Batteriemanagementsystem. Dieses überwacht den Zustand der Batterie und regelt deren Leistung und Ladevorgang, wenn der Fahrer das Auto nutzt.

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Die „Skateboard“-Architektur

Die Anordnung der einzelnen Fahrzeugkomponenten vergleichen Kenner oft mit einem Skateboard. Das liegt daran, dass der Akku im Unterboden zwischen den Achsen verbaut ist. Der PKW Elektromotor sowie die Leistungselektronik hingegen befinden sich an der Vorderachse bzw. an der Hinterachse. Auf diese Weise fällt der Schwerpunkt etwas niedriger aus und der Raum ist gegenüber LKWs und Pkws mit Verbrennungsmotor besser genutzt. Der Platz zwischen den Achsen schützt den Elektromotor bei einem Unfall besonders gut.

Autos mit E-Antrieb: effizient und komfortabel

Elektromotoren sind direkte Energienutzer. Das bedeutet, sie müssen Energie nicht thermodynamisch umwandeln. Der Elektromotor funktioniert zuverlässig ob im Handwerk, in Industriebetrieben oder in Verkehrsmitteln. Dabei erweist er sich auch noch als geräusch- und verschleißarm und überzeugt durch Effizienz und Zuverlässigkeit. Sobald der Fahrer den Motor startet, steht ihm der volle Drehmoment des leisen Elektromotors zur Verfügung.

Nahezu ungebremster Fahrspaß

Ans Schalten braucht die Person am Steuer nicht zu denken. So macht Fahren richtig Spaß. Das Speichern von Energie für eine ausreichend lange Reichweite ist zunächst eine Herausforderung gegenüber Verbrennungsmotoren. Beim Bremsvorgang und dem Bergab fahren generiert der PKW Elektromotor Strom.

Voraus denken und Verschleiß verringern

Die dabei gewonnene Energie bezeichnen Fachleute als Rekuperation. Denkt der Fahrer voraus, schafft er es beim Lenken seines E-Fahrzeugs nahezu auf das Bremsen zu verzichten. Verschleißerscheinungen bei den Bremsen lassen daher länger auf sich warten als bei anderen Verkehrsmitteln ohne elektrischen Antrieb.

Motorgeräusch minimiert-serienmäßiger Soundgenerator

Langsam fahrende und mit leisen Elektromotoren ausgestattete Autos hört manch einer zu spät oder überhaupt nicht. Oft erschrecken Fußgänger beim Straße überqueren, wenn plötzlich ein E-Auto unerwartet ganz in ihrer Nähe auftaucht. Das ist nicht ganz ungefährlich. Aus diesem Grund sind E-Autos neuerdings serienmäßig mit einem sogenannten Soundgenerator ausgestattet. Dieser erzeugt ein Warngeräusch bei einer Geschwindigkeit bis 20km/h. Fährt das E-Auto schneller, sind dessen Reifengeräusche zu hören.

Wichtige Eigenschaften des Lithium-Ionen-Akkus

Jedes Elektroauto benötigt eine Batterie mit hoher Leistungs-und Energiedichte. Auch die Funktionsfähigkeit und Sicherheit spielt eine große Rolle. Die meisten E-Fahrzeuge werden daher heute mit einem Lithium-Ionen-Akku betrieben. Sie funktionieren schon lange und auch durchaus sehr zuverlässig in Notebooks, Mobiltelefonen und Akku betriebenen Werkzeugen.

Ausgeklügeltes Thermomanagement

Die Akkus im Elektroauto zeichnen sich durch ein gut durchdachtes Thermomanagement aus. Dadurch sind die Batteriezellen besonders lang funktionsfähig und sie überhitzen nicht. An kalten Tagen steuert das Thermomanagement Temperierung und Leistungsabgabe. Auf diese Weise nehmen die Zellen keinen Schaden.

Optimale Bedingungen für den Akku

Der Akku ist idealerweise in einem Bereich von 10 bis 40 Grad Celsius zu halten. Das sind optimale Bedingungen dafür, dass er gut arbeitet und keinen Schaden nimmt. Das Batteriemanagementsystem sowie Sensoren überwachen die Zellen in Bezug auf Ströme, Temperatur und Spannung.

Bauformen der Batteriezellen

Batteriezellen sind prismatisch, rund oder in Form einer Pouchzelle erhältlich. Letztere gleicht einer vakuumierten Kaffeepackung. Auch die Chemie der einzelnen Zellen unterscheidet sich voneinander, was Schwächen und Stärken der Energiedichte anbelangt. Leistungsdichte und Schnellladefähigkeit, Lebensdauer, Temperaturverhalten, Sicherheit, Rohstoffe und Kosten variieren je nach Batteriezelle. Nach und nach steigern die Hersteller Energie-und Leistungsdichte sowie die Zyklenfestigkeit.

