Die Antriebstechnik von Elektroautos mag auf den ersten Blick einfacher erscheinen als die von Verbrennungsmotoren. Doch bei genauerem Hinsehen gibt es sowohl beim Elektroantrieb als auch bei den Ladesteckern kleine, aber feine Unterschiede, und die Batterie ist ein hochkomplexes Bauteil. Elektroautos gelten längst als das Auto der Zukunft, und das hat vor allem mit ihrer Funktionsweise zu tun, die eine Reihe von Vorteilen bietet. Anstelle eines mit Benzin oder Diesel betriebenen Motors setzen Elektrofahrzeuge auf einen elektrischen Antrieb. Da Elektroautos keinen Treibstoff benötigen, stoßen sie beim Fahren kein CO2 aus. Das macht sie im Betrieb umweltfreundlicher als herkömmliche Verbrennungsmotoren.

Doch was unterscheidet diese Antriebstechnologien eigentlich? Wissenswertes über die Funktionsweise von Elektroautos und ihren Motoren haben wir hier für dich zusammengestellt.

Wie funktioniert ein Elektrofahrzeug?

In vielen modernen Fahrzeugen haben herkömmliche Verbrennungsmotoren, die spezielle Kraftstoffe benötigen, ausgedient. Stattdessen bildet ein Elektromotor, der durch in einer Batterie gespeicherten Strom angetrieben wird, das Herzstück innovativer Elektroautos. Die Batterie, auch Hochvoltbatterie genannt, ersetzt den Benzin- oder Dieseltank herkömmlicher Fahrzeuge.

Der Elektromotor wandelt die im Akku gespeicherte elektrische Energie in mechanische Kraft um, indem er Magnetfelder erzeugt. Diese Magnetfelder erzeugen Anziehungs- und Abstoßungskräfte, die das Elektroauto in Bewegung setzen.

Aus welchen Komponenten besteht der Elektroantrieb?

Die Batterie ist das Herzstück eines jeden Elektroautos. Ein Batteriemanagementsystem überwacht den aktuellen Ladezustand der Batterie und steuert während der Fahrt nicht nur die Leistung, sondern auch die Ladevorgänge. Die Batterie ist verantwortlich für den elektrischen Betrieb von Heizung, Klimaanlage und anderen Nebenaggregaten, die für Lenk- und Bremsvorgänge benötigt werden. Außerdem versorgt sie das 12-Volt-Bordnetz mit Strom.

Weitere Komponenten eines Elektroautos sind der Elektromotor, die Leistungselektronik sowie das Kühl- und Temperaturmanagement.

Im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren haben Elektroautos einen niedrigeren Schwerpunkt. Die einzelnen Komponenten sind nach dem so genannten Skateboard-Konzept angeordnet: Elektromotor und Leistungselektronik befinden sich an der Vorder- und/oder Hinterachse, die Batterie zwischen den Achsen im Unterboden. Die Karosserie deckt diese Skateboard-Struktur ab.

Die Batterien im Elektroauto

Zu den wichtigsten Komponenten eines Elektroautos gehören zwei Batterien, die unterschiedliche Funktionen erfüllen.

Hochvoltbatterie

Die Hochvoltbatterie speichert Energie in Form von Elektrizität. Derzeit werden Lithium-Ionen-Batterien verwendet, die zwar teuer in der Herstellung, aber besonders leistungsfähig und langlebig sind. Die Kapazität der Hochvoltbatterie ist entscheidend für die Reichweite eines Elektroautos. Wer also längere Strecken ohne Zwischenladen zurücklegen möchte, sollte beim Autokauf auf eine größere Batteriekapazität achten. Es lohnt sich, sich zu informieren, wie groß die Batterie eines Elektroautos sein sollte.

Der große Vorteil der Hochvoltbatterie ist, dass man sein Elektroauto an Ladestationen oder zu Hause mit Strom aufladen kann, ohne zur Tankstelle fahren zu müssen. Das Aufladen eines Elektroautos ist in der Regel günstiger als das Tanken herkömmlicher Kraftstoffe.

