Was für einen Motor hat ein Elektroauto?
In E-Autos und Plug-in-Hybriden übernehmen Elektromotoren die Aufgabe, die in der Lithium-Ionen-Batterie gespeicherte elektrische Energie in mechanische Leistung zu verwandeln. So ein System besteht aus drei Komponenten: Batterie, Leistungselektronik und Motor. Alle drei zusammen bestimmen die Leistungsfähigkeit.
Elektromotoren in Elektroautos …
- … sind effizient,
- … wandeln Strom in Bewegung um,
- … können Bewegungsenergie zurückgewinnen.
Motoren in Elektroautos
Wer zum ersten Mal mit einem E‑Auto fährt, könnte sich über das kaum wahrnehmbare Motorgeräusch wundern. Anstelle eines Verbrennungsmotors sorgen eine oder mehrere elektrische Maschinen für flüsterleisen Vortrieb: Elektromotoren. Weil der Elektroantrieb so leise arbeitet, dass er auch außerhalb des E-Fahrzeugs kaum zu hören ist, kommt bis etwa 30 km/h Geschwindigkeit ein synthetischer E-Sound aus einem Außenlautsprecher, um andere Verkehrsteilnehmer zu warnen.
Elektromotoren zählen neben der Batterie und der Leistungselektronik zum Herzstück eines Elektrofahrzeugs. Ihr harmonisches Zusammenspiel entscheidet auch über die Reichweite. Da E-Motoren einen sehr hohen Wirkungsgrad haben und – anders als Verbrennungsmotoren – ganz ohne fossile Brennstoffe auskommen, gelten sie als zukunftsweisend.
Ein großer Vorteil der E‑Mobilität: Weil Elektromotoren keinerlei Abgase wie CO2 oder Stickoxide während der Fahrt erzeugen, fahren Elektroautos lokal CO2-frei.
So funktioniert ein Elektromotor: Anziehungs- und Abstoßungskräfte
Wer von A nach B will, muss sich in Bewegung setzen. Genau dafür ist der Elektromotor da. Er nutzt hierfür die Anziehungs- und Abstoßungskräfte, die Magnetfelder aufeinander ausüben.
Üblicherweise besteht ein Elektromotor aus einem feststehenden Ständer, dem so genannten Stator, und einem sich darin drehenden Innenteil, dem so genannten Rotor. Beide Teile besitzen stromdurchflossene Spulen, die jeweils ein Magnetfeld erzeugen. Die Ausrichtung der sich abwechselnd voneinander abstoßenden und anziehenden Magnetfelder (Nordpol/Südpol) hängt von der Stromrichtung ab.
Durch mehrfaches, passendes Umpolen der Spulen während eines Umlaufs des Rotors wird dessen kontinuierliche Drehung erreicht. Die rotierende Bewegung wird beim Auto zum Antrieb der Räder genutzt: Es fährt elektrisch.
Der PSM-Motor: Permanent erregte Synchronmaschine
In Elektroautos kommt häufig ein permanent erregter Synchronmotor zum Einsatz. Auch im Volkswagen ID.3 arbeitet so ein PSM-Motor. Seine wichtigste Stärke ist die Effizienz: In den allermeisten Fahrsituationen liegt der Wirkungsgrad deutlich über 90 %.
Die Leistungselektronik wandelt den Gleichstrom des Lithium-Ionen-Akkus in Drehstrom für die E-Maschine um, beim Rekuperieren tut sie das Gegenteil und fungiert als Generator. Der PSM-Motor von Volkswagen ist kompakt und vergleichsweise leicht: Er wiegt weniger als 90 kg, inklusive Getriebe und Leistungselektronik, mit denen er eine Einheit bildet.
Bei der Fertigung nutzt Volkswagen eine innovative Technologie: Flache, ineinandergesteckte Formspulen aus Kupfer erlauben eine Produktion in hohen Stückzahlen und sparen zugleich Bauraum im Gehäuse.
Vorderachs-, Hinterachs- oder Allradantrieb
Anders als bei einem Auto mit Verbrennungsmotor kann bei einem E‑Auto ein Allradsystem ohne eine Kardanwelle realisiert werden, welche die beiden Achsen verbindet. Es genügt, beide Achsen mit je einem Elektromotor in Schwung zu bringen. Man spricht dann von einem Dualmotor-Allradantrieb – wie z. B. beim ID.4 GTX.
Eine weitere technische Möglichkeit, um einen 4x4-Antrieb zu erreichen, ist der Einzelradantrieb. Hier werden die einzelnen Räder von einem eigenen E-Motor angetrieben. Der Clou: Die Antriebskraft lässt sich bedarfsgerecht und sehr präzise verteilen. Diese Technologie könnte in Zukunft vor allem für Elektro-Sportwagen und geländegängige Elektro-SUV interessant sein.