Was Sie als Fahrer über die Batterie wissen sollten

Der Autofahrer muss sich bewusst sein, dass die Größe der Batterie einerseits als gesamter (Brutto-) Energieinhalt bzw. als de facto nutzbarer (Netto-) Energieinhalt angegeben wird. Grund dafür ist die Tatsache, dass vom gesamten Energieinhalt jeweils am oberen und unteren Ladestand ein Puffer ungenutzt bleibt. Auf diese Weise bleibt die Funktionsfähigkeit der Batterie besonders lang erhalten.

Ihre Belastungsfähigkeit wird so nicht vollkommen ausgereizt, die Batterie ist weniger gestresst. Selbst auf langen Strecken ist eine Ladeleistung von mindestens 150 kW gegeben. Das bedeutet, dass Pausen unterwegs kürzer ausfallen. Top-Fahrzeuge sind bereits innerhalb von 20 Minuten an der Stromtankstelle für eine Strecke von mehr als 300 Kilometer aufgeladen.

Batterien mit Notausmechanismus

Unter normalen Bedingungen besteht für Batterien keine Explosionsgefahr. Infolge eines Unfalls kommt es ggf. dazu, dass die Antriebsbatterie sich verformt und so Schaden nimmt. Beim Einbau in Fahrzeuge positionieren Monteure die Batterie daher in einem crashgeschützten Bereich und versehen sie mit einem Gehäuse aus Aluminium oder Stahl. Hält das Batteriegehäuse extreme Belastungen nicht aus, fängt die Batterie im schlimmste Fall Feuer. Dieses ist mit viel Wasser zu löschen. Solche Unfälle passieren jedoch nicht sehr oft, denn bei einem Unfall greift ein Notausmechanismus. Dieser unterbricht den Stromfluss der Batterie umgehend.

Wenn die Antriebsbatterie defekt ist

Ist die Antriebsbatterie defekt, entstehen oft sehr hohe Kosten. Es ist jedoch eine modulare Reparatur möglich, d.h. die Batterie muss nicht grundsätzlich ausgetauscht werden. Eine solche Reparatur bietet allerdings nicht jede Werkstatt an. Hier empfiehlt es sich daher, die Garantiezeiten der Akkus stets im Blick zu haben und sich darüber zu informieren, zu welchen Bedingungen ein Austausch von Teilen der Batteriemodulen zu realisieren ist.

Lithium-Ionen-Akkus mit viel Luft nach oben

Für das Herstellen von Antriebsbatterien ist ein sehr hoher Energieaufwand nötig. In erster Linie gilt dies für die Hitzetrocknung beschichteter Metallfolien. Auch wertvolle Rohstoffe sind unabdingbar. Insgesamt entstehen also hohe Kosten, auch wenn die Batteriepreise in den letzten neun Jahren um 50 Prozent gesunken sind. Feinstoffbatterien gelten als Energiespeicher der Zukunft schlechthin. Es ist angesichts technologischer Fortschritte und steigender Batteriestückzahlen davon auszugehen, dass die Preise der Batterien fallen und die Energiedichte sich verbessert.

Fazit

Heutzutage ist die Technik von einem PKW Elektromotor bereits recht ausgereift. Für die Alltagstauglichkeit der E-Autos sind die Batterien das Zünglein an der Waage. Sie befinden sich nach wie vor in einem Entwicklungs-bzw. Optimierungsprozess. Die Kapazität steigt, Kosten sinken und auch Ladezeit und Gewicht verringern sich. Je mehr Elektroautos vom Band laufen und je weiter die Technologie sich entwickelt, desto kostengünstiger ist das E-Auto künftig in der Anschaffung. Die Infrastruktur und Technologie in Bezug auf den Ladevorgang macht bereits enorme Sprünge.

Dank der Energiewende und großer Anstrengungen von Herstellerseite fällt auch die Ökobilanz der Elektrofahrzeuge positiv aus. Hier legen Produzenten besonders großen Wert auf Nachhaltigkeit. Auf diese Weise gelingt es ihnen, Elektroautos gegenüber konkurrierenden Fahrzeugen attraktiv zu machen. Immer mehr Menschen werden langfristig auf elektrisch betriebene Fahrzeuge umsatteln. Basiert der Strom für das Produzieren und Aufladen eines E-Autos auch noch auf regenerativen Energien, entscheiden sich umweltbewusste Kunden guten Gewissens für ein Elektroauto. Mit zunehmendem Ökostrom im Tank passt das E-Auto perfekt in eine Zeit, in der Nachhaltigkeit eine immer größere Rolle spielt.