Niedervolt-Batterie

Elektroautos sind zusätzlich mit einer kleineren Niedervoltbatterie ausgestattet. Sie versorgt die gesamte Bordelektronik wie Licht, Scheibenwischer, Tempomat oder Autoradio mit Strom. Außerdem speichert sie die durch Rekuperation gewonnene Energie. Dabei geht die Reibungswärme, die beim Bremsen entsteht, nicht einfach verloren, sondern wird zum Aufladen der Batterie genutzt.

Woraus besteht der Motor eines Elektroautos?

Elektroautos werden von Drehstrom-Synchronmotoren angetrieben. Diese Motoren bestehen aus einem feststehenden Stator und einem Rotor, die beide aus Elektromagneten bestehen. Der Stator erzeugt ein konstantes Magnetfeld, wenn Gleichstrom durch seine Spulen fließt. Der Rotor erzeugt ebenfalls ein Magnetfeld, allerdings durch Wechselstrom. Durch das abwechselnde Anziehen und Abstoßen der Elektromagneten dreht sich der Rotor und treibt das Fahrzeug an.

Die Motorkraft wird bei Elektrofahrzeugen, die überwiegend mit nur einer Übersetzung arbeiten, gleichmäßig auf beide Antriebsräder übertragen, entweder über Kardanwellen oder über Radnabenmotoren, die in die Räder integriert sind.

Für die Beschleunigung des Antriebsmotors ist die Leistungselektronik zuständig. Sie wandelt den Gleichstrom aus der Batterie in Drehstrom mit der erforderlichen Frequenz und Spannung um.

Welches sind die zwei gängigsten Elektroantriebe?

Die Motoren von Elektroautos lassen sich in zwei Kategorien einteilen, die sich in ihrer Funktionsweise unterscheiden. Die beiden häufigsten Motortypen sind die permanenterregte Synchronmaschine (PSM) und die Asynchronmaschine (ASM).

Permanenterregte Synchronmaschine

Permanenterregte Synchronmaschinen weisen im Vergleich zu Asynchronmaschinen einen höheren Wirkungsgrad und eine besonders hohe Leistungsdichte auf. Der Rotor dieser Motoren enthält Permanentmagnete, die sich synchron zum magnetischen Drehfeld im Stator bewegen. Auf diese Weise können Synchronmotoren große Mengen der zugeführten elektrischen Energie in mechanische Energie umwandeln.

Ein weiterer Vorteil dieses Motortyps ist die einfache Ansteuerung und die platzsparende Bauweise. Aufgrund der niedrigen Drehzahlen und des hohen Drehmoments ist ein schaltbares Untersetzungsgetriebe bei dieser Bauart nicht erforderlich.

Allerdings sind diese Motoren etwas teurer in der Herstellung, da sie seltene Neodym-Erden als Bestandteil der Rotormagnete verwenden. Beispiele für Fahrzeuge mit Synchronmotoren sind der Hyundai Ioniq, der Kia e-Niro und der Nissan Leaf.

Asynchronmaschine

Die sogenannte Asynchronmaschine ist ähnlich aufgebaut wie der Induktionsmotor. Im Läufer befinden sich elektrische Leiter aus Kupfer oder Aluminium. Fließt durch diese Strom, wird der Rotor durch das Magnetfeld des Stators angetrieben. Induktionseffekte erhöhen den Erregerstrom im Rotor, was zu einer höheren Leistung der abstoßenden Magnetfelder führt.

Da die Magnetfelder zwischen Rotor und Stator leicht zeitversetzt erzeugt werden und die Rotation mit geringerer Drehzahl erfolgt, werden diese Motoren als Asynchronmotoren bezeichnet.

Asynchronmaschinen erfordern zwar eine aufwändigere Regelung, sind aber kostengünstiger und weniger verschleißanfällig als Synchronmaschinen. Fahrzeuge wie der Audi e-tron und der Mercedes EQC sind mit Asynchronmotoren ausgestattet.